KR20020063519A

KR20020063519A - 스퍼터링 장치에 사용되는 백킹 플레이트 및 스퍼터링 방법

Info

Publication number: KR20020063519A
Application number: KR1020020004967A
Authority: KR
Inventors: 야마모또다쯔시; 다데라다까미쯔
Original assignee: 샤프 가부시키가이샤
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2002-08-03
Also published as: US20020100680A1; US6776879B2; JP2002220661A

Abstract

본 발명의 목적은 기판에 대하여 타겟의 크기를 증가시키지 않고 막 증착율 및 막 품질을 개선시킬 수 있는 스퍼터링 방법 및 스퍼터링 장치용으로 사용되는 백킹 플레이트를 제공하는 것이다. 기판의 표면에 박막이 형성되는 위치에 대향한 타겟에 높은 스퍼터링 전력이 인가됨으로써, 균일한 막두께 및 막 품질을 갖는 박막이 타겟의 크기를 증가시키지 않고 형성될 수 있다. 또한, 냉각 매체 유동 통로는 타겟 표면에 가해지는 상이한 스퍼터링 전력에 의해 유발된 온도 불균일성을 제거할 수 있다. 온도 증가에 의해 발생된 문제는 해결될 수 있고 막 증착 속도는 타겟에 인가될 수 있는 스퍼터링 전력을 증가시킴으로써 올릴 수 있다. 결과적으로, 기판의 생산성을 개선시키는 것이 가능하다.

Description

스퍼터링 장치에 사용되는 백킹 플레이트 및 스퍼터링 방법 {BACKING PLATE USED FOR SPUTTERING APPARATUS AND SPUTTERING METHOD}

본 발명은 백킹 플레이트와, 스퍼터링 장치에 사용되는 스퍼터링용 타겟을 고정 및 냉각시키기 위한 스퍼터링 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 수백 밀리미터 내지 1 미터 또는 그 이상의 큰 크기를 갖는 기판이 타겟에 대해 이동되지 않는 상태에서 박막으로 코팅되는 스퍼터링 장치에 사용되는 백킹 플레이트 및 스퍼터링 방법에 관한 것이다.

스퍼터링 장치는 반도체 기기, 전자 부품, 액정 패널 등을 제조하는 단계에서 기판의 표면에 박막을 형성하는데 사용된다. 특히, 액정 패널 및 태양 전지 패널에서, 대체로 수백 밀리미터 내지 1 미터 또는 그 이상의 크기를 갖는 박막으로 형성되는 직사각형 기판이 사용된다.

스퍼터링 장치는 박막으로 코팅되는 기판과 타겟으로서의 박막의 기본 재료가 서로 대향되도록 배치되는 막 증착 챔버를 포함한다. 타겟은 백킹 플레이트에 접합된다. 백킹 플레이트에 의해 타겟에 음 전위를 인가함으로써, 플라즈마가 생성된다. 이 때, 플라즈마 상태인 이온들이 타겟에 부딪히며, 그 결과 스퍼터링 입자들이 타겟으로부터 분산된다. 타겟으로부터 방출된 스퍼터링 입자들은 기판의 표면에 부착되고 증착된다. 최종적으로, 기판에 박막이 형성된다. 또한, 플라즈마 상태인 이온들이 타겟에 충돌할 때, 타겟의 표면이 가열된다.

도6a는 종래의 백킹 플레이트(104)를 도시하는 평면도이다. 도6b는 도6a의 교차선 S5-S5를 따라 도시한 단면도이다. 백킹 플레이트(104)는 용이하게 얻어지고 처리되는, 구리 등과 같은 금속으로 제조된다. 또한, 백킹 플레이트(104)는 도면에 도시되지 않은 스퍼터링 장치 상에 장착되도록 형성된다. 백킹 플레이트(104)는 음전위를 갖는 타겟(103)을 제공하고 또한 온도 증가를 방지하기 위한 냉각 수단이 제공된다.

저렴하고 용이하게 처리될 재료인 타겟(103)을 사용할 때, 타겟(103) 자체는 스퍼터링 장치에 장착될 수 있는 형상으로 처리될 수 있다. 또한, 플라즈마 상태인 이온의 충돌로 인해 과도한 온도 증가를 줄이는 냉각 수단을 제공할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 스퍼터링에 사용되는 박막 재료는 고순도가 요구되므로 그 재료는 종종 고가이고 예컨대 소결을 거치거나 낮은 열전달을 갖는 세라믹이다. 따라서, 실제 사용에서 타겟(103)은 단순한 평면 형상이다. 게다가, 타겟(103)은 원 형상, 타원 형상, 직사각형 형상을 구비하고 소형 플레이트들이 전술한 형상을 이루도록 타일 형상으로 서로 결합되는 경우들이 있다.

타겟(103)은 약 150℃의 용융점에서 납땜(도시안됨)에 의해 백킹 플레이트(104)에 접합된다. 백킹 플레이트(104)는 타겟(103)의 과도한 온도 증가를 방지하고 납땜이 용용되기 때문에 타겟(103)이 백킹 플레이트(104)로부터 박리되는 것을 방지하기 위해 냉각 수단을 사용하여 타겟(103)을 냉각시킨다. 또한, 타겟(103)의 온도가 과도하게 상승될 때, 극단적으로 타겟(103)의 표면이 용융되고 또는 가열부로부터 열전자의 방사로 인해 아크 방전이 발생되고 이것은 타겟(103)의 표면에 국지적인 용융을 유발한다. 이로 인해, 스플레이 형태인 클러스터, 소위 "스플래시(splash)"가 기판 상에 부착되어 박막이 형성되고, 이것은 스퍼터링 단계에서 제조 수율을 저하시키는 요인이 된다. 또한, 열팽창에서 백킹 플레이트(104) 및 타겟(103) 사이의 차이를 고려하면, 백킹 플레이트(104)는 타겟(103)이 백킹 플레이트(104)에 접합될 때 열응력 변형을 감소시킬 수 있다.

백킹 플레이트(104)는 두께 방향으로 서로 적층된 2개의 평면 부재(106a, 106b)로 구성된다. 2개의 평면 부재들 중 하나의 평면 부재(106a)에서, 스트라이프 형상(107)의 연속 홈들이 타겟 접합면에 대향된 표면으로 개방되어 형성되고, 2개의 평면 부재들 중 다른 하나의 평면 부재(106b)는 홈(107)을 덮도록 결합된다. 이것에 의해, 홈(107)은 냉각수가 유동하는 냉각수 유동 통로(105)가 된다. 냉각수 유동 통로(105)는 냉각수 도입구(108) 및 냉각수 유출구(109)가 제공되고 외부로부터 유입된 냉각수의 순환이 가능하도록 구성된다. 냉각수의 순환에 의해, 백킹 플레이트(104) 뿐만 아니라 백킹 플레이트(104)에 접합된 타겟(103)이 냉각된다. 예를 들어, 심사되지 않은 일본 특허 출원 공개 JP-A6-172988호(1994)는 종래의 백킹 플레이트(104)의 일예를 개시한다.

도7a는 또 다른 종래의 백킹 플레이트(110)를 도시하는 평면도이다. 도7b는 도7a에서 선 S6-S6을 따라 도시한 단면도이다. 백킹 플레이트(110)에서, 평면 부재(111)를 관통하는 일부의 관통 구멍(113)들은 건 드릴(gun drill) 등을 사용하여 평면 부재(111)의 측면으로부터 격자 형상으로 천공된다. 소정의 냉각수 유동 통로(105)를 구성하기 위해, 관통 구멍(113)은 캡 재료(112)로 덮여지고 그 후에 캡 재료(112) 및 평면 부재(111)는 은 납땜 등으로 용접된다.

도8은 또 다른 종래의 백킹 플레이트(115)를 도시하는 평면도이다. 백킹 플레이트(115)는 큰 직사각형 기판(102a)에 적합하도록 몇 개의 냉각수 유동 통로(105)를 구비한다. 백킹 플레이트(115)의 형상이 도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이 백킹 플레이트(104)의 연장부와 동일하므로, 동일한 참조 부호가 사용되고 세부적인 설명이 생략된다.

도9a는 또 다른 종래의 백킹 플레이트(161)를 도시하는 사시도이다. 도9b는 도9a에 도시된 바와 같은 백킹 플레이트(161)의 저면도이다. 백킹 플레이트(161)는 타겟(103)이 표면에 접합되는 기부(162)와 내측에서 냉각 매체 유동 통로(166)를 구비한 평면 냉각부(163)로 구성된다. 또한, 기부(162) 및 냉각부(163)는 알루미늄으로 제조된다. 냉각부(163)는 용접[용접부(W1, W2)]에 의해 기부(162)의 타겟 접합면에 반대인 표면에 일체로 배열된다. 냉각부(163)는 전체 표면에서 팽창 관부(165)가 형성되도록 롤 접합 패널(164)로 구성됨으로써, 제고 공정이 간소화될 수 있다. 그러한 종래의 백킹 플레이트(161)는 미심사된 일본 특허 출원 공개 JP-A 2000-73164호(2000)에 개시되어 있다.

이러한 개시된 기술들은 각각의 목적에 따르는 효과를 달성할 수 있다. 그러나, 액정 패널, 태양 전지 등과 같은 큰 기판을 형성할 때, 기판과 타겟이 상대적으로 휴지된 상태에서 고속에서 막을 형성하고 기판 상에 형성된 박막의 막 두께 및 성질을 균일하게 제거하기 위해 문제점이 발생된다.

일반적으로, 기판 상에 균일한 막 두께와 막 성질을 갖는 박막을 형성하기 위해 기판보다 약간 더 큰 타겟을 사용하여 스퍼터링이 수행된다. 타겟의 크기가 타겟 및 기판 사이의 거리에 따라 결정되더라도, 타겟의 크기는 일반적으로 가이드로서 기판의 한 측면보다 약 1.1 내지 1.5배만큼 더 큰 크기를 기초로 하여 결정된다. 또한, 최근에, 형성될 기판의 크기는 약 1m의 측면을 구비한다. 기판의 크기가 더 커질 때, 타겟은 또한 기판의 크기에 크게 비례한다. 결과적으로, 스퍼터링 장치가 커져서 제조 라인에 큰 풋프린트를 가지므로 상당한 투자를 유발한다. 따라서, 기판 크기에 대해 너무 크지 않은 타겟이 사용되는 것이 요구된다.

다음으로, 타겟의 크기가 감소되는 경우에, 스퍼터링 동력을 타겟의 표면에 일정하게 인가할 때 기판의 외주 및 모서리 부분에서의 막 두께는 얇고 기판의 표면에 균일한 막을 형성하는 것이 어려워진다. 따라서, 소형 타겟을 사용하여 기판 상에 일정한 막을 형성하기 위해, 타겟의 외주 및 모서리 부분에서 타겟의 소비가의도적으로 가속화된다. 특히, 타겟의 외주로부터 산란된 스퍼터링 입자들의 방출 밀도를 증가시키기 위해 스퍼터링시에 플라즈마 밀도가 조절된다.

도10 및 도11은 타겟의 표면으로부터 방출된 스퍼터링 입자들의 밀도 및 방향을 사용하여 시뮬레이션을 실행함으로써 얻어진 막 두께 분포도를 예시하는 3차원 그래프를 도시한다. 도10 및 도11에서 수평축들의 수치값은 각각의 직사각형 기판들의 각 측면의 중심으로부터의 거리를 나타낸다. 즉, 수치값은 기판의 장측인 X 방향에 대응하는 축과 기판의 단측인 Y 방향에 대응하는 축에 대해서 나타난다. 또한, 수직 축은 각각의 기판에 대한 막 두께 분포를 도시한다.

다음 조건하에서 시뮬레이션이 실시된다: 타겟의 한 측면은 기판의 한 측면보다 1.5배 만큼 길다; 타겟과 기판의 거리는 기판의 한 측면의 5분의 1이다; 그리고 스퍼터링 입자들의 방사 방향 및 방사 밀도 사이의 관계는 코사인 법칙에 기초한다. 도10은 타겟이 균일하게 소비되는 경우의 그래프이고, 도11은 타겟의 소비가 타겟의 외주 및 모서리에서 의도적으로 가속화되는 경우, 즉 스퍼터링 입자들의 방사 밀도가 외주 및 모서리 부분에서 증대되는 경우의 그래프이다. 막 두께 분포는 도10에서는 ±4.1%를 나타내고 도11에서는 ±0.7%를 나타낸다. 막 두께의 균일도는 스퍼터링 입자들의 방사 밀도가 부분적으로 변하는 경우에 개선됨이 알려졌다. 타겟을 더 소형화하기 위해, 스퍼터링 입자들의 방사 밀도는 타겟의 외주 및 모서리 부분에서 더욱 증대되어야 하는 것으로 요구된다.

그러한 방식으로, 상이한 플라즈마 입자들이 의도적으로 생성되고 스퍼터링 입자들의 방사 밀도가 박막의 막 두께 및 막 성질을 균일하게 하도록 부분적으로변경될 때, 타겟에 부딪히는 이온의 수는 플라즈마 밀도를 갖는 부분에서 증가되고 그 온도는 낮은 플라즈마 밀도를 갖는 부분에 대비하여 상승된다. 이 때, 종래의 백킹 플레이트는 타겟 표면에서 높은 플라즈마 밀도의 분포를 갖는 부분에서 충분한 정도로 온도 증가를 감소시킬 수 없는 경우가 있다. 즉, 타겟 표면과 타겟 및 백킹 플레이트 사이의 접합면이 온도 비균일성을 갖는 경우가 발생될 수 있다.

도12a 및 도12b와 도13a 및 도13b는 도8에 도시된 백킹 플레이트(115)의 타겟 표면에 스퍼터링 동력을 인가하는 상태를 도시하는 개략적인 다이어그램이다. 도12a 및 도12b는 스퍼터링 동력이 타겟 표면에 균일하게 인가되고 냉각 성능이 타겟 표면을 거쳐 일정하게 유지되는 경우에서의 상태를 나타내고, 도13a 및 도13b는 상이한 스퍼터링 동력이 타겟 표면에 인가되고 냉각 성능이 타겟 표면을 거쳐 일정하게 유지되는 경우에서의 상태를 나타낸다. 더욱이, 도12a 및 도13a에서, 경사선은 이온 전류 분포를 나타내고, 도12b 및 도13b는 온도 분포를 나타낸다.

도12a 및 도12b에 도시된 것처럼, 전력(131)이 균일한 분포된 타겟(103)에 접촉하는 영역으로 스퍼터링 전력이 인가되는 경우, 일정한 온도 분포(132)가 타겟(103)에 접촉하는 영역에서 달성되어, 타겟(103) 표면과 타겟(103) 및 백킹 플레이트의 결합면 사이의 온도차는 크지 않다. 또한, 도13a 및 13b에 도시된 것처럼, 타겟(103)과의 접촉 영역에 상이한 스퍼터링 전력을 인가할 때, 특히 타겟(144)의 중심부에서보다 높은 스퍼터링 전력을 주변부(143)에 인가하고, 주변부(143, 142)에서보다 높은 스퍼터링 전력을 엣지부(141)에 인가할 때, 냉각력은 상기 타겟 표면에 걸쳐 일정하게 된다. 결국, 스퍼터링 전력의 차이로 인한 온도의 불균일성을 제거할 수 없어, 타겟(103)의 중심부(154)에서 보다 주변부(153, 152)의 온도가 더 높고, 주변부(153, 152)에서 보다 엣지부(151)의 온도가 더 높게된다. 따라서, 타겟 표면과 타겟(103) 및 백킹 플레이트(115) 사이의 결합면은 온도차를 갖는다. 따라서, 균일한 막 두께 분포를 달성하기 위해서, 도13a에 도시된 것처럼 스퍼터링이 스퍼터링 전력 밀도의 분포로 수행될 때, 주변부(153, 152) 및 엣지부(151)의 온도는 증가하고, 타겟(103) 및 타겟(103)과 백킹 플레이트 사이의 결합면에 대해 문제점을 발생시키지 않고 인가될 수 있는 스퍼터링 전력은 전체적으로 작다. 즉, 고속 막 증착은 적당하게 달성될 수 없다.

최근의 마그네트론 스퍼터링 기술에서, 생산성을 증진시키기 위해서는 박막을 형성할 수 있는 영역 안에서 가능한 한 신속하게 빅막을 형성하기 위한 막 증착 속도를 가속시키는 것이 바람직하다. 이것은 기판의 처리 용량이 막 증착에 필요한 시간을 감소시킴으로써 강화되기 때문이다. 이러한 이유로, 스퍼터링 현상을 발생시키기 위해 제공되는 전력은 막의 품질에 대한 문제점이 상기 설명한 타겟과 백킹 플레이트를 결합시키기 위한 땜납이 용융되거나 또는 타겟 표면의 가열로 인해 스플래시를 발생시키지 않는 영역에서 가능한한 높게 설정된다. 따라서, 타겟 표면 및 타겟과 백킹 플레이트 사이의 결합면에서의 온도가 불균일할 경우, 최고 온도는 납땜의 용융점보다 더 높지 않게 요구된다. 사실상, 장치 작동의 안정성을 보장하기 위해, 납땜의 용융을 발생시키는 상태는 설정되지 않지만, 보다 높은 전력을 인가함으로써 막 증착 속도를 개선시키는 것이 바람직하다.

즉, 큰 직사각 기판에 전력을 가능한 한 높게 인가함으로써 막 증착 속도를개선하는 점과 아무 문제없이 막의 질을 개선하는 점 사이는 트레이드오프(tradeoff) 관계이다. 타겟과 백킹 플레이트 사이의 결합면을 균일하게 냉각시키는 종래의 구성과 스퍼터링 방법은 이를 달성하기에는 불충분하다.

따라서, 본 발명의 목적은 기판에 대해 타겟의 크기를 증가시키지 않고 막 증착 속도 및 막의 질을 개선시킬 수 있는, 스퍼터링 장치에 사용되는 백킹 플레이트 및 스퍼터링 방법을 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 백킹 플레이트를 도시한 평면도.

도2는 백킹 플레이트가 본 발명의 일실시예에 따라 장착된 스퍼터링 장치를 도시한 정면도.

도3a는 백킹 플레이트의 일부인 도1에 도시된 단면(S2)을 도시한 평면 확대도.

도3b는 백킹 플레이트의 일부인 도1에 도시된 단면(S2)을 도시한 단면 확대도.

도4a는 본 발명의 백킹 플레이트를 이용한 타겟 표면에 스퍼터링 전력이 인가되는 상태를 도시한 개략도로서, 전력 분포를 도시한 평면도.

도4b는 본 발명의 백킹 플레이트를 이용한 타겟 표면에 스퍼터링 전력이 인가되는 상태를 도시한 개략도로서, 온도 분포를 도시한 평면도.

도5는 본 발명의 따른 실시예에 따른 백킹 플레이트를 도시한 단면도.

도6a는 종래의 백킹 플레이트를 도시한 평면도.

도6b는 도6a의 단면 라인 S5-S5을 따라 취한 단면도.

도7a는 또 다른 종래의 백킹 플레이트를 도시한 평면도.

도7b는 도7a의 단면 라인 S6-S6을 따라 취한 단면도.

도8은 또 다른 종래의 백킹 플레이트를 도시한 평면도.

도9a는 또 다른 종래의 백킹 플레이트를 도시한 사시도.

도9b는 도9a의 백킹 플레이트의 저면도.

도10은 타겟이 균일하게 소모된 경우에 타겟의 표면으로부터 방출된 스퍼터링 입자의 밀도 및 방향을 이용한 시뮬레이션을 실행함으로써 얻어진 막의 두께 분포를 도시한 3차원 그래프.

도11은 타겟의 소모가 타겟의 주변부 및 코너 부분에서 의도적으로 증진되는 경우에 타겟의 표면으로부터 방출된 스퍼터링 입자의 밀도 및 방향을 이용한 시뮬레이션을 실행함으로써 얻어진 막의 두께 분포를 도시한 3차원 그래프.

도12a는 타겟 표면에 균일한 스퍼터링 전력이 인가되고 타겟의 표면 내에 냉각 능력이 일정할 때 백킹 플레이트를 도시한 개략도로서, 경사선으로 표시된 이온 전류 분포를 도시한 평면도.

도12b는 타겟 표면에 균일한 스퍼터링 전력이 인가되고 타겟의 표면 내에 냉각 능력이 일정할 때 백킹 플레이트를 도시한 개략도로서, 경사선으로 표시된 온도 분포를 도시한 평면도.

도13a는 상기 스퍼터링 전력이 타겟 표면에 인가되고 타겟 표면에 균일한 스퍼터링 전력이 인가될 때 백킹 플레이트를 도시한 개략도로서, 경사선으로 표시된 전류 분포를 도시한 평면도.

도13b는 상기 스퍼터링 전력이 타겟 표면에 인가되고 타겟 표면에 균일한 스퍼터링 전력이 인가될 때 백킹 플레이트를 도시한 개략도로서, 경사선으로 표시된 온도 분포를 도시한 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 백킹 플레이트

2 : 냉각 매체 유동 통로

4 : 분기점

5 : 접합점

6 : 냉각 매체 도입구

7 : 냉각 매체 유출구

10 : 타겟

본 발명은 기판 상에 박막을 형성시키기 위한 스퍼터링 장치에 사용되고 타겟이 결합되는 백킹 플레이트를 제공하는 것으로서, 이러한 백킹 플레이트는 균일한 막 두께를 갖는 막을 얻도록 타겟의 일부에 상이한 스퍼터링 전력을 인가함으로써 발생된 타겟의 표면에서의 온도 불균일성을 제거함으로써 균일한 온도 분포를 보장하기 위한 냉각 수단을 포함한다.

본 발명에 따라, 상기 온도 불균일성은 냉각 수단에 의해 제거될 수 있고, 타겟의 전체 표면은 균일하게 냉각될 수 있다. 따라서, 상기 백킹 플레이트으로부터 타겟의 이탈 및 온도의 증가로 인한 타겟의 용융이 방지될 수 있어, 상기 타겟에 인가될 수 있는 스퍼터링 전력은 증가될 수 있다. 또한, 인가되는 스퍼터링 전력을 증가시킴으로써, 박막을 형성하기 위한 막 증착 속도는 가속될 수 있고, 생산성은 개선될 수 있다.

또한, 큰 기판 상에 박막을 형성하는 경우, 얇은 두께를 갖는 막이 상기 기판의 표면 상에 형성되는 위치에 대향인 타겟부에 높은 스퍼터링 전력을 인가함으로써, 막 증착의 질은 타겟의 크기를 증가시키지 않으면서 막 두께 및 질을 균일하게 함으로써 개선될 수 있다. 또한, 상기 냉각 수단은 타겟의 표면에 인가되는 상이한 스퍼터링 전력에 의해 발생된 온도 불균일성을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따라, 타겟의 전체 표면에서 온도의 균일한 분포를 보장함으로써, 큰 기판에 인가되는 스퍼터링 전력은 증가되고, 막 증착 속도는 가속되고, 타겟의 크기를 증가시키지 않고 생산성을 증가시킬 수 있다. 상이한 스퍼터링 전력을 타겟의 표면에 인가함으로써, 기판 상에 형성되는 박막의 두께 및 질을 균일하게 할 수 있고, 소정의 영역에서 제어할 수 있다. 결국, 고품질의 박막이 단기간에 형성될 수 있다.

본 발명에서, 상기 냉각 수단은 백킹 플레이트의 주변부에 냉각 매체를 공급하기 위한 분기관(branch)를 갖는 냉각 매체 유동 통로를 포함하고, 냉각 매체의 유량은 타겟에서 거의 균일한 온도 분포를 얻도록 조절되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 백킹 플레이트의 주변부에 냉각 매체를 공급하기 위한 분기관를 갖는 냉각 매체 유동 통로를 포함하고, 상기 냉각 매체의 유량을 조절하기 때문에, 타겟은 타겟의 온도 분포에 따라 냉각될 수 있어 균일한 온도에서 타겟 전체를 냉각시킬 수 있다. 이후, 상기 냉각 매체 유동 통로는 이러한 경로에서 분기하기 때문에, 냉각 매체 도입구와 냉각 매체 유출구의 갯수를 감소시키는 경우 예로써, 냉각 매체 유동 통로가 하나의 채널을 가질 경우, 상이한 냉각력이 타겟을 갖는 결합면에 제공될 수 있다. 또한, 상기 냉각 매체는 백킹 플레이트의 주변부을통해 유동되어 백킹 플레이트의 주변부는 냉각될 수 있다. 따라서, 높은 스퍼터링 전력이 인가될 때, 타겟의 중심부보다 높은 온도를 갖는 타겟의 주변부은 효과적으로 냉각될 수 있다.

본 발명에 따라, 냉각 매체 유동 통로는 분기되고 냉각 매체의 유량은 조절된다. 따라서, 타겟의 형상의 균형에 근거하여 몇몇의 도입구 및 유출구를 갖는 고냉각력의 냉각 매체 유동 통로를 설계할 수 있다. 결국, 타겟은 효과적으로 냉각될 수 있다. 또한, 도입구 및 유출구의 수가 작기 때문에, 타겟을 변경하기 위한 실제 작동이 수행될 때, 공정 수는 감소된다. 또한, 백킹 플레이트의 주변부가 냉각될 수 있기 때문에, 타겟의 전체적인 표면에서 보다 효과적으로 균일한 온도 분포가 가능하다.

본 발명에서, 상기 백킹 플레이트는 냉각 매체 유동 통로로써 홈을 갖는 부재 및 상기 홈을 커버하기 위한 부재의 전극 비임 용접에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 백킹 플레이트는 냉각 매체 유동 통로로써 홈을 갖는 부재와 상기 홈을 커버하는 부재의 레이저 비임 용접에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 백킹 플레이트가 냉각 매체 유동 통로로써의 홈을 갖는 부재와 상기 홈을 커버하는 부재의 용접에 의해 형성되기 때문에, 냉각 매체의 도전성이 조절될 때 설계 계수로써 냉각 매체 유동 통로의 폭 및 높이를 사용할 수 있어, 상기 조절 영역을 증가시킬 수 있다. 또한, 전극 비임 용접 또는 레이저 비임용접과 같은 고에너지를 갖는 가열원을 사용하는 용접이 수행되기 때문에, 백킹 플레이트의 전체는 용접 시 고온으로 가열되는 것이 방지된다. 따라서, 백킹 플레이트는 높은 기계적 강도를 유지하는 데 사용될 수 있다. 또한, 용접이 고속으로 수행되기 때문에, 백킹 플레이트는 단기간 내에 형성될 수 있다.

본 발명에서, 상기 타겟은 직사각형 판형으로 형성되고, 타겟의 중심부에 인가되는 것보다 높은 스퍼터링 전력이 타겟의 4개의 코너부에 인가되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 타겟의 중심부에 인가되는 것보다 높은 스퍼터링 전력이 타겟의 4개의 코너부에 인가되기 때문에, 4개의 코너부에 형성되는 플라즈마 밀도는 상기 중심부에 비해 증가하여, 4개의 코너부로부터 기판으로 방출된 스퍼터링 입자를 증가시킬 수 있다. 따라서, 균일한 두께를 갖는 박막은 기판에 대해 타겟의 뒤집지 않고 기판의 표면 상에 형성될 수 있다.

본 발명에 따라, 타겟의 중심부에 인가된 것보다 높은 스퍼터링 전력이 타겟의 4개의 코너부에 인가되기 때문에, 4개의 코너부로부터 기판에 방출된 스퍼터링 입자는 증가될 수 있다. 따라서, 균일한 두께를 갖는 박막은 기판에 대한 큰 타겟을 사용하지 않고 기판의 표면 상에 형성될 수 있다.

본 발명에서, 냉각 매체 유동 통로의 도입구는 타겟의 4개의 코너부의 적어도 하나에 대응되는 백킹 플레이트의 위치에 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 냉각 매체 유동 통로의 도입구가 타겟의 4개의 코너부 중 적어도 하나에 대응되는 백킹 플레이트의 위치에 구비되기 때문에, 4개의 코너부는온도가 상기 타겟에서 최고가 되는 4개의 코너부에 대응되는 위치로 최저 온도를 갖는 냉각 매체를 유동시킴으로써 4개의 코너부는 확실하게 냉각될 수 있다.

본 발명에 따라, 냉각 매체 유동 통로의 도입구가 타겟의 4개의 코너부 중 적어도 하나에 대응되는 백킹 플레이트의 위치에 구비되기 때문에, 4개의 코너부는 확실하게 냉각될 수 있고, 상기 타겟의 표면에서 온도의 균일한 분포는 더욱 보장된다.

본 발명은 타겟을 사용하는 기판 상에 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 방법을 제공하는 것으로, 상기 방법은;

균일한 막 두께를 갖는 막을 얻기 위해 타겟의 일부에 상이한 스퍼터링 전력을 인가하는 단계와,

상이한 스퍼터링 전력을 타겟의 일부에 인가함으로써 발생된 타겟의 표면에서 온도 불균일성을 제거함으로써 균일한 온도 분포를 보장하기 위해 타겟을 냉각시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따라, 플라즈마 밀도는 일부 조절될 수 있고, 스퍼터링 입자의 방출 밀도는 상이한 스퍼터링 전력을 인가함으로써 부분적으로 변경될 수 있다. 따라서, 균일한 두께에서 기판 상에 형성되는 박막을 형성할 수 있다. 또한, 상기 타겟은 타겟의 표면에서 온도 불균일성을 기초로 냉각되어 상기 타겟의 전체 표면은 균일하게 냉각될 수 있다. 따라서, 온도의 상승으로 인한 타겟 및 백킹 플레이트의 이탈 및 타겟의 용융은 방지될 수 있고, 타겟에 인가될 수 있는 스퍼터링 전력은 증가될 수 있다. 스퍼터링 전력을 상승시킴으로써, 스퍼터링 전력은 증가될수 있고, 박막을 형성하기 위한 증착 속도는 가속될 수 있고, 생산성은 개선될 수 있다.

본 발명에 따라, 플라즈마 밀도를 부분적으로 제어함으로써, 기판 상에 박막이 균일한 두께로 형성된다. 이때, 타겟은 타겟의 표면내의 온도 불균일에 기초하여 냉각되어져, 타겟의 전체 표면이 균일하게 냉각된다. 따라서, 타겟 및 백킹 플레이트의 벗겨짐 및 온도 상승으로 인한 타겟의 용융은 방지될 수 있으며 타겟에 인가될 수 있는 스퍼터링 전력은 증가될 수 있다. 스퍼터링 전력을 상승시킴으로써, 스퍼터링 전력의 양은 증가될 수 있으며, 박막을 형성하기 위한 증착 속도는 가속화될 수 있으며, 생산성이 향상될 수 있다.

지금부터, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 설명되어질 것이다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 백킹 플레이트를 도시한 평면도이며, 도2는 본 발명의 일실시예에 따라 백킹 플레이트(1)가 장착된 스퍼터링 장치(40)를 도시한 정면도이다. 백킹 플레이트(1)는 기판 상에 박막을 형성하기 위해 스퍼터링 장치(40)로서 이용된다. 스퍼터링 장치(40)는 박막으로 덮혀질 기판(42) 및 박막의 기준 재료로서 타겟(10)이 서로 반대로 위치되는 진공 챔버로서 막 증착 챔버(41)를 포함한다.

타겟(10)은 백킹 플레이트(1)에 결합되며, 인듐(용접)(도시되지 않음) 등의 저 용융점을 갖는 금속에 의해, 냉각매체 공급원(도시되지 않음)으로부터 공급된 냉각수 등의 냉각 매체에 의해 냉각된다. 스퍼터링시 이온의 부딪힘으로 인한 온도 상승은 백킹 플레이트(1)에 의해 제어될 수 있다. 백킹 플레이트(1)는 막 증착 챔버(41)를 둘러싼 벽의 일부분을 구성하는 기준 부재(45) 상에 장착된다.

그리고 나서, 백킹 플레이트(1)의 배면은 타겟(10)의 표면 상에 터널 형상으로 폴로이드 자기장(poloidal magnetic field)을 발생하기 위해 자기 회로(43)가 제공된다.

터널 형상의 폴로이드 자기장이 자기 회로(43)에 의해 발생되는 상태에서, 전력원(44)을 통해 타겟(10)에 음전위가 인가될 때, 타겟(10)의 표면은 플라즈마 내에 발생된 이온들에 의해 부딪힌다. 이때, γ효과에 의해 발출된 보조 전자가 폴로이드 자기장에 의해 포획됨으로, 루프 형상의 고밀도 플라즈마는 터널 형상의 폴로이드 자기장을 따라 발생된다( 이후, 레이스 트랙 형상으로 지칭됨)

전술한 고밀도 플라즈마 내의 이온들은 타겟(10) 표면 부근에 발생된 이온 외장 전기장에 의해 타겟(10)을 향해 가속화되며, 타겟(1)에 부딪혀, 타겟(10)을 구성하는 물질이 산란된다. 동시에, γ효과에 의해 타겟(10)의 표면으로부터 보조 전자가 방출된다.

그리고 나서, 타겟(10)의 표면으로부터 산란된 입자는 타겟(10)에 반대하는 기판(32)의 표면 상에 부착되고 증착되어, 박막이 형성된다.

스퍼터링 장치(40)에 따라, 레이스트랙 형상의 고밀도 플라즈마가 국부적으로 발생될 수 있어, 고속에서 막 증착이 수행될 수 있으며, 기판의 온도 상승이 제어될 수 있다.

전술한 바와 같이, 대략 150℃의 융점을 갖는 인듐 용접 등에 의해 백킹 플레이트(1)에 접합된다. 타겟(10)에 스퍼터링 전력을 인가하기 위한 스퍼터링 전력 공급 수단인 전력원(44)은 백킹 플레이트(1)에 연결된다. 백킹 플레이트(1)는 타겟(10)을 냉각하기 위한 냉각 수단(20)을 갖는다. 상기 실시에에 따라, 냉각 매체가 순환하는 냉각 매체 유동 통로(2)에 의해 냉각 수단이 형성된다. 이때, 백킹 플레이트(1)는 독립된 4개의 채널을 갖는 냉각 매체 유동 통로(2)가 제공된다.

도3a 및 도3b는 백킹 플레이트(1)의 일부분인 도1의 단면S2을 도시한 확대도로서, 도3a는 그 평면도이며, 도3b는 단면도이다. 백킹 플레이트(1)는 평면 냉각 매체 유동 통로 형성판(8) 및 평면 밀봉판(9)을 포함한다. 두 개의 평면 부재(8,9)는 두께 방향으로 서로 적층된다. 타겟(10)은 두께 방향으로 냉각 매체 유동 통로 형성판(8)의 일면(11)과 접촉하며, 두께 방향으로 냉각 매체 유동 통로 형성판(8)의 또 다른 표면(12)의 측면을 향해 개방되어 홈(13)이 형성된다. 홈(13)을 덮기 위해 냉각 매체 유동 통로 형성 판(8)에 밀봉판(9)이 결합된다. 홈(13)을 형성하는 세표면 및 홈(13)과 마주하는 밀봉판(9)의 표면에 의해 형성된 공간은 냉각 매체 유동 통로로서 한정된다. 냉각 매체는 냉각 매체 유동 통로(2)를 통해 유동한다. 홈(13)은 두께 방향으로 냉각 매체 유동 통로 형성판(8)의 다른 표면(12)의 측면을 향해 개방된 채로 형성되어, 종래의 냉각 매체 유동 통로 예를 들어, 도7a 및 도7b에 도시되어진 바와 같이 건 드릴, 및 도9a 및 도9b에 도시되어진 바와 같이 압연 접합 패널 내에 형성된 냉각 매체 유동 통로에 의해 형성된 냉각 매체 유동 통로와 비교하여 복합된 폭, 두께 및 통로가 용이하게 형성된다.

냉각 매체 유동 통로 형성판(8) 및 밀봉판(9)은 전자 비임 용접, 레이저 비임 용접 등의 고 에너지를 갖는 열원을 이용한 용접에 의해 결합된다. 그 결과, 전체 백킹 플레이트(1)가 용접시 고온에 가열되는 것을 방지되며, 기계 강도를 감소시키지 않고 냉각 매체 유동 통로 형성판 및 밀봉판을 결합할 수 있다. 결과적으로, 열팽창 및 정밀 형상으로 인해 작은 비틀어짐을 갖는 백킹 플레이트(1)를 형성할 수 있게 된다.

또한, 백킹 플레이트(1)에는 타겟 결합 영역의 외부 영역 내에 스퍼터링 장치의 기부(45) 상에 장착하기 위한 개구(도시되지 않음)가 제공된다. 더욱이, 스퍼터링 장치(40)의 기부(45) 상에 백킹 플레이트(1)가 장착되어, 백킹 플레이트(1)는 스퍼터링 장치(40) 내의 막 증착 챔버(41)를 둘러싼 벽의 일부분을 구성한다.

백킹 플레이트(1)는 통상적으로 구리 또는 알루미늄 합금 등의 우수한 열 도전율을 갖는 재료로 제조된다. 백킹 플레이트과 타겟(10)의 열팽창 계수를 매칭시키고 냉각 매체의 순환시 대기압 및 유체 압력을 견뎌내기 위해서는, 재료, 형상 및 강도는 각 경우에 따라 결정된다.

타겟 표면 내의 스퍼터링 전력은 플라즈마를 집중시키기 위해 마그네트론 자기장을 증가하거나 감소시킴으로써 통상 제어된다. 대부분의 산업상 스퍼터링 장치는 백킹 플레이트(1)의 배면에 근접한 타겟 표면 상에 마그네트론 자기장을 발생시키기 위해 자기 회로(43) 등의 자기장 발생 수단이 제공된다. 자기장 발생 수단의 자기 회로 설계 및 백킹 플레이트(1)와 자기장 발생 수단 사이의 자기 배열을 제어함으로써, 또한, 타겟 표면 상에 발생된 자기장의 강도 및 분포를 제어함으로써, 기판 상에 균일한 막 두께를 갖는 박막을 형성하고 균일한 플라즈마 밀도를 얻기 위해 타겟(10)에 상이한 스퍼터링 전력을 인가하는 것이 가능하다. 특히, 타겟(10)의 크기가 기판과 비교하여 극히 크지 않을 때, 예를 들어, 직사각형 기판 보다 1.1배 내지 1.5배 더 큰 측면을 갖는 직사각형 타겟(10)을 이용하는 경우에, 타겟(10)의 중심 부분 보다 높은 전력이 타겟(10)의 주연부에 인가되며, 주연부보다 높은 전력이 타겟(10)의 4개의 코너 부분에 인가된다. 결과적으로, 균일한 두께를 갖는 박막이 형성될 수 있다.

더욱이, 타겟 표면 내에 균일한 온도 분포를 위해서 온도 불균일을 감소하기 위해 냉각 매체 유동 통로(2)가 형성된다. 냉각 매체 유동 통로(2)는 백킹 플레이트(1)에 접합된 타겟(10)뿐만 아니라 백킹 플레이트(1)를 냉각시키기 위해 백킹 플레이트를 통해 물 등의 냉각 매체를 순환시킨다. 냉각 매체는 냉각 매체 도입구(6)을 거쳐 백킹 플레이트(1)의 외부로부터 냉각 매체 유동 통로(2)로 유동하며, 냉각 매체 유출구(7)를 거쳐 백킹 플레이트(1)의 외부로 유동한다.

본 발명의 실시예에 따라, 냉각 매체 유동 통로(2)는 두 개의 유동 통로(3a,3b)는 도중에 분기되고 분기된 두 개의 유동 통로(3a,3b)는 냉각 매체 유출구(7) 앞에서 결합되는 지점을 갖는다. 즉, 냉각 매체 유동 통로(2)는 냉각 매체 도입구(6)와 냉각 매체 유출구(7) 사이에 제공되고 두 개의 유동 통로(3a,3b)로 유동하는 분기점(4)에서 분기되어질 것이다. 그리고 나서, 두 개의 유동 통로(3a,3b)는 분기점(4)과 냉각 매체 유출구(7) 사이에서 제공된 접합 지점에서 결합되어질 것이다. 냉각 매체 유동 통로의 분기에 의해, 냉각 매체의 유량은 분기된 유동 통로(3a,3b)의 폭 및 두께, 접합점(5)의 통로 길이, 굽힙 수 등을 고려하여 제어될 수 있도록 제어된다. 따라서, 하나의 도입구(6) 및 유출구(7)가 제공된다 하더라도, 냉각 매체 유동 통로(2)의 상이한 냉각 능력이 제공될 수 있다.

또한, 백킹 플레이트(1) 내로 도입된 냉각 매체는 백킹 플레이트(1)로부터의 열을 흡수하면서 순환하기 때문에, 냉각 매체의 온도는 냉각 매체 도입구(6)에서 최소가 되고 냉각 매체 유출구(7)에서 최대가 된다. 본 실시예에 따르면, 네 개의 채널을 갖는 냉각 매체 유동 통로(2)의 냉각 매체 도입구(6)는 타겟(10)의 네 개의 코너부에 대응하는 위치의 근처에 각각 위치된다. 결과적으로, 최고 스퍼터링 전력 밀도, 즉 최고 온도를 갖는 타겟의 네 개의 코너부는 효과적으로 냉각될 수 있고, 이로써 타겟(10)의 균일한 온도 분포가 보장된다.

또한, 먼저, 냉각 매체 도입구(6)로부터 도입된 냉각 매체는 사각형 타겟(10)의 한 측면에 있는 선(10a)을 따라 유동하고, 선회하며, 이어서 분기점(4)에서 갈라져 나와, 분기된 두 개의 통로(3a, 3b)를 통해 분리되어 유동한다. 하나의 유동 통로(3a)를 통하여 유동하는 냉각 매체는 선(10a)에 직각인 타겟(10)의 다른 측면에 있는 선(10b)을 따라 유동한다. 그러므로, 냉각 매체는 선회하여 선(10a)과 평행하게 유동하며, 이어서 접합점(5)에서, 다른 유동 통로(3b)를 통해 유동하는 냉각 매체와 연결된다. 다른 유동 통로(3b)를 통해 유동하는 냉각 매체는 선(10b)과 평행한 방향으로 나아가고, 접합점(5)에서, 유동 통로(3a)를 흐르는 냉각 매체와 연결된다. 접합점(5)에서 연결된 냉각 매체는 냉각 매체 유출구(7)를 거쳐 백킹 플레이트(1)의 외부로 유동한다. 이러한 방식으로, 냉각 매체는 선(10a) 및 이에 수직인 다른 선(10b)을 따라 유동한다. 따라서, 타겟(10)의 한코너를 형성하는 두 개의 선에 인접한 부분은 냉각될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따라, 네 개의 채널을 갖는 냉각 매체 유동 통로(2)가 형성되고, 냉각 매체는 냉각 매체 유동 통로의 각 채널을 통하여 유동함으로써, 타겟(10)의 네 개의 측면에 인접한 부분, 즉, 타겟(10)의 주연부를 냉각하는 것이 가능하다. 결과적으로, 타겟(10)의 중앙부보다 더 높은 스퍼터링 전력 밀도를 갖는, 즉, 중앙부도다 높은 온도를 갖는, 타겟(10)의 주연부는 효과적으로 냉각될 수 있고, 이로써 타겟(10)의 균일한 온도 분포를 보장한다.

도4a 및 도4b는 스퍼터링 전력이 본 발명의 백킹 플레이트(1)를 사용하는 타겟 표면에 인가되는 상태를 도시한 개략도이다. 도4a에서, 경사선은 전류 분포를 나타내고, 도4b에서, 경사선은 온도 분포를 나타낸다. 도4a에 도시된 바와 같이, 기판 상에 형성된 박막의 균일한 막두께를 얻기 위하여, 상이한 스퍼터링 전력이 타겟(10)과 접촉하는 구역에 적용된다. 더 구체적으로는, 타겟 중앙부(24)보다 더 높은 스퍼터일 전력이 주연부(22, 23)에 적용된다. 또한, 주연부(22, 23)보다 더 높은 스퍼터링 전력이 코너부(21)에 가해진다.

백킹 플레이트(1)의 냉각 능력은 스퍼터링을 위해 필요한 상이한 전력이 타겟 표면에 가해짐에 따라 변한다. 즉, 백킹 플레이트(1)는 타겟(24)의 중앙부보다 주연부(22, 23)를 더 잘 냉각시킬 수 있고, 주연부(22, 23)보다 코너부(21)를 더 잘 냉각시킬 수 있다.

결과적으로, 도4b에 도시된 바와 같이, 온도 불균일은 냉각시 제거되어, 타겟 및 타겟(10)과 백킹 플레이트(1) 사이의 접착 표면의 전제 표면에서 균일한 온도 분포를 얻을 수 있다. 따라서, 온도 상승에 따른 타겟(10)의 벗겨짐 및 용해가 방지됨으로써, 타겟(10)에 가해질 수 있는 스퍼터링 전력이 증가된다. 이어서, 막 증착율은 스퍼터링 전력의 증가에 따라 가속화될 수 있어, 기판의 생산성이 개선될 수 있다.

구체적으로, 위에서 설명된 바와 같은 큰 기판 상에 박막을 형성하는 경우에 있어서, 상이한 스퍼터링 전력이 균일한 막두께 및 균일한 막 품질을 갖는 박막을 형성하도록 가해질 때, 냉각 매체 유동 통로(2)를 통해 유동하는 냉각 매체는 상이한 스퍼터링 전력에 의한 온도 분포에 따라 효과적으로 타겟(10)을 냉각시킨다. 결과적으로, 타겟의 전체 표면은 균일하게 냉각될 수 있다.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백킹 플레이트(30)의 단면도이다. 백킹 플레이트(30)은 냉각 매체 유동 통로(2)를 형성하기 위한 구성을 제외하고는 도1, 도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이 백킹 플레이트(1)와 동일한 구성을 갖는다. 동일한 도면 부호가 동일한 구성을 위해 지정되고 설명은 생략된다. 백킹 플레이트(30)은 평면 냉각 매체 유동 통로 형성판(15) 및 평면 밀봉 본체(16)를 갖는다. 타겟(10)은 두께 방향으로 냉각 매체 유동 통로 형성판(15)의 한 표면(17)에 접착되고 두께 방향으로 냉각 매체 유동 통로 형성판(15)의 다른 표면(18)의 측면을 향해 개방되게 홈(19)이 형성된다.

홈(19)은 바닥 측면 및 표면 측면에서 다른 폭을 갖는 계단 형상으로 형성된다. 즉, 바닥 측면에서 좁은 폭을 갖는 공간(19a)은 계단을 거쳐 표면 측면에서 공간(19a)보다 더 넓은 폭을 갖는 공간(19b)과 연결되게 형성된다. 좁은공간(19a)을 덮기 위하여, 밀봉 본체(16)는 넓은 공간(19b) 내로 맞춰진다. 좁은 공간(19a)을 형성하는 세 개의 표면 및 좁은 공간을 대면하는 밀봉판(16)의 표면에 의해 형성된 공간은 냉각 매체 유동 통로(2)로서 형성된다. 냉각 매체는 냉각 매체 유동 통로(2)를 통하여 유동한다. 이러한 방식으로, 냉각 매체 유동 통로(2)를 형성함으로써, 용접부를 줄이는 것이 가능해진다.

또한, 위에서 설명된 실시예는 본 발명의 단지 일예에 불과하고, 구성은 본 발명의 범위 내에서 변할 수 있다. 예를 들면, 냉각 매체 유동 통로(2)는 열원의 발생원 및 형상에 있어서 최소한의 대칭 또는 타겟(10)의 구성 및 스퍼터링 장치(40)의 막 증착 챔버(41)와 관련한 지역적 단일성을 고려하여 설계되어야 한다. 그러므로, 냉각 매체 유동 통로(2)는 네 개의 채널을 반드시 필요로 하지 않는다. 냉각 매체 유동 통로(2)의 채널 수를 더 줄임으로써, 작동은 쉽게 수행될 수 있고 공정의 수는 타겟 변경 작동이 수행될 때 감소될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 하나의 냉각 매체 유동 통로(2)는 분기점(4)에서 두 개의 유동 통로(3a, 3b)로 분기된다. 본 실시예는 이에 국한되지 않고, 냉각 매체 유동 통로(2)는 두 개 이상의 유동 통로로 분기될 수도 있다. 동일한 방식으로, 타겟 표면에 가해지는 스퍼터링 전력 밀도의 분포를 고려하여 타겟 표면 내에 온도 분포가 균일해지도록 냉각하는 것이 가능하게 하는 설계가 적용될 수도 있다.

이어서, 분기된 냉각 매체 유동 통로(2)의 전도성을 제어하기 위한 수단으로서, 유동 통로(3a, 3b)의 높이는 변할 수도 있고, 즉, 홈(13)의 깊이는, 본 발명에서 설명된 수단 대신에, 제어될 수도 있다. 또한, 냉각 매체로서, 가스와 같은 다른 액체 및 유체가 물 대신에 사용될 수도 있다.

본 발명은 그 범위 및 필수적인 특성으로부터 벗어남이 없이 다른 특정한 형태로 실시될 수도 있다. 그러므로, 설명된 실시예들은 도시적으로 제한적이지 않게 모든 측면에서 고려될 수 있고, 본 발명의 범위는 앞의 설명에 의해서보다는 첨부되는 청구항에 의해 나타나며, 그 의미 내에 있는 모든 변화 및 청구항의 동일성 범위는 그 내에 포함된다.

본 발명에 따른 스퍼터링 장치에 사용되는 백킹 플레이트 및 스퍼터링 벙법에 따라, 기판에 대해 타겟의 크기를 증가시키지 않고 막 증착 속도 및 질을 개선시킬 수 있다.

Claims

기판 상에 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 장치에 사용되고 타겟이 접합되는 백킹 플레이트에 있어서,

균일한 막 두께를 갖는 막을 얻도록 타겟 부분에 상이한 스퍼터링 전력을 인가함으로써 초래된 타겟의 표면 내의 온도 불균일성을 제거함으로써 균일한 온도 분포를 확보하기 위한 냉각 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 백킹 플레이트.
제1항에 있어서, 상기 냉각 수단은 백킹 플레이트의 주연에 냉각 매체를 공급하기 위한 분기관을 갖는 냉각 매체 유동 통로를 포함하고 냉각 매체의 유동율은 타겟 내에 거의 균일한 온도 분포를 얻도록 제어되는 것을 특징으로 하는 백킹 플레이트.
제2항에 있어서, 상기 백킹 플레이트는 냉각 매체 유동 통로로서 홈을 구비한 부재 및 상기 홈을 덮기 위한 부재의 전자 비임 용접에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 백킹 플레이트.
제2항에 있어서, 상기 백킹 플레이트는 냉각 매체 유동 통로로서 홈을 구비한 부재 및 상기 홈을 덮기 위한 부재의 레이저 비임 용접에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 백킹 플레이트.
제1항에 있어서, 상기 타겟은 직사각 판형으로 형성되고, 타겟의 중앙부에 인가되는 것보다 더 높은 스퍼터링 전력이 타겟의 네개의 코너부에 인가되는 것을 특징으로 하는 백킹 플레이트.
제5항에 있어서, 냉각 매체 유동 통로의 도입구는 타겟의 네 개의 코너부 중 적어도 하나에 대응하는 위치인 백킹 플레이트 내의 위치에 제공되는 것을 특징으로 하는 백킹 플레이트.
타겟을 사용하는 기판 상에 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 방법에 있어서,

균일한 막두께를 갖는 막을 얻도록 타겟의 부분에 상이한 스퍼터링 전력을 인가하는 단계와,

상기 타겟의 부분에 상이한 스퍼터링 전력을 인가함으로써 초래된 타겟의 표면에 온도의 불균일성을 제거함으로써 균일한 온도 분포를 확보하도록 타겟을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.