KR20020029064A - 스퍼터링 장치 및 막 형성 방법 - Google Patents

Abstract

진공 챔버와, 진공 챔버 내에 있어서 기판을 지지하기 위한 페디스털과, 페디스털에 의해 지지되는 기판에 부식면이 대면하도록 설치된 타겟과, 진공 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단과, 진공 챔버를 감압시키기 위한 감압 수단과, 부식면과는 반대측에 배치된 마그네트론 유닛을 포함하는 스퍼터링 장치. 마그네트론 유닛은, 부식면과 기판의 표면을 연결하는 기준축을 따른 자기장을 발생하는 서브 유닛을 포함한다. 자기장으로부터 피스퍼터링 입자의 이온화가 촉진되어 셀프 스퍼터링이 안정되게 일어난다.

Description

스퍼터링 장치 및 막 형성 방법{SPUTTERING DEVICE AND FILM FORMING METHOD}

최근의 반도체 디바이스의 고집적화나, 배선 패턴의 미세화에 따라, 스퍼터링법을 이용하여 콘택트홀 및 비어홀 등에 효율적으로 배선막을 형성하는 것이 곤란해지고 있다.

표준적인 마그네트론식 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 미세한 구멍을 갖는 반도체 웨이퍼 표면에 막을 형성했을 경우, 구멍의 입구 부분에 오버행(overhang)이 생겨, 바닥 커버리지율이 손상되는 문제가 있다.

이 문제를 해결하기 위해 콜리메이션 스퍼터링법, 원격 스퍼터링법 등의 기술이 개발되어 있다. 또한, 셀프 스퍼터링(자기 스퍼터링)법도, 콜리메이션 스퍼터링법 및 원격 스퍼터링법에 없는 장점을 가지고 있으므로, 이러한 문제를 해결하는 장래의 기술로서 유망하다.

셀프 스퍼터링 현상은, 타겟을 스퍼터링하는 입자가, 타겟으로부터 스퍼터링된 입자 자체에 의해 이루어지는 현상을 말한다. 이러한 현상을 막 형성에 이용하기 위해서는, 우선, 아르곤을 프로세스 가스로서 도입하여, 스퍼터링 입자를 발생시킨다. 셀프 스퍼터링으로 이행한 후에, 프로세스 가스의 공급을 정지하여, 셀프 스퍼터링에 의해서만 스퍼터링이 진행되도록 할 필요가 있다.

그러나, 셀프 스퍼터링의 발생 메커니즘은 해명되어 있지 않는 부분도 있기 때문에, 셀프 스퍼터링을 안정되게 제어하는 것이 과제로 남아 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 셀프 스퍼터링을 안정되게 일으키기 위해 적절한 자기장을 발생할 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 스퍼터링 장치 및 이 스퍼터링 장치를 이용한 막 형성 방법에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명의 마그네트론식 스퍼터링 장치의 개략적인 구성도이다.

도 2는, 각 마그네트론 유닛의 배치 위치를 도시하기 위한 평면도이다.

도 3은, 서브 유닛 부분을 확대한 마그네트론 유닛의 확대도이다.

도 4는, 서브 유닛 부분을 확대한 마그네트론 유닛의 확대도이다.

도 5는, 서브 유닛 부분을 확대한 마그네트론 유닛의 확대도이다.

도 6은, 서브 유닛 부분을 확대한 마그네트론 유닛의 확대도이다.

도 7은, 본 발명의 스퍼터링 장치에 형성되는 자기장을 도시하는 구성도이다.

도 8은, 본 발명의 스퍼터링 장치에 형성되는 자기장을 도시하는 구성도이다.

도 9는, 스퍼터링 장치를 조작하는 타이밍 차트를 도시하고 있다.

도 10a는, 통상 스퍼터링 상태를 설명하기 위한 모식도이다.

도 10b는, 천이 상태를 설명하기 위한 모식도이다.

도 10c는, 셀프 스퍼터링 상태를 설명하기 위한 모식도이다.

도 11은, 다른 실시 형태에 따른 마그네트론식 스퍼터링 장치의 개략적인 구성도이다.

도 12a 및 도 12b는, 도 11의 마그네트론 유닛에 있어서의 자석 및 베이스 플레이트와, 스퍼터링 타겟과의 위치 관계를 평면적으로 도시하는 설명도이다.

도 13은, 도 11에 도시한 마그네트론 유닛을 도시하는 분해 사시도이다.

도 14는, 다른 실시 형태에 따른 마그네트론 유닛의 자석 및 베이스 플레이트와, 스퍼터링 타겟과의 위치 관계를 평면적으로 도시하는 설명도이다.

발명자는, 셀프 스퍼터링을 막 형성 기술에 적용하기 위해 여러 가지 시행 착오를 행해 왔다. 그 결과로서, 발명자는 다음과 같은 것을 발견하였다.

종래의 스퍼터링 장치에서는, 스퍼터링용 타겟 표면에 평행한 방향의 자기장 성분을 높이도록 설계했었다. 그러나, 셀프 스퍼터링을 발생하기 쉽게 하기 위해서는, 타겟 표면에 수직 방향의 자기장 성분을 수평 방향의 자기장 성분에 비해 높일 필요가 있다.

한편, 셀프 스퍼터링을 발생하기 쉬운 수직 방향의 자기장 성분을 높이면, 아르곤의 방전 전압을 저전압화하기 어려워진다. 따라서, 스퍼터링을 유지하기 위해 필요한 플라즈마의 발생이 셀프 스퍼터링으로 이행하는 도중에 중간에서 끊겨 버리는 경우가 있음을 알게 되었다.

따라서, 발명자는, 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는, 스퍼터링을 위한 자기장을 적절하게 발생하고, 또한 제어할 필요가 있다는 결론에 이르렀다. 그래서, 본 발명을 다음과 같은 구성으로 하였다.

본 발명에 따른 스퍼터링 장치는, (1) 진공 챔버와, (2) 챔버를 감압시키기 위한 감압 수단과, (3) 진공 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단과, (4) 기판 지지부와, (5) 스퍼터링 타겟과, (6) 마그네트론 유닛을 포함한다.

이와 같은 스퍼터링 장치에 있어서, 기판 지지부는, 진공 챔버 내에 있어서 기판을 지지하도록 설치되어 있다. 스퍼터링 타겟은, 기판 지지부에 부식면이 대면하도록 설치되어 있다. 마그네트론 유닛은, 타겟에 대해 기판 지지부와 반대측에 설치되어 있다. 마그네트론 유닛은, 복수개의 서브 유닛을 포함한다.

이하에 나타내는 바와 같은 마그네트론 유닛의 형태는, 스퍼터링 타겟으로부터 스퍼터링된 입자가 스퍼터링 타겟으로부터 스퍼터링을 일으키기 위해 적합하다.

본 발명에 따른 스퍼터링 장치에서는, 제 1 자석부는 제 1 자석을 포함하고, 이 제 1 자석은 제 1 자극을 나타내는 일단이 타겟을 향해서 배치되어 있다. 제 2 자석부는 제 2 자석을 포함하며, 이 제 2 자석은 제 2 자극을 나타내는 일단이 타겟을 향해서 배치되어 있다. 각 서브 유닛은, 제 1 및 제 2 자석을 지지하는 제 1 자성 부재를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 자석은, 제 1 자성 부재를 통해서 자기 회로를 구성한다.

또한, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에서는, 제 1 자석부는, 제 3 자석 및 제 2 자성 부재를 포함할 수 있다. 제 3 자석은, 제 1 자극을 나타내는 일단이 타겟을 향해서 제 1 자석에 인접하도록 배치되어 있다. 제 2 자성 부재는, 제 3 자석을 지지하고 있다.

이와 같은 마그네트론 유닛에 있어서, 복수개의 서브 유닛의 각각은, 제 1 자석부 및 제 2 자석부를 포함하고 있다. 제 1 자석부는, 제 2 자석부의 자기량보다 큰 자기량을 가지고 있다. 그러므로, 제 1 자석부로부터의 자속의 일부는, 제 2 자석부에 도달한다. 이 자속에 의거한 자기장은, 타겟의 부식면의 근처에서, 주로, 이 부식면에 평행한 자기장 성분을 갖는다. 한편, 상기 자속의 나머지 부분에 의거한 자기장은, 주로, 부식면에 수직인 자기장 성분을 갖는다.

더욱이, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에서는, 복수개의 서브 유닛의 각각은, 제 1 자석과, 제 2 자석과, 제 1 자성 부재와, 제 4 자석과, 제 5 자석과, 제 3 자성 부재를 포함한다.

제 1 자석은, 제 1 자극을 나타내는 일단이 타겟을 향해서 배치되어 있다. 제 2 자석은, 제 2 자극을 나타내는 일단이 타겟을 향해서 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 자석은, 제 1 자성 부재에 의해 지지되며, 이러한 제 1 자성 부재를 통해서 자기 회로를 구성한다. 제 4 자석은, 제 1 자극을 나타내는 일단이 타겟을 향해서 배치되며, 제 1 자석에 인접하도록 설치되어 있다. 제 5 자석은, 제 2 자극을 나타내는 일단이 타겟을 향해서 설치되어 있다. 제 4 및 제 5 자석은, 제 3 자성 부재에 의해 지지되며, 이러한 제 3 지지 부재를 통해서 자기 회로를 구성한다. 한편, 제 5 자석을 제 4 자석에 대해 제 1 자석의 반대측에 배치할 수도 있다.

제 1 자석의 일단에 관련된 자속은, 제 2 자석의 일단에 도달한다. 또한, 제 4 자석의 일단에 관련된 자속은 제 5 자석의 일단에 도달한다. 이러한 자속들은, 타겟의 부식면의 근처에 있어서, 이 부식면에 평행한 방향으로 뻗는다. 그러므로, 이들 자속에 의거한 자기장은, 주로, 부식면에 평행한 자기장 성분을 갖는다. 제 1 및 제 4 자석의 일단은, 각각 같은 자극을 나타내고, 인접하도록 설치되어 있다. 따라서, 이들 자석의 각각 인접 부분으로부터의 자속은, 서로에게 영향을 끼쳐 부식면에 수직인 방향으로 뻗는다. 이 자속에 의거한 자기장은, 주로, 부식면에 수직인 자기장 성분을 갖는다.

더욱이, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에서는, 복수개의 서브 유닛의 각각은, 제 6 자석, 제 7 자석, 제 6 및 제 7 자석을 지지하는 제 4 자성 부재, 및 제 5 자성 부재를 포함한다.

제 6 자석은, 제 1 자극을 나타내는 일단 및 제 2 자극을 나타내는 타단을 가지며, 그 일단이 타겟을 향해 배치되어 있다. 제 7 자석은, 제 2 자극을 나타내는 일단이 타겟을 향해 배치되어 있다.

제 5 자성 부재는, 제 6 자석의 일단부 및 타단부를 자기적으로 결합시키도록 설치되어 있다. 따라서, 제 6 자석의 일단부로부터의 자속의 일부는, 진공 챔버 안을 통과하지 않고, 제 5 자성 부재 안을 통과하여 그 타단부에 도달한다. 상기 자속의 나머지 부분에 의거한 자기장은, 제 7 자석의 일단에 도달한다. 이러한 자속에 의거한 자기장은, 타겟의 부식면의 근처에 있어서, 주로, 이 부식면에 평행한 자기장 성분을 갖는다. 한편, 제 7 자석의 일단에 관련된 나머지 자속에 의거한 자기장은, 주로 부식면에 수직인 자기장 성분을 갖는다.

이와 같은 스퍼터링 장치에서는, 프로세스 가스는, 마그네트론 유닛에 의해부식면의 근처에 있어서 플라즈마화된다. 이 플라즈마에 의해, 부식면으로부터 타겟 입자가 스퍼터링된다. 각각의 서브 유닛은, 부식면에 수직 방향인 자기장 성분이 수평 방향의 자기장 성분에 비해 큰 자기장을 부식면의 근처와는 다른 영역에 발생한다. 스퍼터링된 입자는, 자기장의 수직 성분이 수평 성분에 비해 우세한 진공 챔버 내의 영역에 있어서 효율적으로 이온화된다. 이온화된 입자는, 부식면을 향해 가속되며, 부식면에 충돌하면 다른 스퍼터링 입자를 생성한다. 따라서, 셀프 스퍼터링이 연속적으로 일어난다.

본 발명에 있어서의 마그네트론 유닛에서는, 부식면이 뻗는 방향을 따라 복수개의 서브 유닛이 배치되어 있다. 마그네트론 유닛은, 부식면으로부터 기판 지지부를 향한 축방향을 따라 순서대로 위치하는 제 1 및 제 2 영역에 대해 다음과 같은 특징을 갖는다. 제 1 영역에 있어서는, 부식면에 평행한 방향의 자기장 성분이 부식면에 수직인 방향의 자기장 성분보다 크다. 제 2 영역에 있어서는, 부식면에 수직인 방향의 자기장 성분이 부식면에 평행한 방향의 자기장 성분보다 크다.

본 발명에 따른 스퍼터링 장치에서는, 스퍼터링 타겟은, 구리, 파라듐 및 금 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 이들 원소는, 셀프 스퍼터링 현상을 일으키기 쉽다.

본 발명에 따른 스퍼터링 장치에서는, 플라즈마가 발생한 후에 프로세스 가스의 공급량을 감소시키기 위한 제어 수단을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 셀프 스퍼터링으로의 이행이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에서는, 스퍼터링에 의한 막 형성시에프로세스 가스의 공급을 정지하기 위한 제어 수단을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 프로세스 가스가 존재하지 않는 공간으로 이동한 셀프 스퍼터링 입자가 기판에 주어진다.

본 발명에 따른 스퍼터링 장치에서는, 가스 공급 수단 및 마그네트론 유닛의 작동을 제어하기 위한 제어 유닛을 더 포함할 수 있다. 제어 유닛을 포함하도록 하면, 가스 공급 수단 및 마그네트론 유닛의 작동을 서로 관련시켜서 제어할 수 있게 된다. 그러므로, 셀프 스퍼터링을 효율적으로 일으키기 위한 조건 및 셀프 스퍼터링으로 순조롭게 이행시키기 위한 조건을 섬세하게 설정할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 막 형성 방법은, 진공 챔버 내에 설치된 타겟으로부터 스퍼터링된 입자에 의해 타겟으로부터 스퍼터링되는 입자를 이용하여 막을 형성하는 방법에 대해, 다음과 같은 단계를 포하한다. 이 방법은, (1) 타겟과 기판 지지부를 연결하는 기준축에 직교하는 방향의 자기장 성분이 기준축을 따른 방향의 자기장 성분보다 큰 자기장을 부식면의 근처 영역에 발생하고, 기준축을 따른 방향의 자기장 성분이 기준축에 직교하는 방향의 자기장 성분보다 큰 자기장을 타겟과 기판 사이의 영역에 발생하는 마그네트론 유닛을 준비하는 단계와, (2) 막이 형성되어야 할 표면을 갖는 기판을 진공 챔버 내에 배치하는 단계와, (3) 진공 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 단계와, (4) 부식면의 근처에 있어서 프로세스 가스의 플라즈마를 형성하여, 타겟으로부터 스퍼터링 입자를 발생시키는 단계와, (5) 프로세스 가스의 공급을 정지한 상태에서, 타겟으로부터 스퍼터링 입자를 퇴적하여 기판에 막을 형성하는 단계를 포함한다.

이와 같이, 프로세스 가스의 플라즈마를 부식면 근처에 형성하면, 부식면으로부터 스퍼터링된 입자가 생성된다. 부식면과 기판 지지부를 연결하는 기준축을 따른 자기장을 타겟과 기판 사이의 영역에 발생하면, 타겟으로부터 스퍼터링된 입자가 이온화된다. 이온화된 입자가 부식면에 도달하면, 스퍼터링에 의해 다른 입자를 생성한다. 이와 같이 해서, 프로세스 가스의 공급을 정지해도 셀프 스퍼터링이 연속적으로 진행된다. 타겟으로부터 셀프 스퍼터링된 입자의 일부는 상기 기준축을 따라 진행된다. 기판의 막이 형성되어야 할 표면에 도달하면, 스퍼터링 입자가 순차적으로 기판의 표면에 퇴적된다.

다른 면에 의하면, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는, 챔버 내에 설치된 스퍼터링 타겟과, 챔버 안을 감압시키는 감압 수단과, 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 스퍼터링 타겟에 전압을 인가하여, 챔버 내에 공급된 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 만드는 플라즈마화 수단과, 스퍼터링 타겟을 따르도록 설치된 마그네트론 유닛을 포함하고, 마그네트론 유닛은, 링형상으로 배치된, 제 1 극성을 갖는 제 1 자석부와, 제 1 자석부를 에워싸듯이 링형상으로 배치되어, 제 1 극성과는 다른 제 2 극성을 갖는 동시에, 이 제 1 자석부의 총 자기량보다 큰 총 자기량을 갖는 제 2 자석부를 포함하고 있으며, 가스 공급 수단은 프로세스 가스가 플라즈마 상태로 된 후, 챔버 내에 공급하는 프로세스 가스의 공급량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

제 1 자석부의 총 자기량보다 큰 총 자기량을 갖는 제 2 자석부를, 제 1 자석부를 에워싸듯이 배치하여 구성한다. 이것에 의해, 제 2 자석부로부터 나오는자력선 중에서, 일부는 제 1 자석부와의 사이에 폐쇄된 자기 회로를 형성하고, 나머지는, 스퍼터링 타겟에 상대하여 배치되는 웨이퍼 측을 향해서 뻗는 상태가 된다. 이 웨이퍼 측을 향해서 뻗는 자력선은, 발생된 플라즈마와 챔버 측벽과의 사이에 존재하는 상태가 되기 때문에, 스퍼터링에 의해 스퍼터링 타겟으로부터 나오는 높은 에너지를 지닌 전자(2차 전자) 중에서, 부식면에 표출되는 자기장에 포집된 전자가, 예를 들어 챔버 측벽 측에 설치된 차폐물 부재 등의 기준 전위 부재 측으로 유출되어 버리는 현상을 충분히 억제할 수 있으며, 스퍼터링 타겟 근처의 영역 내에 전자를 효과적으로 가두도록 작용한다.

더욱이, 제 1 자석부에 대해 바깥쪽에 위치하는 제 2 자석부의 총 자기량을, 제 1 자석부에 비해 크게 함으로써, 스퍼터링 타겟으로부터 웨이퍼 측으로 뻗는 자력선이 형성되고, 이 자력선은, 웨이퍼 측을 향한 피스퍼터링 입자로부터 전자를 이탈시켜서 피스퍼터링 입자의 이온화를 촉진시키도록 작용한다. 그리고, 이온화된 피스퍼터링 입자는, 스퍼터링 타겟에 전압이 인가됨으로써 형성되는 전계의 작용에 의해, 스퍼터링 타겟을 향하도록 운동 방향을 바꾸고, 가속되어서 스퍼터링 타겟에 충돌한다. 이러한 충돌시의 에너지에 의해 스퍼터링 타겟이 스퍼터링되어서, 소위 셀프 스퍼터링의 상황이 된다.

셀프 스퍼터링이 일어나기 시작하면, 프로세스 가스의 플라즈마화로 인한 통상의 스퍼터링과, 셀프 스퍼터링이 공존한 상태(천이 상태)가 된다. 이 상태에서, 가스 공급 수단에 의해, 챔버 내에 공급하는 프로세스 가스의 공급량을 감소시킴으로써, 프로세스 가스의 플라즈마화로 인한 통상의 스퍼터링이 감소하는 경향이 된다. 이 때, 스퍼터링 타겟으로부터 웨이퍼 측으로 뻗도록 형성된 자력선의 작용에 의해, 피스퍼터링 입자의 이온화가 촉진되어, 보다 효과적으로 셀프 스퍼터링을 유지시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 면은 막 형성 방법에 관한 것이다. 이 막 형성 방법에서 사용되는 스퍼터링 장치는, 챔버 내에 설치된 스퍼터링 타겟과, 챔버 안을 감압시키는 감압 수단과, 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 스퍼터링 타겟에 전압을 인가하여, 챔버 내에 공급된 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 만드는 플라즈마화 수단과, 스퍼터링 타겟을 따르도록 설치된 마그네트론 유닛을 포함하며, 마그네트론 유닛은, 링형상으로 배치된, 제 1 극성을 갖는 제 1 자석부와, 제 1 자석부를 에워싸듯이 링형상으로 배치되며, 제 1 극성과는 다른 제 2 극성을 갖는 동시에, 이 제 1 자석부의 총 자기량보다 큰 총 자기량을 갖는 제 2 자석부를 포함하고 있다. 본 막 형성 방법은, 감압 분위기에서의 챔버 내에 프로세스 가스를 공급함과 동시에, 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 만들어서 스퍼터링 타겟으로부터 피스퍼터링 입자를 비산시키는 제 1 단계와, 이 제 1 단계에 의해 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 만든 후, 챔버 내에 공급하는 프로세스 가스의 공급량을 감소시키는 제 2 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제 1 자석부의 총 자기량보다 큰 총 자기량을 갖는 제 2 자석부를, 제 1 자석부를 에워싸듯이 배치하여 구성한다. 이로써, 제 2 자석부로부터 나오는 자력선 중에서, 일부는 제 1 자석부와의 사이에 폐쇄된 자기 회로를 형성하고, 나머지는 스퍼터링 타겟에 상대하여 배치되는 웨이퍼 측을 향해서 뻗는 상태가 된다. 이러한 웨이퍼 측을 향해서 뻗는 자력선은, 발생된 플라즈마와 챔버 측벽 사이에 공존하는 상태가 되기 때문에, 스퍼터링에 의해 스퍼터링 타겟으로부터 나오는 높은 에너지를 지닌 전자(2차 전자) 중에서, 부식면에 표출되는 자기장에 포집된 전자가, 예컨대 챔버 측벽 측에 설치된 차폐물 부재 등의 기준 전위 부재 측으로 유출되어 버리는 현상을 충분히 억제할 수 있으며, 스퍼터링 타겟 근처의 영역 내에 전자를 효과적으로 가두도록 작용한다.

더욱이, 제 1 자석부에 대해 바깥쪽에 위치하는 제 2 자석부의 총 자기량을, 제 1 자석부에 비해 크게 함으로써, 스퍼터링 타겟으로부터 웨이퍼 측으로 뻗는 자력선이 형성되며, 이 자력선은, 웨이퍼 측을 향하는 피스퍼터링 입자로부터 전자를 이탈시켜서 피스퍼터링 입자의 이온화를 촉진시키도록 작용한다. 그리고, 이온화된 피스퍼터링 입자는, 스퍼터링 타겟에 전압이 인가됨으로써 형성되는 전계의 작용에 의해, 스퍼터링 타겟을 향하도록 운동 방향을 바꾸고, 가속되어서 스퍼터링 타겟에 충돌한다. 이러한 충돌시의 에너지에 의해 스퍼터링 타겟이 스퍼터링되어서, 소위 셀프 스퍼터링의 상황이 된다.

셀프 스퍼터링이 일어나기 시작하면, 프로세스 가스의 플라즈마화로 인한 통상의 스퍼터링과, 셀프 스퍼터링이 공존한 상태(천이 상태)가 된다. 이 상태에서, 가스 공급 수단에 의해, 챔버 내에 공급하는 프로세스 가스의 공급량을 감소시킴으로써, 프로세스 가스의 플라즈마화로 인한 통상의 스퍼터링이 감소하는 경향이 된다. 이 때, 스퍼터링 타겟으로부터 웨이퍼 측으로 뻗도록 형성된 자력선의 작용에 의해, 피스퍼터링 입자의 이온화가 촉진되어, 보다 효과적으로 셀프 스퍼터링을 유지시킬 수 있다.

따라서, 제 2 단계에 의해, 챔버 내에 공급하는 프로세스 가스의 공급량을 감소시킴으로써, 통상의 스퍼터링이 감소하는 경향이 되어, 프로세스 가스의 공급을 정지한 상황하에서는, 셀프 스퍼터링에 의해서만 막이 형성되는 상황이 된다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 특징이나 이점은, 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명을 읽음으로써, 당업자에게 있어 명백해질 것이다.

이하, 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세히 설명한다. 한편, 전체 도면에 대해 동일하거나 또는 그에 상당하는 부분에는 같은 부호를 붙인다.

본 발명의 실시의 형태에 따른 스퍼터링 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명에 따른 마그네트론식 스퍼터링 장치의 개략적인 구성도이다. 도 2는, 복수개의 서브 유닛의 배치를 도시한 마그네트론 유닛의 개략적인 구성도이다. 도 2는, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도이기도 하다.

스퍼터링 장치(10)는, 내부에 진공 챔버(12)를 형성하는 하우징(14)과, 하우징(14)의 상부 개구부를 폐쇄하도록 배치된 타겟(16)을 포함하고 있다. 하우징(14) 및 타겟(16)은 둘 다 도전성 재료로 만들어져 있기 때문에, 하우징(14)과 타겟(16) 사이에는 절연 부재(13a)가 끼워져 있다. 도 1에 도시하는 실시의 형태에서는, 하우징(14)은 원형의 저면과, 이 원형의 저면의 주변으로부터 소정 거리만큼 뻗어 나온 튜브 형상부를 가지며, 예를 들어 튜브 형상부는 원주 껍질(shell) 형상을 갖는다. 타겟(16)의 형상은 원반형이다. 타겟(16)의 원형의 일 표면(16a)(이하, 하부면이라고 함)은, 스퍼터링에 의해 부식을 받는 부식면이 된다.

진공 챔버(12) 내에는, 기판 지지 수단(기판 지지부라고도 함)으로서 페디스털(pedestal; 18)이 배치되어 있다. 페디스털(18)은, 진공 챔버(12) 내에 있어서 기판(15)을 지지한다. 따라서, 페디스털(18)은, 처리되어야 할 기판(15), 예컨대 반도체 웨이퍼(W) 또는 유리 기판을, 그 일 표면(이하, 상부면이라고 함)(18a) 위에서 지지한다. 페디스털(18)의 상부면(18a)은, 타겟(16)의 하부면(부식면)(16a)에 대면하도록 설치되어 있다. 페디스털(18) 상의 소정의 위치에 지지된 기판(15)(웨이퍼(W))의 퇴적되어야 할 면(15a)은, 타겟(16)의 하부면(16a)에 대해 평행하게 배치된다. 기판(15)은, 그 중심이 타겟(16)의 중심에 맞도록, 즉 동축으로 배치되어 있다. 이 중심은, 형성된 막의 면내 균일성을 향상시키기 위해, 마그네트론 유닛의 회전 중심을 일치시키고 있는 것이 바람직하다. 본 실시의 형태에서는, 타겟(16)의 크기, 및 페디스털(18)과 타겟(16)과의 간격에 대해서는, 종래의 표준적인 스퍼터링 장치와 동일한 값을 가질 수 있다.

스퍼터링 장치(10)는, 피스퍼터링 입자로부터 진공 챔버(12)의 내벽면을 보호하기 위해, 피스퍼터링 입자가 내벽면에 도달하는 것을 방지하는 차폐물(26)을 가지고 있다. 차폐물(26)의 한 변의 엣지부는 하우징(14)과 절연 부재(13a) 사이에 끼워지고, 차폐물(26)의 한 변은 하우징의 상부 개구부의 엣지단에 고정되어 있다. 차폐물(26)의 다른 변은, 페디스털(18)의 측면에 이른다. 다른 변의 엣지부는 페디스털(18)의 측면을 따라 절연 부재(13b)를 통해 고정되어 있다. 차폐물(26)은, 기준 전위에 접속되어 있다. 페디스털(18)은, 커패시터(19)를 통해 기준 전위, 예컨대 접지 전위에 접속되어 있다.

하우징(14)에는 배기 포트(20)가 형성되어 있다. 본 실시의 형태의 경우에 있어서는, 배기 포트(20)에는, 크라이오 펌프 등의 진공 펌프(21)가 접속되어 있다. 이러한 진공 펌프(21)를 작동시킴으로써, 진공 챔버(12) 내부를 감압시킬 수 있다. 배기 포트(20) 및 진공 펌프(21)는 감압 수단을 구성한다. 프로세스 가스로서, 아르곤 가스가, 공급 포트(22)를 통해서 프로세스 가스 공급원(25)으로부터 진공 챔버(12) 안으로 공급된다. 공급 포트(22)는, 밸브(23)에 의해 개폐시킬 수 있다. 이 밸브(23)를 개폐시키면, 프로세스 가스의 공급의 유무와 공급량 및 공급 타이밍을 제어할 수 있다. 공급 포트(22) 및 프로세스 가스 공급원(25)은, 프로세스 가스 공급 수단을 구성한다.

타겟(16) 및 차폐물(26)에는, 플라즈마화 수단으로서 가속용 전원(24)의 음극 및 양극이 각각 접속되어 있다. 진공 챔버(12) 내에 프로세스 가스(아르곤 가스)를 도입해서, 타겟(16)과 차폐물(18) 사이에 전압을 인가하면, 글로 방전이 일어나 플라즈마 상태가 된다. 이 방전에 의해 발생된 아르곤 이온이 타겟(16)의 하부면(16a)에 충돌하면, 타겟(16)을 구성하는 원자(피스퍼터링 입자)가 튀어나오게 된다. 이러한 타겟 원자가 웨이퍼(W) 상에 도달해 퇴적되면, 웨이퍼(W) 상에 막이형성되어 간다.

타겟(16)의 하부면(16a)과 대향하는 면, 즉 타겟(16)의 상부면(16b)과 대면하여, 마그네트론 유닛(30)이 배치되어 있다. 마그네트론 유닛은, 타겟(16)의 부식면 근처의 플라즈마 밀도를 높이는 기능을 한다.

도 2는, 각 마그네트론 유닛의 배치 위치를 도시하기 위한 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 마그네트론 유닛(30)은, 원형의 베이스 플레이트(32)와, 베이스 플레이트(32) 상에 소정의 배열로 고정된 복수개의 서브 유닛(자석)(34)을 포함한다. 베이스 플레이트(32)는, 타겟(16)의 상방에 배치되며, 그 상부면의 중심에는 구동용 모터(36)의 회전축(38)이 접속되어 있다. 따라서, 구동 모터(36)를 작동시켜서 베이스 플레이트(32)를 회전시키면, 각 자석(34)은 타겟(16)의 상부면을 따라 선회하여, 자석(34)에 의해 발생되는 자계가 한 군데에 정지(靜止)하는 것을 방지할 수 있다.

도 3 내지 도 6은, 스퍼터링 장치(10)에 적용할 수 있는 서브 유닛을 예시적으로 도시한다.

도 3은, 1개의 서브 유닛의 부분을 확대한 마그네트론 유닛의 단면도이다. 각 서브 유닛(32)은, 도 3에 명시하는 바와 같이, 자성 부재(40a) 및 막대 자석(42a, 44a)으로 구성되어 있다. 자성 부재(40a)는, 자성체로 이루어진 평판 형상의 요크 부재일 수 있다. 막대 자석(42a, 44a)의 각각은, 일단에 S극 및 타단에 N극을 갖는다. 막대 자석(42a)은 S극을 나타내는 일단이 타겟(16)을 향해 배치되고, 막대 자석(44a)은 N극을 나타내는 일단이 타겟을 향해 배치되어 있다. 막대자석(42a)은 N극을 나타내는 타단을 자성 부재(40a)에 접촉시키고, 막대 자석(44a)은 S극을 나타내는 타단을 자성 부재(40a)에 접촉시켜서, 자성 부재(40a)의 각 단부에 고정 부착되어 있다. 2개의 막대 자석(42a, 44a)은 동일한 방향으로 뻗으며, 자석(34)의 전체 형상은 대략 U자형으로 되어 있다. 한쪽의 막대 자석(42a)의 자유단은 N극, 다른쪽 막대 자석(44a)의 자유단은 S극으로 되어 있다. 또한, 자석(42a, 44a) 및 자성 부재(40a)는 자기 회로를 구성하기 때문에, 이들은 다른 자극이 동일한 방향을 향하도록 된 일체의 자성체로서 기능하는 자석 수단을 구성한다.

도 3에 도시된 서브 유닛에서는, 제 1 자석부는 자석(44a)을 포함하고, 제 2 자석부는 자석(42a)을 포함한다. 제 1 자석부(자석(44a))의 자기량은, 제 2 자석부(자석(42a))의 자기량보다 크다. 그러므로, 자석(42a)의 자기량은, 자석(44a)보다 작다. 따라서, 자석(44a)의 자유단 N극에 관련된 자력선의 일부는, N극으로부터 뻗어 나와 부식면(16a)의 근처를 통과하여, 자석(42a)의 자유단 S극에 도달한다. 자석(44a)의 자유단 N극에 관련된 자력선의 나머지 자력선은, N극으로부터 부식면(16a)에 수직인 방향으로 뻗어 나와 진공 챔버(12)(도 1 참조) 내부를 통과하여 다시 한번 자석(44a)의 S극에 이른다.

도 4는, 1개의 서브 유닛의 부분을 확대한 마그네트론 유닛의 단면도이다. 각 서브 유닛(34)은, 도 4에 명시하는 바와 같이, 자성 부재(40b, 40c), 막대 자석(42b, 44b, 42c)으로 구성되어 있다. 자성 부재(40b, 40c)는, 자성체로 이루어진 평판 형상의 요크 부재일 수 있다. 막대 자석(42b, 44b, 42c)의 각각은, 일단에 S극 및 타단에 N극을 갖는다. 막대 자석(42b, 44b, 42c)은, 같은 자기량을 가질 수 있다. 막대 자석(42b, 42c)은 N극을 나타내는 일단이 타겟(16)을 향해 배치되고, 막대 자석(44b)은 S극을 나타내는 일단이 타겟을 향해서 배치되어 있다. 막대 자석(42b)은 S극을 나타내는 타단을 자성 부재(40b)에 접촉시키고, 막대 자석(44b)은 N극을 나타내는 타단을 자성 부재(40b)에 접촉시켜서, 자성 부재(40b)의 각 단부에 고정 부착되어 있다. 막대 자석(42c)은 S극을 나타내는 타단을 자성 부재(40c)에 접촉시키고, 자성 부재(40c), 예컨대 그 일단부에 고정 부착되어 있다. 3개의 막대 자석(42b, 44b, 42c)은, 모두 동일한 방향으로 뻗어 있다. 막대 자석(42b)의 자유단은 N극이고, 막대 자석(44b)의 자유단은 S극이며, 추가 막대 자석(42c)의 자유단은 N극이다. 또한, 자석(42b, 44b) 및 자성 부재(40b)는 자기 회로를 구성하기 때문에, 이들은 다른 자극이 같은 방향을 향하도록 된 일체의 자성체로서 기능하는 자석 수단을 구성한다. 자석(42b)의 자유단으로부터 뻗어 나온 자력선은, 자석(44b)의 자유단에 도달한다. 자석(42c) 및 자성 부재(40c)는 자기 회로를 구성하기 때문에, 이들은 일체의 자성체로서 기능하는 자석 수단이다. 자석(42c)의 자유단 N극으로부터 뻗어 나온 자력선은, 자성 부재(40c)에 도달한다.

도 4에 도시된 서브 유닛에서는, 자석(42c)은 자석(42b)에 평행하게 배치되어 있다. 제 1 자석부는 자석(42b, 42c)을 포함하고, 제 2 자석부는 자석(44b)을 포함한다. 제 2 자석부(자석(44b))의 자기량은, 제 1 자석부(자석(42b, 42c))의 자기량보다 작다. 따라서, 제 1 자석부(자석(42b, 42c))의 자유단 N극에 관련된 자력선의 일부는, N극으로부터 뻗어 나와 부식면(16a)의 근처를 통과해, 제 2 자석부(자석(44b))의 자유단 S극에 도달한다. 제 1 자석부로부터 뻗어 나온 자력선의 나머지 부분은, 제 2 자석부에 도달하지 않고, 부식면(16a)에 수직인 방향, 다시 말해 타겟(16)으로부터 기판 지지부(18)를 향하는 방향으로 뻗어, 진공 챔버(12)(도 1 참조) 내부를 통과하여 다시 제 1 자석부로 되돌아온다.

도 5는, 1개의 서브 유닛의 부분을 확대한 마그네트론 유닛의 단면도이다. 각 서브 유닛(34)은, 도 5에 명시하는 바와 같이, 자성 부재(40d, 40e) 및 막대 자석(42d, 42e, 44c, 44d)으로 구성되어 있다. 자성 부재(40d, 40e)는, 자성체로 이루어진 평판 형상의 요크 부재일 수 있다. 막대 자석(42d, 42e, 44c, 44d)의 각각은, 일단에 S극 및 타단에 N극을 갖는다.

막대 자석(42d(44d))은 N극을 나타내는 일단이 타겟(16)을 향해서 배치되며, 막대 자석(44c(42e))은 S극을 나타내는 일단이 타겟을 향해서 배치되어 있다. 막대 자석(42d(44d))은 S극을 나타내는 타단을 자성 부재(40d(40e))에 접촉시키고, 막대 자석(44c(42e))은 N극을 나타내는 타단을 자성 부재(40d(40e))에 접촉시켜서, 자성 부재(40d(40e))의 각 단부에 고정 부착되어 있다. 2개의 막대 자석(42d(44d)), (44c(42e))은 동일한 방향으로 뻗고, 자석(34)의 전체 형상은 대략 U자형 자석으로 되어 있다. 한쪽의 막대 자석(42d(44d))의 자유단은 N극, 다른쪽 막대 자석(44c(42e))의 자유단은 S극으로 되어 있다. 또한, 자석(42d(44d)), (44c(42e)) 및 자성 부재(40d(40e))는 자기 회로를 구성하기 때문에, 이들은 다른 자극이 같은 방향을 향하도록 된 일체의 자성체로서 기능하는 자석 수단을 구성한다.

또한, 도 5에 도시된 서브 유닛은, 자석(42d, 44c) 및 자성 부재(40d)로 이루어진 자석 어셈블리와, 자석(42e, 44d) 및 자성 부재(40e)로 이루어진 자석 어셈블리를 포함한다. 이들 자석 어셈블리는, 같은 자극을 타겟을 향하게 한 막대 자석(42d, 44d)을 대면시켜, 예를 들어 일렬로, 배열되어 있다. 각 자석 어셈블리는 같은 자기 특성인 경우에도, 같은 자극을 나타내는 자석(42d) 및 자석(44d)이 인접하여 평행하게 배치되어 있기 때문에, 자유단 N극으로부터 뻗어 나오는 자력선의 일부는, 같은 극성을 나타내는 자석이 배치되어 있는 방향으로는 퍼지지 않고, 부식면(16a)에 수직인 방향으로 뻗어 나와 진공 챔버(도 1의 부호 12)를 통과하여 각각의 자기 회로의 자유단 S극에 이른다. 자석(42d, 44d)의 자유단 N극에 관련된 자력선의 나머지 부분은, 각각, N극으로부터 뻗어 나와 부식면(16a)의 근처를 통과하여, 자석(44c, 42e)의 자유단 S극에 도달한다.

도 6은, 1개의 서브 유닛의 부분을 확대한 마그네트론 유닛의 단면도이다. 각 서브 유닛(34)은, 도 6에 명시하는 바와 같이, 자성 부재(40f, 40g) 및 막대 자석(42f, 44e)으로 구성되며, 도 5에 도시된 자석 어셈블리와 동일한 구조의 자석 어셈블리와 자성 부재(40g)를 갖는다. 자성 부재(40g)는, 자석(42f)의 한쪽 자극을 나타내는 일단부로부터 다른쪽 자극을 나타내는 타단부를 따라 배치된다. 따라서, 자성 부재(40g)는, 자석(42f)의 일단부(S극)를 자성 부재(40f)에 자기적으로 결합시키도록 작용한다. 다시 말해, 자석(42f)의 자유단에 관련된 자력선의 일부는, 자성 부재(40g) 내부를 통과하여 자석(42f)의 고정단에 도달한다. 따라서, 자석(42f)의 자력선의 일부는, 진공 챔버(12) 안으로 뻗어 나오지 않고 닫힌다. 이에 따라, 자석(44e)에 관련된 자력의 일부는, N극에서부터 부식면(16a)에 수직인 방향으로 뻗어 나와 진공 챔버(도 1의 부호 12) 내부를 통과하여 자성 부재(40g)를 통해서 다시 한번 자석(44e)의 S극에 이른다. 자석(44e)의 자유단 N극에 관련된 자력선의 나머지 부분은, N극에서부터 뻗어 나와 부식면(16a)의 근처를 통과하여, 자석(44e)의 자유단 S극에 도달한다.

다시 한번, 도 2를 참조하면, 각 서브 유닛(34(34o, 34i))은, 이러한 자유단이 각각 타겟(16)의 하부면(16a)에 대향하는 면(16b)과 대면하도록 타겟(16)의 상방에 배치되어 있다. 이와 같은 서브 유닛(34)은, 요크 부재(40a∼40f)의 배면을 베이스 플레이트(32)에 접촉시킨 상태에서 적당한 고정 수단, 예를 들어 나사(46) 등에 의해 베이스 플레이트(32)에 고정되어 있다. 이러한 구성에서는, 서브 유닛(34)은 고정 위치를 자유롭게 변경할 수 있다.

서브 유닛(34)의 배치는 여러 가지로 생각할 수 있으나, 실시의 형태에서는, 서브 유닛(34)은 도 2에 도시된 바와 같이 이중의 링형상 배열로 되어 있다. 링형상 자석 전체는, 내측 링형상 자석(34i)군(첨자 i는 내측의 링형상 배열을 나타냄) 및 외측 링형상 자석(34o)군(첨자 o는 외측의 링형상 배열을 나타냄)으로 이루어진다. 각 서브 유닛(34i, 34o)은, 타겟(16)의 하부면(16a) 근처의 공간에 자계를 형성함으로써, 해당 공간에 형성되는 프로세스 가스의 플라즈마를 제어할 수 있다.

도 7은, 도 3, 도 4 및 도 6에 도시된 서브 유닛을 스퍼터링 장치(10)에 적용했을 때에 발생되는 자기장을 개략적으로 도시하고 있다. 도 8은, 도 5에 도시된 서브 유닛을 스퍼터링 장치(10)에 적용했을 때에 발생되는 자기장을 개략적으로도시하고 있다. 도 7 및 도 8에서는, 각 서브 유닛(34)에 의해 발생되는 자기장을 파선으로 나타내고 있다. 각각의 서브 유닛이 발생하는 자기장(H)은, 부식면(16a)의 근처에 있어서, 이 면(16a)에 평행한 방향의 성분(평행 성분 Hh)을 주로 가지며, 부식면(16a)으로부터 떨어진 공간에서는, 타겟(16)으로부터 기판 지지부(18)를 향한 축(기준축) 방향의 성분(수직 성분 Hv)을 주로 갖는다.

각 서브 유닛은, 부식면(16a)과 페디스털(18)의 상부면(18a) 사이에 있는 진공 챔버(12) 내의 공간(이하, 셀프 스퍼터링 공간이라 함)에 형성되는 자기장(H)의 수직 성분(Hv)의 수평 성분(Hh)에 대한 비율을 지배한다. 한편, 마그네트론 유닛(30)은 구동 모터(36)에 의해 회전되기 때문에, 각 서브 유닛(34i, 34o)에 의해 발생되는 자기장은 실제의 스퍼터링 장치에서는 구동축(38)의 주위를 회전하고 있다. 따라서, 셀프 스퍼터링 공간에 기준축과 평행한 자기장 성분이 효율적으로 발생된다.

이와 같은 스퍼터링 장치에서는, 마그네트론 유닛(30)에 의해 프로세스 가스는 부식면(16a)의 근처에서 플라즈마화된다. 따라서, 타겟(16)의 부식면(16a)으로부터 피스퍼터링 입자가 생성된다. 또한, 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같은 서브 유닛을 마그네트론 유닛에 배치했기 때문에, 부식면(16a)에 수직 방향의 자기장 성분이 수평 방향의 자기장 성분에 비해 큰 자기장이 부식면(16a) 근처와는 다른 영역에 발생된다. 스퍼터링된 입자는, 수직 성분이 수평 성분에 비해 우세한 진공 챔버(12) 내의 영역에 있어서 효율적으로 이온화된다. 따라서, 이온화된 피스퍼터링 입자는, 부식면(16a)을 향해 가속되어 부식면(16a)에 충돌하면, 다른 피스퍼터링 입자를 생성한다. 그러므로, 셀프 스퍼터링이 연속적으로 발생한다.

다시 한번, 도 1을 참조하면, 스퍼터링 장치(10)는, 제어기(29)를 포함한다. 제어기(29)는 마이크로 컴퓨터, 타이머 등을 가지고 있기 때문에, 전류의 온/오프의 제어, 전류값의 변경 등을 시간적인 제어도 포함시켜 행할 수 있다. 제어기(29)는, 밸브(23), 가속용 전원(24), 및 구동용 모터(36)에도 제어선(29a)을 통해 접속되어 있다. 제어기(29)는, 이들 기기를 상호 관련시키면서 제어할 수 있다. 그러므로, 프로세스 가스의 공급, 프로세스 가스 플라즈마의 발생, 셀프 스퍼터링으로의 이행, 등을 소정의 타이밍에 대해 동기시켜 제어할 수 있다.

이하의 설명에서는, 타겟은 구리를 주요 구성 원소로 하고 있는 경우에 대해 설명한다. 즉, 웨이퍼(W) 상에는, 구리 박막이 스퍼터링에 의해 퇴적된다. 하지만, 본 실시의 형태의 스퍼터링 장치(10)가 적용되는 타겟 재료로서는, 구리에 한정되지 않는다. 이외의 원소, Pd, Au 등이어도 셀프 스퍼터링을 이용하여 막을 형성할 수 있다.

마그네트론 유닛(30)이 갖는 각 서브 유닛(34(34i, 34o))은, 도 7 및 도 8에 있어서 파선을 이용하여 도시되어 있는 바와 같이, 도넛형(toroidal) 자기장(A)을 형성한다. 이 도넛형 자기장(A)은, 타겟(16)의 부식면(16a) 근처에 있어서는, 이 면(16 a)에 평행한 자기장의 성분(Hah)(수평 성분)이 주요한 성분이다. 이러한 자기장 성분(Hah)은, 타겟(16)의 부식면(16a) 근처에 아르곤의 방전에 의해 형성되는 플라즈마 밀도를 높이도록 작용하기 때문에, 이 자기장 성분(Hah)이 큰 영역(도 1의 파선 영역 P)에서는, 아르곤에 의한 스퍼터링이 촉진된다. 그런데, 이 자기장성분(Hah)은, 피스퍼터링 입자(Cu)에 대해서는 이온화, 다시 말해 플라즈마화를 촉진시키지 않는다.

한편, 부식면(16a)의 근처 영역과는 다른 장소에 있는 셀프 스퍼터링 공간에는, 서브 유닛(34)이 자기장(B)을 생성한다. 자기장(B)은, 이 공간에 있어서, 기준축 방향을 향하는 자기장 성분(수직 성분)(Hbv)이 주요한 성분이 된다. 이 성분은, 부식면(16a)에 대해 수직인 자기장 성분(Hbv)이다. 이 자기장 성분(Hbv)은, 부식면(16a)에 대해 수직인 속도 성분을 갖는 구리 원자(Cu)(피스퍼터링 입자)로부터 전자를 이탈시켜 구리 원자(Cu)의 이온화를 촉진시키는 작용이 있다. 따라서, 자기장(B)은 다음과 같이 작용한다.

먼저, 아르곤에 의해 스퍼터링된 구리 원자(Cu)는, 셀프 스퍼터링 공간을 웨이퍼(W)를 향해 나아간다. 이 과정에서, 자기장(B)의 수직 성분(Hbv)의 작용을 받아, 구리 원자(Cu)는 어떤 비율로 이온화되어 구리 이온(Cu+)을 생성한다. 이온화된 구리(Cu+)는 차폐물(26)로부터 타겟(16)을 향하는 전계와 상호 작용하여 쿨롱힘(Coulomb force)을 받는다. 따라서, 이온화되었을 때에 지니고 있던 운동 에너지가 위치 에너지(potential energy)에 비해 작은 원자는, 타겟(16)의 부식면(16a)의 방향으로 운동 방향을 바꾼다. 그리고, 각각의 Cu+의 위치 에너지에 따라 가속되어서, 이온화되었을 때의 운동 에너지와, 이온화되었을 때의 위치 에너지의 합 에너지에 따른 운동 에너지에 의해 부식면(16a)에 충돌한다. 이 충돌시의 에너지가 타겟으로부터 다른 원자를 스퍼터링시키기 위해 충분할 때에는, Cu+에 의한 스퍼터링에 의해 다음의 피스퍼터링 원자가 생성된다. 이 원자는, 그 초기 속도에 따라, 셀프 스퍼터링 공간을 웨이퍼(W)를 향해서 진행시켜 나간다.

다시 말해, (1) 스퍼터링에 의한 구리 원자(Cu)의 생성, (2) 생성된 구리 원자의 자기장 중의 비행, (3) 이 Cu 원자의 수직 자기장 성분에 의한 이온화, (4) 구리 이온(Cu+)의 전계에 의한 가속, (5) 이러한 구리 이온(Cu+)의 타겟(16)으로의 충돌, (6) 셀프 스퍼터링에 의한 다른 구리 원자의 생성, (7) 생성된 구리 원자의 자기장 중의 비행, 이라는 순서로 프로세스가 진행된다. 생성된 구리 원자의 일부는, 이온화된 것 및 이온화되지 않은 것도 포함하여, 웨이퍼(W)의 표면에 도달해, 그곳에 퇴적된다.

이와 같은 프로세스가 진행되어, 이온화된 구리 이온 수가, 이온화되어 있지 않은 구리 원자 수보다 많아지면, 셀프 스퍼터링이 유지된다. 그러나, 아르곤 가스의 공급을 정지하여 프로세스 가스에 의해 생성되는 구리 원자의 수를 없애면, 구리 원자 및 구리 이온의 수가 충분치 못하게 되어 셀프 스퍼터링이 일어나지 않게 되는 경우도 있다. 한편, 프로세스 가스를 공급하지 않아도, 이온화된 구리 이온 수가 이온화되어 있지 않은 구리 원자 수보다 많은 상태가 유지되면, 셀프 스퍼터링이 유지된다. 이 상태가 되면, 프로세스 가스로서 아르곤 가스를 공급하지 않아도, 스퍼터링이 진행된다. 다시 말해, 셀프 스퍼터링이 진행되고 있다. 이러한 조건을 성립시키기 위해, 타겟에 대해 수직 방향의 자기장 성분이 존재한다고 하는 조건이 중요하다. 또한, 이 상태에 이를 때까지, 아르곤 가스를 적절히 플라즈마화시켜, 초기적으로 구리 원자를 공급하는 일 또한 중요하다.

이와 같은 셀프 스퍼터링 현상을 본 실시의 형태의 스퍼터링 장치에 있어서,바람직하게 실현하는 방법을 설명한다. 도 9는, 스퍼터링 장치를 조작하는 타이밍 차트를 도시하고 있다. 도 9는, 밸브(23)에 의해 이루어지는 아르곤 유량의 제어, 전원(24)에 의해 이루어지는 타겟(16)과 차폐물(26) 사이에 전력(power)의 제어를, 가로축에 시간축을 취하여 도시하고 있다.

도 9를 참조하면, 시각 t₀에 있어서, 타겟(16)과 차폐물(26) 사이에 전원(24)으로부터 전압을 인가한다. 시각 t₁에 있어서, 밸브(23)를 열어서 진공 챔버(12) 내에 프로세스 가스(아르곤 가스)의 공급을 개시한다. 시각 t₂에 있어서, 글로 방전시키기 위해 바람직한 진공도에 도달했기 때문에, 밸브(23)를 고정시킨다. 지금까지의 과정에 있어서, 또한 앞으로도, 진공 펌프에 의해 진공 배기는 연속적으로 이루어지고 있다. 도 9에는 도시하지 않았으나, 마그네트론 유닛(30)을 동작시키면, 아르곤의 플라즈마가 부식면(16a) 근처(도 1의 P 영역)에 효율적으로 형성된다. 이 때에, 전원(24)으로부터는, 파워(P₁)가 투입되어 있다. 아르곤 플라즈마의 작용에 의해, 타겟(16)의 부식면(16a)으로부터는 스퍼터링된 구리 원자가 발생된다. 이 상태는, 도 10a에 모식적으로 도시되어 있다. 다시 말해, 아르곤 이온이 타겟에 충돌하여, 구리 원자가 스퍼터링된다(통상 스퍼터링 상태).

그 다음에 시각 t₃에서부터 시각 t₄에 걸쳐, 전원(24)이 더욱 파워를 상승시킨다. 시각 t₄에 있어서의 파워는, P₂이다. 이 때의, 아르곤에 의한 스퍼터링은 유지되어 있다.

계속해서, 이러한 과정에서는, 자기장(B)의 존재 하에서, 셀프 스퍼터링이 일어나기 시작한다. 이 때, 스퍼터링된 구리 입자는, 아르곤 이온에 의한 것과, 구리 이온 자체에 의한 것이 있다. 그러나, 자기장(B)이 적절한 방향이 되도록 발생되어 있기 때문에, 셀프 스퍼터링이 유지되는 조건이 충족되어 있다. 이 상태는, 도 10b에 모식적으로 도시되어 있다. 다시 말해, 아르곤 이온이 타겟에 충돌하여 구리 원자가 스퍼터링되는 경우와, 구리 이온이 타겟에 충돌하여 구리 원자가 스퍼터링되는 경우가 공존하고 있다(천이 상태).

한편, 시각 t₅로부터 아르곤의 유량을 줄이기 시작하여, 시각 t₆에 있어서 아르곤의 공급을 정지한다. 시각 t₆에 있어서, 프로세스 가스의 공급이 완전히 정지되면, 셀프 스퍼터링에 의해서만 구리 원자가 공급된다. 이 상태는, 도 10c에 모식적으로 도시되어 있다. 다시 말해, 구리 이온이 타겟에 충돌하여, 구리 원자가 스퍼터링된다(셀프 스퍼터링 상태).

이상, 프로세스 가스의 플라즈마를 발생시켜, 이 플라즈마에 의해 스퍼터링 입자를 만든 후, 수직 자기장에 의해 피스퍼터링 입자를 이온화시키도록 하였다. 따라서, 통상 스퍼터링 상태에서 천이 상태로 이행시킬 수 있다. 천이 상태에 있어서는, 프로세스 가스의 플라즈마 영역과 피스퍼터링 입자의 이온화 영역이 다르기 때문에, 상호 간섭하지 않고 셀프 스퍼터링이 안정되게 진행된다. 따라서, 프로세스 가스의 플라즈마를 제거해도, 셀프 스퍼터링 상태가 유지된다.

이상, 설명한 바와 같이, 셀프 스퍼터링 방법에서는, 진공 챔버(12) 내에 프로세스 가스를 공급한 후에, 타겟(16)의 부식면(16a)의 근처 영역에 있어서 프로세스 가스를 플라즈마화하도록 했기 때문에, 부식면(16a)으로부터 피스퍼터링 입자가 생성된다. 또한, 부식면(16a)과 거의 직교하는 기준축을 따른 자기장을 상기 근처 영역과는 다른 진공 챔버(12) 내의 영역에 발생시키도록 했기 때문에, 기준축과 평행한 방향의 자기장 성분이 이것과 직교하는 성분에 비해 우세한 영역이 진공 챔버(12) 내에 형성된다. 이 영역 내에서는, 피스퍼터링 입자는 용이하게 이온화된다. 이온화된 입자는 타겟(16)을 향해 가속되어서, 이 입자가 부식면(16a)에 도달하면, 다른 피스퍼터링 입자를 발생시킨다. 따라서, 통상의 스퍼터링과 함께 셀프 스퍼터링이 연속적으로 진행된다.

또한, 프로세스 가스의 공급을 정지하면, 프로세스 가스의 분압만큼 진공도가 높아진다. 한편, 서브 유닛에 의해 소정의 자기장이 발생되어 있기 때문에, 프로세스 가스의 공급이 없어도 셀프 스퍼터링에 의해 피스퍼터링 입자의 생성을 유지할 수 있다. 또한, 프로세스 가스의 입자가 스퍼터링 입자와 충돌하는 일이 없어진다. 따라서, 셀프 스퍼터링에 의해 발생된 입자가 순차적으로 기판의 표면에 퇴적된다. 그러므로, 바닥 커버리지가 양호한 막이 기판 상에 퇴적된다.

이와 같은 셀프 스퍼터링을 막 형성 방법에 적용하면, 다음과 같이 된다. 진공 챔버 내에 설치된 타겟으로부터 스퍼터링된 입자에 의해 타겟으로부터 스퍼터링되는 입자를 이용하여 막을 형성하는 막 형성 방법으로서, 막이 형성되어야 할 표면을 갖는 기판을 진공 챔버 내에 배치하는 단계와, 진공 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 공급 단계와, 부식면의 근처에 있어서 프로세스 가스의 플라즈마를형성하여, 타겟으로부터 스퍼터링 입자를 발생시키는 플라즈마 단계와, 타겟의 부식면과 기판의 표면을 연결하는 기준축을 따른 자기장을 타겟의 부식면과 기판의 표면 사이의 공간에 발생하여, 셀프 스퍼터링에 의해 타겟으로부터 스퍼터링 입자를 발생하는 셀프 스퍼터링 단계와, 셀프 스퍼터링 단계 후에, 프로세스 가스의 공급을 정지하는 정지 단계를 포함한다.

이와 같이, 셀프 스퍼터링에 의해 발생된 입자를 순차적으로 기판의 표면에 퇴적시키면, 바닥 커버리지가 양호한 막이 기판 상에 퇴적된다. 또한, 프로세스 가스의 공급이 없어도, 적절한 자기장 및 전류가 인가되고 있기 때문에, 셀프 스퍼터링에 의해 피스퍼터링 입자의 생성이 유지된다. 한편, 프로세스 가스의 공급을 정지하면, 프로세스 가스의 분압만큼 진공도가 높아진다. 따라서, 프로세스 가스의 입자가 스퍼터링 입자와 충돌하는 일이 없어지므로, 바닥 커버리지율이 더욱 향상된다.

여기에서, 이와 같은 셀프 스퍼터링에 의해 막을 형성할 수 있는 스퍼터링 장치의 다른 실시의 형태에 대해 설명한다.

도 11에, 다른 실시 형태에 따른 스퍼터링 장치(11)를 도시한다. 한편, 도 1에 도시한 스퍼터링 장치(10)와 동일한 기능을 갖는 부재에는, 같은 부호를 붙인다. 도 11에서는, 도 1에 있어서의 마그네트론 유닛(30) 대신에, 마그네트론 유닛(31)을 설치하고 있다.

도 12a 및 도 13에, 마그네트론 유닛(31) 및 스퍼터링 타겟(16)을 떼어내어 도시한다.

마그네트론 유닛(31)은, 자성 재료로 형성한 베이스 플레이트(33), 복수개의 자석(43), 각 자석(43)의 배열 위치를 위치 결정하는 이너 벨트(Bin), 아웃터 벨트(Bout), 및 링형상으로 배열된 각 자석의 선단부에 고정되는 자성 부재(49, 47) 등에 의해 구성되어 있다.

베이스 플레이트(33)는 원형 영역과 사각형 영역을 접합시킨 형상을 띠고 있으며, 각 자석(43)은 원형 영역 측에 배열되고, 원형 영역과 사각형 영역의 접합 영역 부근에, 베이스 플레이트(33)를 회전 구동시키는 회전축(38)의 일단부가 고정되어 있다.

이너 벨트(Bin) 및 아웃터 벨트(Bout)는, 자석(43)의 위치 결정 부재로서 사용되고, 비자성 재료에 의해 형성되어 있으며, 각각의 벨트부에는 자석(43)의 외경과 동일한 개구를 소정 간격으로 형성하고 있다. 각 개구 내에 자석(43)을 삽입함으로써, 각 자석(43)은, 동심적으로 배치된 이너 벨트(Bin) 및 아웃터 벨트(Bout)를 따라, 2열의 링형상으로 점재되어 있는 상태로 배열된다. 여기에서는 일례로서, 이너 벨트(Bin)측의 자석(43)은 S극이 배열되고, 또한 아웃터 벨트(Bout)측의 자석(43)은 N극이, 각각 스퍼터링 타겟(16)을 향하도록 해서 배열되어 있다. 또한, 베이스 플레이트(33)와 이너 벨트(Bin) 및 아웃터 벨트(Bout)의 사이에는, 비자성 재료에 의한 스페이서(S)가 개재되어 있어, 이것에 의해 이너 벨트(Bin) 및 아웃터 벨트(Bout)는, 베이스 플레이트(33)로부터 이간된 상태로 되어 있다.

이와 같이 링형상으로 배열된 자석(43) 중에서, 이너 벨트(Bin)에 의해 배열된 각 자석(43)의 단부 표면(스퍼터링 타겟(16)측에 대향하는 단부 표면)에는, 자극편(pole piece) 또는 요크 등에 의해 형성된 링형상의 자성 부재(49)가 자력에 의해 고정 부착되어 있으며, 이것에 의해, 인접하는 각 자석(43)의 S극은 서로 접속되어, 링형상의 S극이 형성되는 상태가 된다. 또한, 마찬가지로, 아웃터 벨트(Bout)에 의해 배열된 각 자석(43)의 단부 표면(스퍼터링 타겟(16)측에 대향하는 단부 표면)에도, 자성 재료에 의해 형성된 자성 부재(47)가 자력에 의해 고정 부착되어 있으며, 이것에 의해 인접하는 각 자석(43)의 N극은 서로 접속되어, 링형상의 N극이 형성되는 상태가 된다. 그리고, 자성 부재(49) 및 이너 벨트(Bin)는, 이들은 관통하는 비자성 재료의 고정 핀(도시하지 않음)에 의해 베이스 플레이트(33)에 대해 고정되어 있으며, 또한 마찬가지로, 자성 부재(47) 및 아웃터 벨트(Bout)는, 이들을 관통하는, 비자성 재료의 고정 핀(도시하지 않음)에 의해 베이스 플레이트(33)에 대해 고정되어 있다.

이와 같이 해서 이너 측에 배열된 자석(43) 전체와, 아웃터 측에 배열된 자석(43) 전체에 의해, 도넛형으로 폐쇄된 자기 회로가 형성된다.

한편, 도 12a에서는, 자석(43)을 타원의 원주 상을 따라 배열한 경우에 대해 도시하였으나, 본 예에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 도 12b에 도시하는 바와 같이, 더 동그란 원에 가까운 원주 상을 따라 자석(43)을 배열하는 구성을 채용할 수도 있다. 이 경우, 이너 벨트(Bin), 아웃터 벨트(Bout), 자성 부재(49, 47) 등의 대응하는 부재를, 링형상으로 형성하면 된다.

또한, 마그네트론 유닛을 도 14에 도시하는 바와 같이 구성할 수도 있다. 이 마그네트론 유닛(100)은, 자성 재료에 의해 형성된 베이스 플레이트(33)의 표면에, 직경이 다른 원주형의 두 종류의 자석을 자력에 의해 고정시키고 있다. 예를 들어, 직경이 큰 쪽의 대경 자석의 직경은 약 1.7cm, 직경이 작은 쪽의 소경 자석의 직경은 약 1.4cm 정도이다. 두 종류의 자석 모두 높이는 동일하여, 예를 들어 약 3.3cm 정도이다. 대경 자석으로부터 나오는 자력은, 대경 자석의 일단으로부터 2cm 떨어진 공간에서, 150∼200 가우스 정도이고, 소경 자석으로부터 나오는 자력은, 대경 자석의 60∼70% 정도이다.

도 14에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 타겟(16)의 중심부로부터 가장 멀리 떨어진 부위가 되는, 베이스 플레이트(33)의 외주 가장자리부에, 6개의 대경 자석(110N)을 원주 상을 따라 배열시키고, 게다가 이 6개의 대경 자석(110N)을 사이에 끼우듯이, 그 좌우 양측에 각각 9개의 소경 자석(120N)을 동일한 원주 상을 따라 배열시키고 있다. 따라서, 이들 대경 자석(110N) 및 소경 자석(120N)의 전체에 의해, 베이스 플레이트(33)의 원형 영역이 둘러싸이는 상태로 되어 있다. 도 14의 예에서는, 이들 대경 자석(110N) 및 소경 자석(120N)은, N극을 스퍼터링 타겟(16)을 향해 배열시키고 있고, 대경 자석(110N) 및 소경 자석(120N)의 단부 표면(스퍼터링 타겟(16)에 대향하는 단부 표면)에는, 이 배열에 따르도록 링형상으로 형성한, 요크 등에 의한 자성 부재(130)를 자력에 의해 고정 부착시키고 있다.

이에 대해, 베이스 플레이트(33)의 중앙부에는, 10개의 대경 자석(110S)을 집합시킨 상태로 배열시키고 있으며, 각 대경 자석(110S)은 S극을 스퍼터링 타겟(16)을 향하게 한 상태로 되어 있다. 그리고, 각 대경 자석(110S)의 단부 표면(스퍼터링 타겟(16)에 대향하는 단부 표면)에는, 자성 부재(130)와 같은 재질로형성되고, 대경 자석(110S)의 집합 영역을 덮는 원판 형상을 띤 자성 부재(140)를 자력에 의해 고정 부착시키고 있다.

도 14에 도시하는 실시 형태에서도, 각 자석(110N, 110S, 120N)의 배열에는, 이미 이너 벨트(Bin) 등으로 예시하였던, 비자성 재료에 의한 위치 결정 부재(도시하지 않음)가 사용되고 있으며, 이 위치 결정 부재에 의해 위치 결정된 상태에서 베이스 플레이트(33)의 표면에 배열되어 있다.

마그네트론 유닛을 도 14에 도시하는 바와 같이 구성함으로써, 베이스 플레이트(33)의 외주 가장자리부에 배열한 자석 전체에서 발생되는 자기량은, 베이스 플레이트(33)의 중앙부에 배열한 자석 전체에서 발생되는 자기량에 비해 커진다. 이 결과, 스퍼터링에 의해 스퍼터링 타겟(16)으로부터 나오는 높은 에너지를 가진 전자(2차 전자) 중에서, 부식면(16a)에 표출되는 자기장에 포집된 전자가, 진공 챔버(12)의 측벽 측에 위치하는 차폐물(26)로 유출되어 버리는 현상을 충분히 억제할 수 있으며, 스퍼터링 타겟 근처의 영역 내에 전자를 효과적으로 가둘 수 있다.

또한, 이와 같이 베이스 플레이트(33)의 중앙부에 비해 외주 가장자리부의 자력선이 커지기 때문에, 스퍼터링 타겟(16)으로부터 웨이퍼(W) 방향으로 뻗는 자력선이, 스퍼터링 타겟(16)으로부터 떨어짐에 따라 퍼지지 않도록 작용하기 때문에, 스퍼터링 타겟(16)과 웨이퍼(W) 사이에 형성되는 스퍼터링 공간 내에, 전자를 유효하게 가둘 수 있다. 더욱이, 스퍼터링 타겟(16)으로부터 웨이퍼(W) 방향으로 뻗는 자력선이, 웨이퍼(W) 측을 향하는 피스퍼터링 입자로부터 전자를 이탈시켜서 피스퍼터링 입자의 이온화를 촉진시킨다. 이온화된 피스퍼터링 입자는, 스퍼터링타겟(16)-차폐물(26) 사이의 전계의 작용에 의해, 스퍼터링 타겟(16)을 향하도록 운동 방향을 바꾸고, 가속되어서 스퍼터링 타겟(16)에 충돌한다. 이 충돌시의 에너지에 의해 스퍼터링 타겟(16)이 스퍼터링되어, 소위 셀프 스퍼터링의 상황이 된다.

더욱이, 베이스 플레이트(33) 상의, 스퍼터링 타겟(16)의 중심부에서 가장 멀리 떨어진 부위, 즉 진공 챔버(12)의 측벽 측에, 자력이 큰 6개의 대경 자석(110N)을 배열시킴으로써, 베이스 플레이트(33)가 회전축(38)을 중심으로 회전 구동된 경우에도, 이 6개의 대경 자석(110N)은, 항상 진공 챔버(12)의 측벽 측에 위치하는 상태가 된다. 따라서, 진공 챔버(12)의 측벽 쪽이 되는 스퍼터링 타겟(16)의 외주 가장자리부로부터, 웨이퍼(W)측으로 뻗는 자력선은, 웨이퍼(W)측으로 나아감에 따라, 진공 챔버(12)의 중앙을 향하도록 뻗는 상태가 되며, 진공 챔버(12)의 측벽 측에 위치하는 차폐물(26)에 흐르게 되는 전자 흐름을 줄여서, 전자의 감금성 향상에 기여한다.

또한, 베이스 플레이트(33) 상의, 스퍼터링 타겟(16)의 중심부에서 가장 멀리 떨어진 부위에 자력이 큰 6개의 대경 자석(110N)을 배열시킴으로써, 발생하는 플라즈마가, 스퍼터링 타겟(16)의 표면을 따라, 진공 챔버(12)의 측벽 쪽으로 길게 잡아 늘려지게 되며, 그 결과, 부식 영역이 스퍼터링 타겟(16)의 중앙부에 집중되는 경향을 억제할 수 있다.

이에 덧붙여, 스퍼터링 타겟(16)의 1/2 정도의 영역에 자석이 배치되기 때문에, 그 위치를 조정하여 플라즈마 형성 영역을 작게 할 수 있게 된다. 이렇게 축소된 영역에 전력을 투입할 수 있으므로, 투입 전력을 높이지 않고 플라즈마 밀도를 높일 수 있다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에서는, 프로세스 가스는, 부식면의 근처에 있어서 마그네트론 유닛의 자기장에 의해 플라즈마화된다. 따라서, 타겟의 부식면으로부터 타겟 입자가 스퍼터링된다. 또한, 서브 유닛에 의해, 부식면에 수직 방향인 자기장 성분이 수평 방향의 자기장 성분에 비해 큰 자기장이 진공 챔버 내에서 부식면의 근처와는 다른 영역에 발생된다. 스퍼터링된 입자는, 이러한 수직 성분이 수평 성분에 비해 우세한 진공 챔버 내의 영역에 있어서 효율적으로 이온화된다. 그러므로, 자기장의 수직 방향 성분에 의해 이온화된 입자는, 부식면을 향해 가속되며, 부식면에 충돌하면 다른 스퍼터링 입자가 생성된다. 따라서, 셀프 스퍼터링이 연속적으로 일어난다.

다시 말해, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에 따르면, 프로세스 가스의 플라즈마화와, 피스퍼터링 입자의 이온화를 공간적으로 분리하여 행할 수 있는 자기장을 형성할 수 있다. 또한, 피스퍼터링 입자의 이온화에 적합한 자기장을, 프로세스 가스의 플라즈마화에 그다지 영향을 끼치지 않고 발생할 수 있다. 그러므로, 프로세스 가스의 방전을 비교적 낮은 전압에서 발생시킬 수 있다. 또한, 셀프 스퍼터링으로의 이행 중에도, 이 방전이 끊어지는 것이 방지된다.

또한, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치를 이용하여 막을 형성하면, 셀프 스퍼터링에 의해 발생된 입자가 순차적으로 기판의 표면에 퇴적된다. 따라서, 바닥 커버리지가 양호한 막이 기판 상에 퇴적된다.

따라서, 셀프 스퍼터링을 안정되게 일으키기 위해 적절한 자기장을 발생할 수 있는 스퍼터링 장치 및 그 스퍼터링 장치를 이용한 막 형성 방법이 제공된다.

이 결과, 본 발명에 따르면, 반도체 디바이스 등의 일렉트로 마이크로 디바이스의 제조 분야에 있어서, 디바이스의 고성능화에 대응할 수 있게 된다.

Claims (18)

1. 진공 챔버와,

   상기 챔버를 감압시키는 감압 수단과,

   상기 진공 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

   상기 진공 챔버 내에 기판을 지지하는 기판 지지부와,

   상기 기판 지지부에 부식면이 대면하도록 설치된 스퍼터링 타겟과,

   복수 개의 서브 유닛을 가지며, 상기 부식면에 대해 상기 기판 지지부와 반대측에 설치된 마그네트론 유닛을 포함하고,

   상기 복수개의 서브 유닛의 각각은, 제 1 자극을 나타내는 일단이 상기 타겟을 향해 배치된 제 1 자석을 포함하는 제 1 자석부, 제 2 자극을 나타내는 일단이 상기 타겟을 향해 배치된 제 2 자석을 포함하는 제 2 자석부, 상기 제 1 및 제 2 자석을 지지하는 제 1 자성 부재를 가지며,

   상기 제 1 자석부의 자기량은 상기 제 2 자석부의 자기량보다 큰 스퍼터링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 자석부는, 상기 제 1 자극을 나타내는 일단이 상기 타겟을 향해서 상기 제 1 자석에 인접하도록 배치된 제 3 자석, 및 상기 제 3 자석을 지지하는 제 2 자성 부재를 포함하는 스퍼터링 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟은, 구리, 파라듐 및 금 중 하나 이상을 포함하는 스퍼터링 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 플라즈마가 발생한 후에 상기 프로세스 가스의 공급량을 감소시키는 제어 수단을 더 포함하는 스퍼터링 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 스퍼터링에 의한 막 형성시에 상기 프로세스 가스의 공급을 정지시키는 제어 수단을 더 포함하는 스퍼터링 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네트론 유닛에서는, 상기 부식면이 뻗는 방향을 따라 상기 복수개의 서브 유닛이 배치되고,

   상기 마그네트론 유닛은, 상기 부식면으로부터 상기 기판 지지부를 향한 축방향을 따라 순서대로 위치하는 제 1 및 제 2 영역에 대해서, 상기 제 1 영역에 있어서는 상기 부식면에 수직인 방향의 자기장 성분보다 큰 상기 부식면에 평행한 방향의 자기장 성분을 갖는 자기장을 발생하고, 상기 제 2 영역에 있어서는 상기 부식면에 평행한 방향의 자기장 성분보다 큰 상기 부식면에 수직인 방향의 자기장 성분을 갖는 자기장을 발생하도록 설치되어 있는 스퍼터링 장치.
7. 진공 챔버와,

   상기 챔버를 감압시키는 감압 수단과,

   상기 진공 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

   상기 진공 챔버 내에 기판을 지지하는 기판 지지부와,

   상기 기판 지지부에 부식면이 대면하도록 설치된 스퍼터링 타겟과,

   복수 개의 서브 유닛을 가지며, 상기 부식면에 대해 상기 기판 지지부와 반대측에 설치된 마그네트론 유닛을 포함하고,

   상기 복수개의 서브 유닛의 각각은, 제 1 자극을 나타내는 일단이 상기 타겟을 향해 배치된 제 1 자석, 제 2 자극을 나타내는 일단이 상기 타겟을 향해 배치된 제 2 자석, 상기 제 1 및 제 2 자석을 지지하는 제 1 자성 부재, 제 1 자극을 나타내는 일단이 상기 타겟을 향해 상기 제 1 자석에 인접하도록 배치된 제 4 자석, 제 2 자극을 나타내는 일단이 상기 타겟을 향해 배치된 제 5 자석, 및 상기 제 4 및 제 5 자석을 지지하는 제 3 자성 부재를 포함하는 스퍼터링 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟은, 구리, 파라듐 및 금 중 하나 이상을 포함하는 스퍼터링 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 플라즈마가 발생한 후에 상기 프로세스 가스의 공급량을 감소시키는 제어 수단을 더 포함하는 스퍼터링 장치.
10. 제 7 항에 있어서, 스퍼터링에 의한 막 형성시에 상기 프로세스 가스의 공급을 정지시키는 제어 수단을 더 포함하는 스퍼터링 장치.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 마그네트론 유닛에서는, 상기 부식면이 뻗는 방향을 따라 상기 복수 개의 서브 유닛이 배치되고,

    상기 마그네트론 유닛은, 상기 부식면으로부터 상기 기판 지지부를 향한 축방향을 따라 순서대로 위치하는 제 1 및 제 2 영역에 대해서, 상기 제 1 영역에 있어서는 상기 부식면에 수직인 방향의 자기장 성분보다 큰 상기 부식면에 평행한 방향의 자기장 성분을 갖는 자기장을 발생하고, 상기 제 2 영역에 있어서는 상기 부식면에 평행한 방향의 자기장 성분보다 큰 상기 부식면에 수직인 방향의 자기장 성분을 갖는 자기장을 발생하도록 설치되어 있는 스퍼터링 장치.
12. 진공 챔버와,

    상기 챔버를 감압시키는 감압 수단과,

    상기 진공 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

    상기 진공 챔버 내에 있어서 기판을 지지하는 기판 지지부와,

    상기 기판 지지부에 부식면이 대면하도록 설치된 스퍼터링 타겟과,

    복수 개의 서브 유닛을 가지며, 상기 부식면에 대해 상기 기판 지지부와 반대측에 설치된 마그네트론 유닛을 포함하고,

    상기 복수개의 서브 유닛의 각각은, 제 1 자극을 나타내는 일단부 및 제 2 자극을 나타내는 타단부를 가지며 상기 일단이 상기 타겟을 향해 배치된 제 6 자석, 상기 제 2 자극을 나타내는 일단이 상기 타겟을 향해 배치된 제 7 자석, 상기제 6 및 제 7 자석을 지지하는 제 4 자성 부재, 및 상기 제 6 자석의 상기 일단부 및 타단부를 자기적으로 결합시키는 제 5 자성 부재를 갖는 스퍼터링 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 스퍼터링 타겟은, 구리, 파라듐 및 금 중 하나 이상을 포함하는 스퍼터링 장치.
14. 제 12 항에 있어서, 플라즈마가 발생한 후에 상기 프로세스 가스의 공급량을 감소시키는 제어 수단을 더 포함하는 스퍼터링 장치.
15. 제 12 항에 있어서, 스퍼터링에 의한 막 형성시에 상기 프로세스 가스의 공급을 정지시키는 제어 수단을 더 포함하는 스퍼터링 장치.
16. 제 12 항에 있어서, 상기 마그네트론 유닛에서는, 상기 부식면이 뻗는 방향을 따라 상기 복수 개의 서브 유닛이 배치되고,

    상기 마그네트론 유닛은, 상기 부식면으로부터 상기 기판 지지부를 향한 축방향을 따라 순서대로 위치하는 제 1 및 제 2 영역에 대해서, 상기 제 1 영역에 있어서는 상기 부식면에 수직인 방향의 자기장 성분보다 큰 상기 부식면에 평행한 방향의 자기장 성분을 갖는 자기장을 발생하고, 상기 제 2 영역에 있어서는 상기 부식면에 평행한 방향의 자기장 성분보다 큰 상기 부식면에 수직인 방향의 자기장 성분을 갖는 자기장을 발생하도록 설치되어 있는 스퍼터링 장치.
17. 챔버 내에 설치된 스퍼터링 타겟과,

    상기 챔버 안을 감압시키는 감압 수단과,

    상기 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

    상기 스퍼터링 타겟에 전압을 인가하여, 상기 챔버 내에 공급된 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 만드는 플라즈마화 수단과,

    상기 스퍼터링 타겟을 따르도록 설치된 마그네트론 유닛을 포함하며,

    상기 마그네트론 유닛은,

    링형상으로 배치된, 제 1 극성을 갖는 제 1 자석부와,

    상기 제 1 자석부를 에워싸듯이 링형상으로 배치되며, 상기 제 1 극성과는 다른 제 2 극성을 갖는 동시에, 상기 제 1 자석부의 총 자기량보다 큰 총 자기량을 갖는 제 2 자석부를 포함하고 있으며,

    상기 가스 공급 수단은, 상기 프로세스 가스가 플라즈마 상태로 된 후, 상기 챔버 내에 공급하는 프로세스 가스의 공급량을 감소시키는 스퍼터링 장치.
18. 챔버 내에 설치된 스퍼터링 타겟과,

    상기 챔버 내부를 감압시키는 감압 수단과,

    상기 챔버 내에 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

    상기 스퍼터링 타겟에 전압을 인가하여, 상기 챔버 내에 공급된 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 만드는 플라즈마화 수단과,

    상기 스퍼터링 타겟을 따르도록 설치된 마그네트론 유닛을 포함하며,

    상기 마그네트론 유닛은,

    링형상으로 배치된, 제 1 극성을 갖는 제 1 자석부와,

    상기 제 1 자석부를 에워싸듯이 링형상으로 배치되며, 상기 제 1 극성과는 다른 제 2 극성을 갖는 동시에, 이 제 1 자석부의 총 자기량보다 큰 총 자기량을 갖는 제 2 자석부를 포함하는 스퍼터링 장치를 이용한 막 형성 방법으로서,

    감압 분위기에서의 상기 챔버 내에 상기 프로세스 가스를 공급함과 동시에, 상기 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 하여 상기 스퍼터링 타겟으로부터 피스퍼터링 입자를 비산시키는 제 1 단계와,

    상기 제 1 단계에 의해 상기 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 만든 후, 상기 챔버 내에 공급하는 프로세스 가스의 공급량을 감소시키는 제 2 단계를 포함하는 스퍼터링 장치를 이용한 막 형성 방법.