KR20010051306A - 오염물을 막기위한 실드를 가지는 기울어진 스퍼터링 타겟 - Google Patents

오염물을 막기위한 실드를 가지는 기울어진 스퍼터링 타겟 Download PDF

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노르만 엘. 터너
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Abstract

본 발명은 입자가 가공물위에 증착되지 않도록 기울어진 스퍼터링 타겟과 그리고 타겟으로부터 떨어질 수 있는 입자를 인터셉트하는 실드를 포함하는 스퍼터 증착 장치 및 방법이다. 본 발명은 가공물이 수평이 되게 한다. 특히 스퍼터링 타겟은 가공물 위치보다 높게 장착되며 수직축에 대해 30내지 60도의 각도에 위치한다. 실드는 타겟의 앞면으로부터 가공물의 일 지점으로 아래로 수직으로 향하는 수직선이 상기 지점위의 실드를 가로지르지는 영역을 차지한다.

Description

오염물을 막기위한 실드를 가지는 기울어진 스퍼터링 타겟 {TILTED SPUTTERING TARGET WITH SHIELD TO BLOCK CONTAMINANTS}
본 발명은 일반적으로 플랫 패널 디스플레이와 같은 전기 가공물에서 스퍼터 증착을 수행하는 장치에 관한 것으로, 특히 오염물의 입자가 가공물위의 타겟으로부터 떨어지는 것을 방지하기 위한 기울어진 스퍼터링 타겟 및 실드에 관한 것이다.
큰 플랫 패널 디스플레이와 다른 전기 디바이스는 일반적으로 연속된 층의 재료가 유리 기판과 같은 가공물에서 증착된 후 패턴화되는 연속된 처리 단계에 의해 제작된다. 일 증착 단계는 전형적으로 타겟의 재료에 의한 증착인 스퍼터 증착에 의해 수행된다.
스퍼터 증착에서, 스퍼터링 타겟과 가공물은 아르곤과 같은 상대적으로 무거운 원자를 가지는 가스가 플라즈마 상태로 여기되는 진공 챔버내에 위치한다. 타겟에 대한 네거티브 DC 또는 교류 전압은 타겟에 충격을 주기위해 플라즈마의 아르곤 이온을 가속시킨다. 어떤 충격 에너지는 타겟의 표면의 재료에 전해져서 타겟 재료의 분자가 타겟으로부터 방출되거나 "스퍼터링"된다. 가공물은 스퍼터링된 타겟 재료의 큰 부분이 가공물에서 증착되도록 위치한다.
일 타입의 공용 타겟은 만일 입자가 가공물에 떨어지는 것을 허용한다면 제작되는 전기 디바이스를 파괴할 수 있는 오염물의 입자를 생성하는 경향이 있다. 예를 들어, 인듐틴옥사이드(ITO) 타겟은 전형적으로 적어도 일 퍼센트의 불순물을 포함한다. 타겟이 스퍼터링됨에 따라, 불순물은 타겟으로부터 떨어지기 전에 1mm의 입자 크기로 응집될 수 있다. 오염물 입자를 생성하는 경향이 있는 다른 타입의 타겟은 싱글, 모놀리스로 만든(monolithic) 타겟 대신 매트릭스 타일로 구성된 타겟이다. 타일간의 갭에서의 아킹(arcing)은 지지 플레이트에 타일을 접착시키는 데 사용되는 재료의 입자를 제거할 수 있다.
오염물 입자가 가공물에 떨어지는 문제는 타겟과 가공물이 모두 수평을 향하며, 타겟이 가공물 바로 위에 있을 때 매우 심각하다. 이 경우, 타겟으로부터 떨어지는 대부분의 입자가 가공물에 수용될 것이다.
이 문제를 극복하기 위해, 통상적인 스퍼터 증착 챔버는 타겟을 향하고 가공물에 수직이며, 타겟의 아래보다는 곁에 가공물이 존재한다. 상기 설계에서, 타겟을 떨어지는 대부분의 입자는 가공물 위보다는 타겟 아래로 손상없이 떨어질 것이다. 그러나, 지나친 스트레스와 심지어 기판을 크래킹하지 않고 수직 방향에서 큰 유리 기판을 기계적으로 지지하는 것은 어렵다.
그러므로, 기판에서 오염물 입자의 증착을 최소로하며 수평 방향의 기판에서 실행될 수 있는 가공물위의 재료를 스퍼터 증착하는 장치와 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 입자가 가공물위에 증착되지 않도록 기울어진 스퍼터링 타겟과 그리고 타겟으로부터 떨어질 수 있는 입자를 인터셉트하는 실드를 포함하는 스퍼터 증착 장치 및 방법이다.
특히, 스퍼터링 타겟은 가공물보다 높이 장착되며 수직축에 대해 30내지 60도의 각도에 위치한다. 실드는 타겟의 앞면으로부터 가공물의 포인트로 수직으로 하향 연장되는 임의의 수직선이 상기 포인트위로 실드를 가로지르는 부분을 차지한다.
본 발명의 다른 양태는 수직 평면에 30내지 60도의 각도에서 그리고 그 대칭으로 향하는 한 쌍의 스퍼터링 타겟이다. 상기의 대칭이면서 기울어진 장치는 싱글이고 기울어진 타겟에서 발생할 수 있는 증착 비균일성을 극복한다. 각각의 타겟은 두 세트의 마그네틱 폴을 포함하며, 제 1 세트는 타겟의 뒷면에 근접하게 장착되고, 제 2 세트는 제 1 세트를 에워싸기 위해 타겟의 주변 가까이 장착된다. 상기 마그네트 장치에 의해 마그네트는 타겟에 근접한 마그네틱 필드의 강도를 최대로하기 위해 타겟에 가까이에서 이격되며, 따라서 스퍼터 증착율은 최대가 된다.
도 1은 본 발명의 실드를 가진 두개의 기울어진 타겟을 포함하는 스퍼터 증착 챔버의 개략적인 부분 측면도이다.
도 2는 도 1의 타겟과 실드중 하나의 상세도이다.
도 3은 타겟 뒤의 마그네틱 구조의 상부도이다.
도 4는 타겟뒤의 마그네틱 폴 조각의 상부도이다.
도 5는 강화 실드를 가진 도 1의 챔버의 선택적인 실시예의 개략적인 부분 측면도이다.
도 6은 네개의 기울어진 타겟과 하나의 수평 타겟을 가지는 스퍼터 증착 챔버의 상부도이다.
도 7은 도 6의 챔버의 입면도이다.
도 1과 2는 두개의 기울어진 스퍼터링 타겟(10,12)을 가지는 스퍼터 증착 챔버(8)를 도시하며, 각각의 타겟은 본 발명에 따라 각각의 오염 블로킹 실드(14,16)를 가진다.
도시된 챔버는 비디오 디스플레이를 제작하는데 사용되는 타입의 큰 사각 기판 또는 가공물을 수용하도록 설계된다. 상기의 기판은 일반적으로 650mm×800mm(폭×길이)의 크기일 수 있고 보다 더 큰 기판이 가까운 장래에 사용될 것이다.
상기와 같은 큰 마그네트와 스퍼터링 타겟을 구성하는 것은 비싸면서 어렵다. 결과적으로, 본 발명의 바람직한 실시예는 길고 좁은 사각 타겟(10,12)을 사용하는 것이며, 그 각각은 기판보다는 긴 길이를 가지지만 작은 폭을 가진다. 캐리어(18)는 타겟으로부터 스퍼터링된 재료가 전체 기판을 덮도록 기판을 수평으로 지나쳐 천천히 기판(20)으로 이동시킨다. 도시된 실시예에서, 각 타겟은 10cm의 폭이고 1미터의 길이를 가진다.
임의의 통상적인 전송 메카니즘은 타겟을 지나 기판을 천천히 이동시키도록 챔버에 장착될 수 있다. 도시된 실시예는 치형의 랙(toothed rack;42)이 기판 캐리어(18)의 바닥에 장착되는 랙 및 피니언 메카니즘을 사용한다. 피니언 기어(46)는 캐리어(18)의 폭과 비슷한 간격으로 챔버의 길이를 따라 장착되며, 따라서 랙은 언제나 적어도 하나의 피니언 기어에 맞물린다. 모터(도시되지 않음)는 피니언 기어를 회전시킨다. 자유 회전 아이들러 휠(44)은 피니언 기어 사이에서 캐리어(18)를 지지한다.
도 2와 3은 타겟위(즉, 뒤)에 있는 마그네트의 장치를 도시한다. 영구 마그네트의 배치는 타겟의 전주변을 따라 남극을 가지며 타겟의 긴 중심축을 따라 북극을 가지는 마그네틱 필드를 생성한다. 마그네트 배치에서 북극은 타겟의 긴 중심축을 따라 두 열의 사각 마그네트(22)을 포함하며, 각각의 마그네트는 타겟에 근접하게 북극을 가지는 타겟에 수직방향인 마그네틱 축을 가진다. 남극 배치는 각각의 외부 마그네트의 남극이 타겟에 근접한 것을 제외하면 내부 마그네트(22)와 동일한 마그네트(24)의 타겟의 주변을 따르는 일 열을 포함한다. 철극(ferrous pole) 조각(26;도 2,4)은 "마그네틱 회로"를 형성하기 위해 내부 마그네트의 남극과 외부 마그네트의 북극을 자기적으로 접속시킨다. 상기의 마그네틱 회로는 도 2의 화살표 28과 같은 마그네틱 필드를 형성한다.
선택적으로, 북극 및 남극은 장치의 성능에 영향을 미치지 않으면서 교체될 수 있다.
(도 3에서, 마그네트의 샘플링만이 문자 S 또는 N으로 표시되지만, 모든 내부 마그네트(22)는 S로 표시된 동일 마그네틱 방향을 가지며, 모든 외부 마그네트(24)는 N으로 표시된 동일 마그네틱 방향을 가진다.)
전기 전력 공급(도시되지 않음)은 전형적으로 -600 볼트 정도에 이르는 큰 교류 전압 또는 네거티브 DC 전압을 타겟(10,12)에 공급한다. 유전체 스페이서(17)는 전기적으로 접지된 챔버벽(8)과 타겟을 절연시키며, 유전체 외부 커버(19)는 타겟에 대한 높은 전압으로 인한 우연한 접촉으로부터 사람을 보호한다.
마그네트론 스퍼터링 시스템의 동작 원리는 공지되어 있다. 동작시, 아르곤과 같은 상대적으로 무거운 가스는 진공 챔버에 공급된다. 진공 펌프(도시되지 않음)는 챔버안에서 전형적으로 1에서 5 mTorr의 매우 낮은 가스 압력을 유지한다. 마그네틱 필드(28)는 내부 마그네트(22)와 외부 마그네트(24) 사이의 갭에 평행인 폐쇄되고 타원형인 경로 주변을 회전하는 타겟에 근접한 자유 전자를 트랩하는 경향이 있다. 통상적인 마그네트론 스퍼터링 타겟에서는 각각의 타겟과 폴 피스(pole piece)의 두 단부가 순환 전자의 최소 회전 반경을 제공하기 위해 반원형이다.
회전하는 전자는 아르곤 가스 원자와 충돌하여 이온화된다. 타겟에 대한 큰 네거티브 DC 또는 교류 전압은 타겟쪽으로 아르곤 이온을 가속시킨다. 아르곤 이온은 타겟 표면의 재료를 이젝트하거나 "스퍼터"하기 위해 타겟의 앞면에 충격을 가한다. 가공물(20)은 타겟의 앞에 존재하기 때문에, 스퍼터링된 타겟 재료의 중요부는 가공물에서 증착된다.
타겟으로부터 스퍼터링된 재료의 각각의 분자는 타겟으로부터 직진성 궤적으로 이동하지만, 스퍼터링된 재료의 서로 다른 분자의 궤적은 각도의 범위에 따라 분산된다. 분산의 범위는 스퍼터링된 특정 재료에 따르지만, 대부분의 재료에서 스퍼터링된 재료의 궤적은 타겟의 앞면에 수직선으로부터 +30 또는 -30도의 범위에서 집중된다.
본 발명의 배경에서 상술한 바와 같이, 인듐틴옥사이드(ITO)와 같은 특정 타입의 타겟 재료는 통상적으로 타겟이 스퍼터링되는 동안 응집되며 그리고 가공물(20) 위로 떨어질 수 있는 입자와 같이 최종적으로 박편화되는 유기 오염물을 포함한다. 또한, 싱글, 모놀리식 타겟 대신 매트릭스 타일과 같이 구성된 타겟은 지지 플레이트에 타일을 접착시키는데 사용되는 재료의 입자를 제거할 수 있는 타일간의 갭의 아킹을 경험할 수 있다.
상기 입자가 가공물을 오염시키는 것을 방지하기 위해, 본 발명은 각각의 타겟 아래에서 실드(14,16)을 포함하며, 각 타겟(10,12)은 수직 축에 대해 기울어져 있다. 실드는 입자가 가공물에 도달하기 전에 타겟으로부터 떨어진 입자를 인터셉트하며, 이는 타겟으로부터 가공물 위치로 하방향으로 연장되는 임의의 수직선이 가공물 위치 위의 포인트에서 실드를 가로지르기 때문이다. 바람직하게 실드의 낮은 에지는 입자가 실드의 낮은 에지를 미끄러지는 것을 방지하는 상방향으로 연장되는 립(32)을 포함한다.
수평 방향의 타겟을 가지는 통상적인 스퍼터 증착 챔버에서, 가공물은 타겟으로부터 스퍼터링된 재료를 수용하기 위해 타겟의 바로 아래에 위치해야만 한다. 이는 상기의 실드가 대부분의 스퍼터링 재료를 막기때문에 타겟으로 떨어지는 오염물 입자를 입터셉트하기 위해 타겟과 가공물 사이에 실드가 위치하는 것을 방지한다. 반대로, 수직 방향인 타겟은 수평방향의 가공물을 사용할 수 없게하며, 이는 수직 방향 타겟으로부터 스퍼터링된 재료가 수평 궤적을 가지기 때문이며, 따라서 수평 가공물에 대부분 날아다닐 것이다.
본 발명에서, 타겟의 기울어짐은 스퍼터링 타겟 재료의 궤적에 수평 및 수직 성분을 모두 제공한다. 수직 성분으로 인해 기판은 스퍼터링 재료가 기판위를 날아다니지 않고 수평 방향이 되며, 수평 성분으로 인해 기판은 타겟 아래의 실드가 오염물 입자를 인터셉트할 수 있도록 타겟으로부터 측면으로 오프셋된다. 수직축에 대한 타겟의 기울어짐은 30내지 60도의 범위 바람직하게는 45도의 범위이어야 한다.
실드(14,16)에 대한 두개의 주요 설계 파라미터는: (1) 실드가 타겟으로부터 떨어져서 연장되는 폭, 및 (2) 실드와 타겟의 앞면 간의 각도θ이다. 실드의 길이는 타겟의 상부 에지로부터 가공물의 위치쪽으로 아래로 연장되는 수직선(34)이 가공물 위치위의 포인트(36)에서 실드를 인터셉트하도록 충분히 커야한다(도 2).
도시된 바람직한 실시예의 실드는 타겟의 앞면에 대해 직각이다. 선택적으로 실드는 실드와 타겟간의 각도θ가 각각 90도 이하 또는 이상이 되도록 더욱 상방향 또는 더욱 하방향의 각도를 가질 수 있다.
실드와 타겟간의 각도가 감소됨에 따라 타겟이 낮게 장착되는 유리한 점을 가지며, 따라서 가공물에 더욱 접근하게 된다. 그러나 가공물에 도달하는 것으로부터 실드에 의해 막아지는 타겟으로부터 스퍼터링되는 재료의 양이 증가하게 된다. 각도가 증가하게 되면 반대되는 효과를 가지게 된다. 즉, 실드에 의해 막아지는 스퍼터링 타겟 재료의 양이 감소하는 장점을 가지지만, 가공물위에 타겟이 더 높이 장착되어야 하는 단점을 가진다.
바람직하게 가공물위의 타겟의 높이는 타겟으로부터 스퍼터링된 재료가 가공물에 도달하기 전에 가스 원자와 충돌하게 되는 가능성이 커지도록 너무 커서는 안된다. 스퍼터 증착에 전형적으로 사용되는 챔버 압력의 범위는 1내지 5mTorr이며, 바람직한 높이는 타겟으로부터 가공물에 이르는 스퍼터링 재료의 평균 경로 길이가 15내지 20cm가 될 것이다. 마찬가지로, 타겟은 바람직하게 타겟에 수직이며 타겟의 중심으로부터 가공물로 연장되는 라인이 15내지 20cm가 되는 가공물 위의 높이에서 위치한다. 도시된 실시예에서, 45도 각도로 기울어진 타겟의 경우, 타겟의 중심은 가공물 위에서 약 10 내지 14cm가 될 것이다. 챔버 압력을 줄이는 것은 스퍼터링된 타겟 재료의 평균 자유 경로를 감소시킬 것이며, 큰 타겟 높이를 가능하게 한다.
타겟과 가공물간의 거리를 최소로하기 위해, 증착이 실행되는 동안 가공물은 바람직하게 가능한 실드(14,16)에 가까이 장착되어야 한다. 바람직한 실시예에서, 캐리어(18)는 실드의 낮은 에지의 5mm아래에서 평평하고 수평인 경로를 따라 가공물(20)을 이동시킨다.
타겟이 기울어지고 기판에 대해 측면으로 오프셋되어 있기 때문에, 스퍼터링된 타겟 재료는 일반적으로 한쪽면으로부터 기판에 도달한다. 예를 들어, 도 1을 보면, 가장 좌측의 타겟(10)으로부터 스퍼터링된 재료는 일반적으로 좌측면으로부터 기판(20)에 도달한다. 만일 기판의 상부가 평평하다면, 이는 기판위의 타겟 재료 증착에 직접적으로 불리하게 영향을 미치지 않을 것이다. 그러나, 만일 기판의 상부가 타겟 재료로 충진되는 개구부와 함께 패턴화된다면, 금속 컨택 또는 비아(via)를 제조하는 때, 그 다음으로 각각의 개구부에서 타겟 재료는 타겟으로부터 가장 멀리 떨어진 개구부의 측벽에 증착될 것이기 때문에 지향성(directivity)은 바람직하지 않을 것이다. 도 1의 예에서, 각각의 개구부는 개구부의 우측벽에 증착된 타겟(10)으로부터의 재료의 최대량과 좌측벽에 증착된 최소량을 가지게 될 것이다.
상기의 지향성을 제거하기 위해, 도시된 바람직한 실시예는 반대 방향으로 기울어진 두개의 타겟을 이용한다. 특히, 가장 좌측의 타겟(10)은 오른쪽 방향으로 스퍼터링된 재료를 향하게 하며, 가장 우측의 타겟(12)은 왼쪽 방향으로 스퍼터링된 재료를 향하게 한다. 조합된 두개의 타겟은 기판의 개구부의 모든 면에서 스퍼터링된 타겟 재료의 균일한 증착을 생성한다.
상술한 바와 같이, 싱글 타겟(10)은 기판의 상부가 스퍼터링된 재료로 충진되는 깊고 좁은 개구부를 포함하지 않는다면 충분할 것이다. 그러므로, 본 발명은 두개의 타겟이 바람직함에도 불구하고 싱글 타겟(10)과 싱글 실드(14)로 실행될 수 있다.
각각의 실드(14,16)는 바람직하게 이온 충돌에 의한 실드의 부식을 피하기 위해 타겟(10,12)으로부터 전기적으로 절연되어야 한다. 이 실드는 도 1,2 및 5에 도시된 바와 같이 챔버벽(8)에 전기적으로 플로우팅(floating)되거나 전기적으로 접지될 수 있다.
스퍼터 증착 비율을 최소로 하기 위해, 각각의 마그네트(22,24)와 타겟(10)의 앞면(스퍼터링에 노출된 면) 사이의 거리는 타겟의 앞면의 폭에 대해 그리고 이 타겟과 근접한 반대 극성의 마그네틱 폴 간의 갭에 대해 가능한 작아야 한다. 도시된 실시예에서, 마지막의 갭은 내부 마그네트(22)와 외부 마그네트(24) 사이의 갭이다. 마그네트 대 타겟의 거리를 최소로 하는 것은 타겟의 앞면과 매우 근접한 아르곤 이온의 영역에서 마그네틱 필드의 강도를 최대로 할 것이며, 이는 타겟에 충격을 주는 아르곤 이온의 플럭스 밀도를 최대로 할 것이다. 바람직하게, 마그네트와 타겟의 앞면 사이의 평균은 타겟의 앞면 폭의 100% 이하(더욱 바람직하게는 50%이하)이며, 타겟에 근접한 반대 극성의 마그네틱 폴 간의 평균갭의 200%이하(더욱 바람직하게는 100%이하)이다. (만일 타겟이 도시된 실시예에서 연장된 형태를 가진다면, 타겟의 앞면의 그 "폭"과 "길이"는 짧고 긴 치수가 될 것이다.)
도 1에 도시된 두개의 반대로 기울어진 타겟의 바람직한 배치는 각각의 타겟 바로 뒤에 마그네트를 장착함으로써 인접 타겟(10 또는 12)의 앞면과 마그네트(22,24) 사이의 거리를 최소로 한다. 도 2에 도시된 좌측 타겟(10)을 참조로, 상기 타겟은 그 기능이 타겟에 기계적인 강도를 제공하는 제 1 지지 플레이트(38)에 접착된다. 지지 플레이트는 비자성체(즉, 비철(non-ferrous))이며, 구리 또는 알루미늄과 같은 기계적으로 강한 재료로 구성되어야 한다. 유전체 시트(40)는 타겟의 하이 전압과 마그네트 및 외부 커버(41)의 지지 플레이트를 전기적으로 절연시킨다.
도시된 프로토타입의 경우, 타겟은 8mm 두께이며, 제 1 및 제 2 지지 플레이트는 각각 10mm 두께이며, 유전체 시트는 3mm 두께이다. 타겟(10)의 앞면에 대한 각 마그네트(22,24)의 거리는 상기 두께의 합이며, 31mm에 해당한다. 각 타겟이 100mm이기 때문에 내부 및 외부 마그네트간의 갭은 약 40mm이다. 그러므로 각각의 마그네트와 타겟의 앞면 사이의 거리 31mm는 타겟에 근접한 마그네틱 폴간의 갭인 40mm보다 작으며, 타겟의 폭인 100mm의 50%보다 작다.
만일 가공물(20)이 바람직한 실시예와 같이(5mm) 실드의 낮은 에지에 가까이 위치한다면, 실드(14,16)는 컨택하기 위해 우연하게 편향되어 가공물을 손상시키지 않도록 충분히 단단해야한다. 도 5는 실드가 그 강도를 개선하기 위해 보강된 바람직한 실시예를 도시한 것이다. 특히, 각각의 실드(14,16)는 두개의 측벽으로 용접되어 있으며, 상부벽에 용접되고 타겟 어셈블리에 볼트로 조여진다.
도 5는 두개의 측벽(50)에 용접된 좌측 실드(14)와 두개의 측벽에 용접된 상부벽(54)을 도시한 것이다. 조합된 실드(14), 측벽(50), 및 상부벽(54)는 직각 튜브를 형성한다. 유사하게, 오른쪽 실드(16)는 두개의 측벽(52)에 용접되고, 상부벽(56)에 용접된다. 측벽은 실드가 굽는 것을 방지한다.
도 6과 7은 여러 스퍼터링 타겟이 가공물(20)의 타겟 재료의 연속층을 증착하기 위해 싱글 스퍼터 증착 진공 챔버(60)내에 배치될 수 있다. 캐리어(18)는 연속된 스퍼터링 타겟 아래에서 왼쪽에서 오른쪽으로 가공물을 천천히 연속적으로 운반한다.
특히, 가공물(20)은 로드 챔버(62)를 통해 진입한다. 리프트 핀(도시되지 않음)은 캐리어(18)위에서 가공물을 상승시킨 후 개리어 위에 가공물을 내려 놓는다. 캐리어는 입력 로드 로크 챔버(62)로부터 진공 밸브(64)를 통해 스퍼터 증착 진공 챔버(60)로 가공물을 운반한다.
다음으로 캐리어는 기판위의 ITO 필름의 제 1 층을 증착하는 제 1 쌍의 인듐틴옥사이드(ITO) 타겟(10,12) 아래로 가공물을 이동시킨다. 캐리어는 연속적으로 기판을 이동시키며, 따라서 기판위의 ITO 필름의 제 2 층을 증착하는 제 2 쌍의 ITO 타겟(10',12') 아래를 통과한다. 태리어가 기판을 오른쪽으로 계속해서 이동시킴에 따라, 이전에 증착된 ITO층 위에서 MoCr 또는 Cr층을 증착하는 MoCr 또는 Cr 타겟(70)아래를 통과한다. 결국, 캐리어는 스퍼터 증착 진공 챔버(60)로부터 진공 밸브(66)를 통해 배출 로드 로크 챔버(68)로 가공물을 운반한다.
본 발명의 기울어진 타겟과 실드는 상술한 바와 같이 ITO 타겟이 전형적으로 유기 오염물의 입자를 생성하기 때문에 ITO층을 증착하는데 사용된다. 그러나, 실드 없는 통상적인 수평 타겟(66)이 MoCr 및 Cr 타겟이 오염물 입자를 생성하지 않는 높은 순도를 쉽게 얻을 수 있기 때문에 MoCr 또는 Cr층을 증착하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 의해 기울어진 스퍼터링 타겟과 그리고 타겟으로부터 떨어질 수 있는 입자를 인터셉트하는 실드를 포함하는 스퍼터 증착 장치 및 방법을 제공함으로써 입자가 가공물위에 증착되지 않는다.

Claims (27)

  1. 스퍼터링 타겟으로부터 전자 기판으로 재료를 스퍼터링 증착하는 장치에 있어서,
    진공 챔버;
    일반적으로 아래로 향하며 수직선에 대해 30내지 60도의 각도로 기울어진 앞면을 가지는 상기의 진공 챔버내의 제 1 스퍼터링 타겟;
    상기의 진공 챔버내에서 상기 제 1 타겟 아래에 존재하는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하는 하나 이상의 가공물 위치에 전자 기판을 위치시키는 가공물 지지물; 및
    상기 진공 챔버내에서 상기 제 1 타겟 아래와 상기 제 1 타겟 아래에 존재하는 상기 가공물 위치 위에 위치한 제 1 실드를 포함하며, 상기 제 1 실드는 상기 제 1 타겟의 앞면으로부터 상기 제 1 타겟 아래에 존재하는 임의의 상기 가공물 위치로 하향 연장되는 임의의 선이 상기 임의의 가공물 위치 위의 포인트에서 제 1 실드를 가로지르게 되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 실드는 상기 제 1 실드의 낮은 단부에 상향 연장되는 립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 증착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가공물 지지물은 상기 하나 이상의 가공물 위치에 수직으로 기판을 위치시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터 증착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    스퍼터링 챔버안의 제 2 스퍼터링을 더 포함하는데, 상기 제 2 타겟은 일반적으로 아랫쪽을 향하며 상기 제 1 타겟의 앞면쪽을 향하고 수직선에 대해 30내지 60도의 각도로 기울어진 앞면을 가지며, 상기 하나 이상의 가공물 위치는 상기 제 2 타겟 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하며, 그리고
    상기 진공 챔버안에서 상기 제 2 타겟 아래와 상기 제 2 타겟 아래에 있는 상기 가공물 위치의 위에 위치한 제 2 실드를 더 포함하며, 상기 제 2 실드는 상기 제 2 타겟의 앞면으로부터 상기 제 2 타겟의 아래에 있는 임의의 상기 가공물 위치로 하방향으로 수직으로 연장되는 임의의 선이 상기 임의의 가공물 위치 위의 지점에서 상기 제 2 실드를 가로지르게 되는 영역을 차지하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 증착 장치.
  5. 스퍼터링 타겟으로부터 전자 기판으로 재료를 스퍼터 증착하는 방법에 있어서:
    진공 챔버안에서 앞면을 가지는 제 1 스퍼터링 타겟을 장착하는 단계를 포함하는데, 상기 제 1 타겟은 그 앞면이 일반적으로 아랫쪽을 향하며 수직선에 대해 30내지 60도의 각도로 기울어지도록 장착되며;
    상기 진공 챔버안에서 하나 이상의 가공물 위치에 전자 기판을 위치시키는 단계를 포함하는데, 상기 하나 이상의 가공물 위치는 상기 제 1 타겟 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하며; 그리고
    상기 진공 챔버안에서 상기 제 1 타겟의 아래와 상기 제 1 타겟의 아래에 있는 상기 가공물 위치 위에 제 1 실드를 장착하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 실드는 상기 제 1 타겟의 앞면으로부터 상기 제 1 타겟의 아래에 있는 임의의 가공물 위치로 하방향으로 수직으로 연장되는 임의의 선이 상기 임의의 가공물 위치 위에 있는 지점에서 제 1 실드를 가로지르게 되는 영역을 차지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 실드의 낮은 단부에서 상방향으로 연장되는 립을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 기판 위치 설정 단계는 상기 하나 이상의 가공물 위치에서 기판을 수평으로 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    진공 챔버안에서 앞면을 가지는 제 2 스퍼터링 타겟을 장착시키는 단계를 더 포함하는데, 상기 제 2 타겟은 그 앞면이 일반적으로 하방향이며 제 1 타겟의 앞면을 향하고 수직선에 대해 30내지 60도의 각도로 기울어지도록 장착되며, 상기 하나 이상의 가공물 위치는 제 2 타겟 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하며; 그리고
    상기 진공 챔버안에서 상기 제 2 타겟의 아래와 상기 제 2 타겟의 아래에 있는 상기 가공물 위치의 위에 제 2 실드를 장착하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 2 실드는 상기 제 2 타겟의 앞면으로부터 상기 제 2 타겟의 아래에 있는 임의의 가공물 위치로 수직이면서 하방향으로 연장되는 임의의 선이 상기 임의의 가공물 위치위의 지점에서 상기 제 2 실드를 가로지르게 되는 영역을 차지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 스퍼터링 타겟으로부터 전자 기판으로 재료를 스퍼터 증착하는 장치에 있어서:
    제 1 및 제 2 스퍼터링 타겟을 포함하는데, 각각의 타겟은 주변이 에워싸인 앞면과 뒷면을 가지며 그 뒷면은 일반적으로 아래쪽 방향이고 그 앞면은 일반적으로 다른 타겟의 앞면을 향하면서 아래쪽 방향이며 두개의 타겟은 대칭되는 수직면에 반대면에서 서로 대칭인 방향이며 따라서 각 타겟의 앞면은 상기 수직면에 대해 30내지 60도의 각도로 향하며;
    상기 제 1 타겟의 뒷면에 근접하여 장착되며 각각 두개의 동일 극성을 가지는 제 1 세트의 하나 이상의 마그네틱 폴;
    상기 제 1 타겟의 주변 가까이에 근접하게 장착되며 상기 제 1 세트에 대해 반대 극성을 각각 가지는 제 2 세트의 하나 이상의 마그네틱 폴을 포함하는데, 상기 제 2 세트의 마그네틱 폴은 상기 제 1 세트의 마그네틱 폴을 모두 에워싸며;
    상기 제 2 타겟의 뒷면에 근접하게 장착되어 각각 동일한 극성을 가지는 제 3 세트의 하나 이상의 마그네틱 폴; 및
    상기 제 2 타겟의 주변에 근접하게 장착되어 제 3 세트의 극성과는 반대의 극성을 각각 가지는 제 4 세트의 하나 이상의 마그네틱 폴을 포함하며, 상기 제 4 세트의 마그네틱 폴은 상기 제 3 세트의 마그네틱 폴을 모두 에워싸는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서:
    두개의 타겟을 에워싸는 진공 챔버; 및
    상기 진공 챔버안에서 하나 이상의 가공물 위치에 전자 기판을 위치시키는 가공물 지지물을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 가공물 위치는 상기 제 1 타겟의 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치와 상기 제 2 타겟 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 스퍼터링 타겟으로부터 전자 기판으로 재료를 스퍼터 증착하는 방법에 있어서:
    진공 챔버안에서 제 1 및 제 2 스퍼터링 타겟을 장착하는 단계를 포함하는데, 상기 각각의 타겟은 주변이 에워싸인 앞면과 뒷면을 가지며, 상기 각각의 타겟이 장착되어 각 타겟면의 뒷면은 일반적으로 상방향이며 앞면은 다른 타겟의 앞면쪽으로 하방향이며 두개의 타겟은 각 타겟의 앞면이 수직면에 대해 30내지 60도의 각도를 이루도록 수직 대칭면의 반대쪽에서 서로 대칭이며;
    상기 제 1 타겟의 뒷면에 근접하여 각각 동일 극성을 가지는 제 1 세트의 하나 이상의 마그네틱 폴을 장착하는 단계;
    상기 제 1 타겟의 주변 가까이에 근접하게 장착되며 상기 제 1 세트에 대해 반대 극성을 각각 가지는 제 2 세트의 하나 이상의 마그네틱 폴을 장착하는 단계를 포함하는데, 상기 제 2 세트의 마그네틱 폴은 상기 제 1 세트의 마그네틱 폴을 모두 에워싸며;
    상기 제 2 타겟의 뒷면에 근접하게 장착되어 각각 동일한 극성을 가지는 제 3 세트의 하나 이상의 마그네틱 폴을 장착하는 단계; 및
    상기 제 2 타겟의 주변에 근접하게 장착되어 제 3 세트의 극성과는 반대의 극성을 각각 가지는 제 4 세트의 하나 이상의 마그네틱 폴을 장착하는 단계를 포함하며, 상기 제 4 세트의 마그네틱 폴은 상기 제 3 세트의 마그네틱 폴을 모두 에워싸는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 진공 챔버안에서 하나 이상의 가공물 위치에 전자 기판을 위치시키는 단계를 더 포함하는데, 상기 하나 이상의 가공물 위치는 상기 제 1 타겟의 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치와 상기 제 2 타겟의 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 스퍼터링 타겟으로부터 전자 기판으로 재료를 스퍼터 증착하는 장치에 있어서:
    진공 챔버;
    상기 진공 챔버안의 제 1 스퍼터링 타겟을 포함하는데, 상기 제 1 타겟은 앞면이 하방향을 향하고 뒷면이 상방향을 향하며, 또한 상기의 앞면은 폭이 길이 이하인 폭과 길이를 가지고 수직선에 대해 30내지 60도의 각도를 향하며:
    진공 챔버안에서 하나 이상의 가공물 위치에 전자 기판을 위치시키는 가공물 지지물을 포함하는데, 상기 하나 이상의 가공물 위치는 상기 제 1 타겟의 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하며;
    상기 제 1 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 북극을 가지는 제 1 세트의 하나 이상의 마그네트를 포함하는데, 상기 제 1 세트의 마그네트는 북극과 상기 제 1 타겟의 앞면 사이의 평균 거리는 상기 제 1 타겟의 앞면의 폭 이하가 되도록 장착되며; 및
    상기 제 1 타겟의 뒷면에 근접하게 장착되고 남극을 가지는 제 2 세트의 하나 이상의 마그네트를 포함하는데, 상기 제 2 세트의 마그네트는 남극과 상기 제 1 타겟의 앞면 사이의 평균 거리가 상기 제 1 타겟의 앞면의 폭 이하가 되도록 장착되며;
    상기 제 1 및 제 2 세트의 마그네트는 앞면에서 임의의 다른 마그네틱 필드보다 실질적으로 큰 크기를 가지는 제 1 타겟의 앞면에서 마그네틱 필드를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서:
    상기 제 1 세트의 마그네트는 제 1 타겟의 앞면과 북극 간의 평균 거리가 제 1 타겟의 앞면의 폭의 반보다 작으며; 그리고
    상기 제 2 세트의 마그네트는 상기 제 1 타겟의 앞면과 남극간의 평균 거리가 제 1 타겟의 앞면의 폭의 반보다 작은 것을 특징으로 하는 스퍼터 증착 장치.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 가공물 지지물은 상기 하나 이상의 가공물 위치에서 수평으로 기판을 위치시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터 증착 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    진공 챔버안에 제 2 스퍼터링 타겟을 더 포함하는데 상기 제 2 타겟은 상기 제 1 타겟의 앞면을 향하며 하향인 앞면을 가지며 상기 제 2 타겟은 상방향인 뒷면을 가지며 앞면은 폭이 길이 이하인 폭과 길이이고 수직선에 대해 30내지 60도의 각도이며 상기 하나 이상의 가공물 위치는 상기 제 2 타겟 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하며;
    상기 제 2 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 북극을 각각 가지는 제 3 세트의 하나 이상의 마그네트를 더 포함하는데, 상기 제 3 세트의 마그네트는 상기 제 2 타겟의 앞면과 북극간의 평균 거리가 제 2 타겟의 앞면의 폭보다 작으며; 및
    상기 제 2 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 남극을 각각 가지는 제 4 세트의 하나 이상의 마그네트를 더 포함하는데, 상기 제 4 세트의 마그네트는 상기 제 2 타겟의 앞면과 남극간의 평균 거리가 제 2 타겟의 앞면의 폭보다 작으며;
    상기 제 3 및 제 4 세트의 마그네트는 앞면에서 임의의 다른 마그네틱 필드보다 실질적으로 큰 크기를 가지는 상기 제 2 타겟의 앞면에서 마그네틱 필드를 생성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 증착 장치.
  17. 스퍼터링 타겟으로부터 전자 기판으로 재료를 스퍼터 증착하는 장치에 있어서:
    진공 챔버;
    상기 진공 챔버안의 제 1 스퍼터링 타겟을 포함하는데, 제 1 타겟은 하방향인 앞면과 상방향인 뒷면을 가지며 앞면은 수직선에 대해 30내지 60도의 각도이며;
    상기 진공 챔버안의 하나 이상의 가공물 위치에서 전자 기판을 위치시키는 가공물 지지물을 포함하는데, 상기 하나 이상의 가공물 위치는 제 1 타겟의 아래에서 하나 이상의 가공물 위치를 포함하며;
    상기 제 1 타겟의 뒷면에 근접하게 장착되며 남극을 각각 가지는 제 1 세트의 하나 이상의 마그네트; 및
    상기 제 1 타겟의 뒷면에 근접하게 장착되며 남극을 각각 가지는 제 2 세트의 하나 이상의 마그네트를 포함하며,
    상기 마그네트는 상기 제 1 타겟의 앞면과 상기 마그네틱 폴간의 평균 거리가 남극과 북극간의 평균 갭의 두배보다 작도록 장착되며, 그리고 앞면에서 임의의 다른 마그네틱 필드보다 실질적으로 큰 크기를 가지는 제 1 타겟의 앞면에서 마그네틱 필드를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 마그네트는 상기 제 1 타겟의 앞면과 상기 마그네틱 폴간의 평균 거리가 남극과 북극간의 평균갭보다 작도록 장착되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 증착 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 가공물 지지물은 상기 하나 이상의 가공물 위치에서 기판을 수평으로 위치시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터 증착 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    진공 챔버안에 제 2 스퍼터링 타겟을 더 포함하며, 상기 제 2 타겟은 앞면이 상기 제 1 타겟의 앞면쪽으로 하방향이며 뒷면은 상방향이고 앞면은 수직선에 대해 30내지 60도의 각도이며 상기 하나 이상의 가공물 위치는 상기 제 2 타겟의 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하며;
    상기 제 2 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 북극을 각각 가지는 제 3 세트의 하나 이상의 마그네트; 및
    상기 제 2 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 남극을 각각 가지는 제 4 세트의 하나 이상의 마그네트를 더 포함하며;
    상기 마그네트는 상기 제 1 타겟의 앞면과 제 3 및 제 4 세트의 마그네틱 폴간의 평균 거리가 제 4 세트의 남극과 제 3 세트의 북극간의 평균갭의 두배보다 작으며; 그리고
    상기 마그네트는 상기 제 2 마그네트의 앞면에서 임의의 다른 마그네틱 필드보다 실질적으로 큰 크기를 가지는 상기 제 2 타겟의 앞면에서 마그네틱 필드를 생성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 증착 장치.
  21. 스퍼터링 타겟으로부터 전자 기판에 재료를 스퍼터 증착하는 방법에 있어서:
    진공 챔버안에 제 1 스퍼터링 타겟을 장착하는 단계를 포함하는데, 제 1 타겟은 앞면이 하방향이고 뒷면이 상방향이며 앞면은 폭이 길이보다 작은 폭과 길이를 가지며 수직선에 대해 30내지 60도의 각도이며;
    상기 진공 챔버안에서 하나 이상의 가공물 위치에 전자 기판을 위치시키는 단계를 포함하며, 상기 하나 이상의 가공물 위치는 제 1 타겟의 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하며;
    각각 상기 제 1 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 북극을 가지는 상기 제 1 세트의 하나 이상의 마그네트를 장착시키는 단계를 포함하는데, 상기 제 1 세트의 마그네트는 제 1 타겟의 앞면과 북극간의 평균 거리가 제 1 타겟의 앞면의 폭보다 작도록 장착되며; 및
    상기 제 1 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 남극을 각각 가지는 상기 제 2 세트의 하나 이상의 마그네트를 장착시키는 단계를 포함하는데, 상기 제 2 세트의 마그네트는 상기 제 1 타겟의 앞면과 남극간의 평균 거리가 제 1 타겟의 앞면의 폭보다 작도록 장착되며;
    상기 제 1 및 제 2 세트의 마그네트는 앞면에서 임의의 다른 마그네틱 필드보다 실질적으로 큰 크기를 가지는 제 1 타겟의 앞면에서 마그네틱 필드를 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    제 1 세트의 마그네트는 제 1 타겟의 앞면과 북극간의 평균 거리가 제 1 타겟의 앞면의 폭의 반보다 작도록 장착되며; 그리고
    제 2 세트의 마그네트는 제 1 타겟의 앞면과 남극간의 평균 거리가 제 1 타겟의 앞면의 폭의 반보다 작도록 장착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    진공 챔버안에 제 2 스퍼터링 타겟을 장착하는 단계를 더 포함하는데, 제 2 타겟은 제 1 타겟의 앞면을 향하면서 하방향이고 뒷면이 상방향이며 앞면은 폭이 길이보다 작은 폭과 길이를 가지며 수직선에 대해 30내지 60도의 각도이며 상기 하나 이상의 가공물 위치는 제 2 타겟의 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하며;
    각각 상기 제 2 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 북극을 각각 가지는 상기 제 3 세트의 하나 이상의 마그네트를 장착시키는 단계를 더 포함하는데, 상기 제 3 세트의 마그네트는 제 2 타겟의 앞면과 북극간의 평균 거리가 제 2 타겟의 앞면의 폭보다 작도록 장착되며; 및
    상기 제 2 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 남극을 각각 가지는 상기 제 4 세트의 하나 이상의 마그네트를 장착시키는 단계를 더 포함하는데, 상기 제 4 세트의 마그네트는 상기 제 2 타겟의 앞면과 남극간의 평균 거리가 제 2 타겟의 앞면의 폭보다 작도록 장착되며;
    상기 제 3 및 제 4 세트의 마그네트는 앞면에서 임의의 다른 마그네틱 필드보다 실질적으로 큰 크기를 가지는 제 2 타겟의 앞면에서 마그네틱 필드를 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 스퍼터링 타겟으로부터 전자 기판으로 재료를 스퍼터 증착하는 방법에 있어서:
    진공 챔버안에 제 1 스퍼터링 타겟을 장착시키는 단계를 포함하는데, 제 1 타겟은 하방향인 앞면과 상방향인 뒷면을 가지며 수직선에 대해 30내지 60도의 각도이며;
    상기 진공 챔버안에 하나 이상의 가공물 위치에 전자 기판을 위치시키는 단계를 포함하는데, 상기 하나 이상의 가공물 위치는 제 1 타겟의 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하며;
    상기 제 1 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 북극을 각각 가지는 제 1 세트의 하나 이상의 마그네트를 장착하는 단계; 및
    상기 제 1 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 남극을 각각 가지는 제 2 세트의 하나 이상의 마그네트를 장착하는 단계를 포함하며,
    상기 마그네트는 상기 제 1 타겟의 앞면과 상기 마그네틱 폴간의 평균 거리가 남극과 북극간의 평균 갭의 두배보다 작도록 장착되며, 그리고 앞면에서 임의의 다른 마그네틱 필드보다 실질적으로 큰 크기를 가지는 제 1 타겟의 앞면에서 마그네틱 필드를 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 마그네트는 상기 제 1 타겟의 앞면과 상기 마그네틱 폴간의 평균 거리가 남극과 북극간의 평균갭보다 작도록 장착되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 기판 위치 단계는 상기 하나 이상의 가공물 위치에서 기판을 수평으로 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 24 항에 있어서,
    진공 챔버안에 제 2 스퍼터링 타겟을 장착시키는 단계를 더 포함하는데, 제 2 타겟은 앞면이 제 1 타겟의 앞면을 향하면서 하방향이고 그리고 상방향인 뒷면을 가지며 앞면이 수직선에 대해 30내지 60도의 각도이며, 상기 하나 이상의 가공물 위치는 상기 제 2 타겟의 아래에 있는 하나 이상의 가공물 위치를 포함하며;
    상기 제 2 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 북극을 각각 가지는 제 3 세트의 하나 이상의 마그네트를 장착하는 단계; 및
    상기 제 2 타겟의 뒷면에 근접하게 장착된 남극을 각각 가지는 제 4 세트의 하나 이상의 마그네트를 장착하는 단계를 더 포함하며,
    상기 마그네트는 상기 제 1 타겟의 앞면과 상기 제 3 및 제 4 세트의 마그네틱 폴간의 평균 거리가 제 3 세트의 북극과 제 4 세트의 남극간의 평균 갭의 두배보다 작도록 장착되며, 그리고 제 2 타겟의 앞면에서 임의의 다른 마그네틱 필드보다 실질적으로 큰 크기를 가지는 제 2 타겟의 앞면에서 마그네틱 필드를 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
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