KR20070088252A - 저온 반도체 제조 장치 - Google Patents

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KR20070088252A
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Abstract

일 양태에 있어서, 본 발명의 반도체 제조 시스템은 불활성 가스가 흡기 및 배기될 수 있는 진공 하우징; 및 시스템 내에 배치된 다수의 증착 챔버들을 포함한다. 본 발명의 장치는 기판(222), 받침 전극(224), 기판 전원(236), 가스 흡입구(232), 질량유량계(233), 가스 공급원(28), 진공 펌프 시스템(234), 펌핑 포트(236), 자석들(102, 104, 106, 108), 타깃들(110. 120), 전자 제한 구역(130), 및 전원(140)을 포함한다.
역 바이어스 대향 타깃 스퍼터링 장치

Description

저온 반도체 제조 장치{APPARATUS FOR LOW TEMPERATURE SEMICONDUCTOR FABRICATION}
본 발명은 저온에서 반도체 디바이스를 제조하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
각종의 반도체 제조 단계들은 저온에서 행해질 것을 필요로 한다. 예컨대, 강유전성 박막을 고집적 디바이스에 부착할 경우에, 종래의 공정들은 상대적으로 낮은 온도에서 막을 정밀 처리하여 형성하는데 요구되는 박막 표면 상의 치밀성 및 균등성과 같은 다양한 조건들을 충분히 충족시키는 강유전성 박막을 제공하지 못한다.
USP 제 5,000,834호는 저온에서 자기 기록 헤드 상에 박막을 형성하는 페이스 타깃 스퍼터링(face target sputtering)이라 알려진 진공 증착 기법을 개시하고 있다. 그러한 스퍼터링 방법은 PMMA로 제작된 기판 상에 박막을 형성하는데 널리 사용되는데, 그 이유는 기판과 그 방법을 통해 형성되는 박막 사이에 친화성이 있기 때문이다. 스퍼터링 방법을 통해 형성되는 희토류 전이 금속 합금의 비정질 박막은 소거 가능한 광자기 기록 매체에 부착된다. 그러한 스퍼터링 방법은 다음과 같이 수행된다: 먼저, 글로 방전(glow discharge)에 의해 형성된 아르곤(Ar)과 같 은 불활성 가스의 양이온들을 음극 또는 타깃 쪽으로 가속시키고 난 후에, 그 양이온들을 타깃에 충돌시킨다. 그러한 이온 포격의 결과, 중성 원자들 및 이온들이 그들 사이의 운동량 교환에 기인하여 타깃 표면으로부터 진공 챔버로 이동한다. 결과적으로, 유리되거나 스퍼터링된 원자들 및 이온들이 진공 챔버 중에 배치된 미리 선택된 기판 상에 증착되게 된다.
USP 제 6,156,172호는 플라즈마 발생 유닛과, 대향 타깃형 스퍼터링 장치를 구성하기 위해 플라즈마 공간을 기판 홀더들과 조합시킨 콤팩트한 구성을 개시하고 있는데, 대향 타깃형 스퍼터링 장치는 그 내부에 스퍼터링 가스가 공급되고, 폐쇄 진공 용기의 외벽 플레이트들 상에 장착되는 박스형 플라즈마 유닛들을 형성하는 장치; 박스형 플라즈마 유닛 내에 서로 이격되어 대향하도록 배치되고, 각각이 그 스퍼터링 표면을 구비하는 한 쌍 이상의 타깃들; 타깃들의 5개의 평면들을 지지하거나 그들로부터 이격된 미리 정해진 공간을 한정하도록 박스형 플라즈마 유닛을 제공하는 한 쌍의 대향 타깃들과 3개의 플레이트형 부재들을 지지하고, 진공 밀봉체들이 구비된 진공 용기의 외벽 상에 제거 가능하게 장착될 수 있는 프레임 구조물; 냉각관을 구비하는 타깃 홀더; 타깃들의 표면들로부터 스퍼터링을 일으키는 타깃용 전원; 각각의 쌍의 타깃들 둘레에 배치되어 대향 타깃들의 스퍼터링 표면들에 수직한 방향으로 연장되는 적어도 하나의 자기장을 발생시키는 영구 자석들; 타깃 홀더들을 구비한 영구 자석들을 수용하기 위해, 프레임 구조물 상에 제거 가능하게 장착되는 장치; 및 진공 용기 내의 스퍼터링 플라즈마 유닛의 유출구 공간 부근의 위치에 있는 기판 홀더를 포함한다. 프레임 구조물과 연계하여 타깃들의 배면과 자석들의 용기의 양자를 모두 냉각시키는 냉각 장치로 이뤄진 그러한 통합된 구성은 스퍼터링 장치의 콤팩트함을 향상시킨다.
일 양태에 있어서, 본 발명의 반도체 제조 시스템은 불활성 가스가 흡기 및 배기될 수 있는 진공 하우징; 및 시스템 내에 배치된 다수의 증착 챔버들을 포함한다.
상기 양태의 구현은 다음의 기재 내용 중 하나 이상에 의해 이루어진다. 증착 챔버 중의 하나는 대향 타깃 스퍼터링 장치이다. 증착 챔버는, 서로 대향하도록 배치되어 그 사이에 플라즈마 구역을 형성하기 위해 상기 진공 챔버의 대향하는 양 단부에 위치하는 2개의 타깃 플레이트들; 상기 플라즈마 구역에 걸쳐 반대 극성의 자극들이 서로 대향하도록 배치되어 상기 타깃 플레이트들 사이의 상기 플라즈마 구역에 자기장을 형성하기 위해 상기 타깃 플레이트들에 각기 인접하여 배치되는 2개의 자석들; 상기 플라즈마 구역에 인접하게 배치되어 합금 박막이 증착될 기판을 지지하기 위한 기판 홀더; 상기 기판 홀더에 연결된 역 바이어스 전원을 포함한다. 역 바이어스 전원은 DC 또는 AC 전력 공급원이다. 웨이퍼를 이동하기 위해 로봇암이 이용된다. 챔버 내에는 또한 마그네트론이 구비된다. 척 히터가 웨이퍼 위에 장착될 수 있다. 웨이퍼 이동을 위해 회전척이 사용된다. 회전척을 이동시키고 웨이퍼를 다수의 챔버에 노출시키기 위해 선형 모터가 이용될 수 있다. 각 챔버는 시준된 증착 패턴을 제공한다. 각 챔버는 각 챔버의 증착 공정 동안 개방되고 챔버가 증착 공정을 수행하지 않을 때는 닫혀지는 도어를 구비한다. 각 도어는 낙하 입자들을 포집하기 위한 방해판을 포함한다. 챔버들을 자석들을 공유한다. 하우징 펌프가 하우징으로부터 공기를 배출한다. 각 챔버는 또한 챔버 펌프를 포함한다. 따라서, 하우징으로부터 공기를 배출하기 위한 하우징 펌프와 각 챔버마다 하나씩의 챔버 펌프로 인해 서로 다른 또는 차동 펌프가 형성된다. 가변 전원이 타깃 플레이트들을 구동하는데, 가변 전원은 각 증착 공정에 맞게 조절된다.
다른 양태에 있어서, 본 발명에 따른 기판 상에 박막을 스퍼터링하는 방법은 각기 하나 이상의 타깃과 막 형성 표면 부분과 배면 부분을 구비한 기판을 구비하는 다수의 증착 챔버를 제공하는 단계; 막 형성 표면 부분이 기판 표면 부분에 수직하게 유도되는 자기장 내에 놓이도록 자기장을 생성하는 단계; 기판의 배면 부분에 역 바이어스를 거는 단계; 및 재료를 막 형성 표면 부분 상에 스퍼터링하는 단계를 포함한다.
본 발명의 장점은 다음과 같은 하나 이상의 것들을 포함한다. 박막 형성 중의 기판 온도가 대략 실온의 온도이고, 공정 소요시간이 짧다. 박막이 거의 전체 공정 내내 매우 낮은 온도에서 형성되기 때문에, 종래에 증착 방법을 사용하여 이전에 증착된 다른 소자들을 손상시킴이 없이 고집적 디바이스에 적용하여 다수의 소자를 구비한 부가의 층을 증착할 수 있다.
본 발명의 전술된 장점들과 특징들 및 다른 장점들과 특징들을 얻는 방식을 설명하기 위해, 간략하게 전술된 본 발명을 첨부 도면들에 도시되어 있는 본 발명 의 특정의 실시예들을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 그 첨부 도면들은 단지 본 발명의 대표적인 실시예들을 나타낸 것에 지나지 않기에 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 여겨져서는 안 된다는 이해 하에, 본 발명을 첨부 도면들을 사용하여 부가적으로 특정하여 상세하게 기술하고 설명하기로 한다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 반도체 제조 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 2는 도2장치의 예시적인 전자 분포도이며,
도 3은 FTS 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 4A-4C는 제2 반도체 제조 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이며,
도 4D는 제2 반도체 제조 장치의 다른 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 1의 시스템으로 제조된 예시적인 디바이스의 횡단면도의 SEM 이미지를 나타낸 도면이며,
도 6은 도 5의 SEM 이미지의 일부의 확대도이다.
이제, 첨부 도면들을 더욱 세밀하게 참조하면, 거기에는 반도체 처리 시스템의 구조도들 및 공정들의 논리 흐름도들이 도시되어 있는데, 그들 도면들을 검토함으로부터 더욱 쉽게 이해될 바와 같이, 저온에서 메모리 디바이스를 증착하는 시스템이 사용될 것이다.
도 1은 반도체 제조 장치의 일 실시예를 나타낸 것이다. 도 1에는 본 실시예의 반응기가 개략적으로 도시되어 있다. 반응기(10)는 전기적으로 접지된 금속 챔버(14)를 포함한다. 스퍼터링에 의해 코팅하려는 웨이퍼 또는 기판(22)은 타깃(16)과 대향하는 받침대 전극(24) 상에 지지된다. 그 받침대 전극(24)에는 바이어스 전원(26)이 접속된다. 바이어스 전원(26)은 절연 커패시터를 통해 받침대 전극(24)에 커플링된 RF 바이어스 전원인 것이 바람직하다. 그러한 바이어스 전원은 받침대 전극(24) 상에 수십 볼트 정도의 음의 DC 자기 바이어스(self bias)(VB)를 생성한다. 아르곤과 같은 공정 가스가 가스 공급원(28)으로부터 질량 흐름 제어기(30)를 통해, 그리고 거기서부터 가스 유입구(32)를 통해 챔버 내로 공급된다. 진공 펌프 시스템(34)은 펌핑 포트(36)를 통해 챔버를 펌핑한다.
FTS 유닛은 웨이퍼(22)와 대향하도록 위치되고, 다수의 자석들(102, 104, 106, 108)을 구비한다. 제1 타깃(110)은 자석들(102, 104) 사이에 위치되는 한편, 제2 타깃은 자석들(106, 108) 사이에 위치된다. 제1 및 제2 타깃들(110, 120)은 전자 한정 구역(130)을 형성한다. 전원(140)은 양 전하들이 제2 타깃(120)으로 끌어 당겨지도록 자석들(102 내지 108)과 타깃들(110, 120)에 접속된다. 동작 중에, 타깃들(110, 120)이 옆으로 위치된 일 실시예에서, 측 방향 타깃들(110, 120)에 대해 수직으로 위치되는 기판(150) 상에 입자들이 스퍼터링된다. 기판(150)은 타깃들(110, 120)의 평면들에 수직으로 배치된다. 기판 홀더(152)는 기판(150)을 지지한다.
타깃들(110, 120)은 2개의 직사각형 형상의 음극 타깃들이 서로 대향하여 그들 사이에 플라즈마 한정 구역(130)을 형성하도록 반응기(10) 내에 위치된다. 그러면, 대향 타깃들(110, 120)의 배면에 접촉되게 설치된 자석들에 의해 대향 타깃 평면들 사이의 공간의 외부를 수직으로 감싸는 자기장들이 발생한다. 대향 타깃들(110, 120)은 음극으로서 사용되고, 차폐 플레이트들은 양극으로서 사용되며, 그 양극/음극은 직류(DC) 전원(140)의 출력 단자들에 접속된다. 또한, 진공 용기와 차폐 플레이트들이 양극에 접속된다.
압력 하에서, 전원으로부터의 전력이 인가되면서 대향 타깃들(110, 120) 사이의 공간(130)에 스퍼터링 플라즈마가 형성된다. 자기장들은 대향 타깃들(110, 120)의 표면들과 수직한 방향으로 연장되는 주변 구역 둘레에서 발생하기 때문에, 대향 타깃들(110, 120)의 표면으로부터 스퍼터링되는 고 에너지 전자들이 대향 타깃들(110, 120) 사이의 공간 내에 한정되어 그 공간(130) 내에서 충돌에 의해 가스들의 이온화를 증대시킨다. 스퍼터링 가스들의 이온화 속도는 기판(22) 상에서의 박막들의 증착 속도에 상응하고, 그래서 전자들이 대향 타깃들 사이의 공간(130) 내에 한정됨으로 인해 고속 증착이 구현되게 된다. 기판(22)은 대향 타깃들(110, 120) 사이의 플라즈마 공간으로부터 절연되도록 배치된다.
플라즈마 공간으로부터의 플라즈마의 충돌 횟수가 매우 작고, 타깃 평면들로부터의 열 방사량이 매우 작기 때문에, 기판(22) 상에의 막 증착이 저온 범위에서 처리되게 된다. 전형적인 대향 타깃형의 스퍼터링 방법은 마그네트론(magnetron) 스퍼터링 방법에 비해 낮은 온도에서 고속 증착으로 강자성 재료들을 증착하는 우수한 특성들을 갖는다. 충분한 타깃 전압(VT)이 인가될 경우, 아르곤으로부터 플라즈마가 여기된다. 챔버 몸체(chamber enclosure)는 접지된다. 척 또는 받침대(24)로의 RF 전원(26)은 웨이퍼와 챔버 사이에 효과적인 DC "역 바이어스"를 일으 킨다. 그러한 바이어스는 음이므로, 저속 전자들을 반발시킨다.
도 2는 도 1의 장치에서의 예시적인 전자 분포를 나타낸 것이다. 전자 분포는 표준 맥스웰 분포 곡선을 따른다. 저 에너지 전자들은 2가지 특징들을 갖는다. 즉, 저 에너지 전자는 다수이고, 증착된 원자들과 비탄성 충돌을 하는 경향이 있어 결과적으로 증착 동안 비정질화된다. 고 에너지 전자들은 역 바이어스가 걸린 차폐물을 통해 나오지만, 현저한 에너지 전달 없이 원자들로부터 효과적으로 튀어나온다. 그러한 고 에너지 전자들은 결합들을 이루는 방식에 영향을 미치지 않는다. 특히, 이는 고 에너지 전자들이 원자들 근처에서 매우 적은 시간만을 보내는 반면에, 저 에너지 전자들이 원자들 가까이서 더 많은 시간을 보내어 결합을 이루는 것을 방해하기 때문이다.
양의 바이어스가 걸린 대형 차폐물의 존재는 플라즈마에, 특히 받침대 전극(24)에 밀접한 플라즈마에 영향을 미친다. 그 결과, 특히 RF 바이어스 전원에 의해 받침대(24) 상에 형성되는 DC 자기 바이어스는 종래의 대형 접지 차폐물에서보다 더 양으로 될 수 있다. 즉, DC 자기 바이어스가 전형적인 용도들에서 음으로 되는 것보다 덜 음으로 될 수 있다. 그러한 DC 자기 바이어스의 변화는 양의 바이어스가 걸린 차폐물이 플라즈마로부터 전자들을 고갈시킴으로써 플라즈마 및 그에 따른 받침대 전극을 더욱 양으로 되게끔 한다는 사실로부터 비롯된 것으로 여겨진다.
도 3은 FTS 시스템의 다른 실시예를 나타낸 것이다. 본 실시예에서는, 웨이퍼(200)가 챔버(210) 내에 위치된다. 웨이퍼(200)는 로봇 암(220)을 사용하여 챔 버(210) 내로 이동된다. 로봇 암(220)은 웨이퍼(200)를 웨이퍼 척(230) 상에 놓는다. 웨이퍼 척(230)은 척 모터(240)에 의해 이동된다. 하나 이상의 척 히터들(250)은 처리 동안 웨이퍼(200)를 가열한다.
부가적으로, 웨이퍼(200)는 히터(250)와 마그네트론(260) 사이에 위치된다. 마그네트론(260)은 고 효율 마이크로파 에너지원으로서의 역할을 한다. 일 실시예에서는, 마이크로파 마그네트론이 일정한 자기장을 형성하여 회전 전자 공간 전하를 생성한다. 그러한 공간 전하는 다수의 마이크로파 공진 공동들과 상호 작용하여 마이크로파 방사를 발생시킨다. 도 1의 발생기(26)와 같은 역 바이어스 발생기에 하나의 전기 노드(270)가 제공된다.
도 3의 시스템에서는, 2개의 타깃 플레이트들이 서로 대향되도록 챔버(210)의 내부 양단에 고정된 2개의 타깃 홀더들 상에 연결되어 배치된다. 타깃 홀더들 사이에 타깃 플레이트들의 표면과 거의 수직하게 자기장을 생성하도록 타깃 홀더들 내에 한 쌍의 영구 자석들이 수납된다. 웨이퍼(200)는 자기장(플라즈마 구역을 한정하게 될)에 밀접하게, 바람직하게는 그와 대향하도록 배치된다. 전압의 인가에 의해 2개의 타깃 플레이트들로부터 방출되는 전자들은 자기장 때문에 타깃 플레이트들 사이에 한정되어 플라즈마 구역을 형성하도록 불활성 가스의 이온화를 증진시킨다. 플라즈마 구역에 존재하는 불활성 가스의 양이온들은 타깃 플레이트 쪽으로 가속된다. 불활성 가스의 가속된 입자들 및 그 이온들에 의한 타깃 플레이트에 대한 포격은 플레이트를 형성하는 재료의 원자들이 방출되게끔 한다. 박막이 배치될 웨이퍼(200)는 플라즈마 구역 둘레에 놓이므로, 자기장에 의한 플라즈마 구역의 효 과적인 한정 때문에 그러한 고 에너지 입자들 및 이온들이 박막 평면에 대한 포격은 방지된다. 역 바이어스 RF 전원은 웨이퍼(200)와 챔버(210) 사이에 효과적인 DC "역 바이어스"를 일으킨다. 그러한 바이어스는 음이므로, 저속 전자들을 반발시킨다.
도 4는 제2 반도체 제조 장치의 일 실시예를 나타낸 것이다. 도 4의 시스템에서는, 다중 1차원 증착 공급원들(deposition sources)이 증착 챔버 내에 적층된다. 증착 공급원들의 적층은 웨이퍼 이동량을 감소시키면서 증착 균일성을 현저히 증대시킨다. 웨이퍼(300)는 이송 챔버(450)를 통해 이동하는 로봇 암(420)을 사용하여 챔버(410) 내에 삽입된다. 웨이퍼(300)는 그 웨이퍼 위에 위치되는 척 히터(들)(450)를 구비한 회전식 척(440) 상에 위치된다. 선형 모터(460)는 척을 다수의 증착 챔버들(470)을 통해 이동시킨다.
도 4B-4C는 증착 챔버(470)를 더욱 상세하게 도시하고 있다. 일 실시예에 따르면, 자석들은 챔버들 간에 공유된다. 기판으로의 개구부에 낙하 입자들과 기타 물질을 포집하기 위한 방해판(baffle)(480)을 구비하는 점에서, 챔버(470)는 시준형 디자인(collimated design)을 가진다. 일 구현예에서, 방해판(480)은 직선형 단부(straight edge)를 가진다. 다를 구현예에서는, 방해판(480)은 향상된 입자 포집을 위해 각진 단부(angled edge)를 가진다. 자석들(490)은 챔버(470)의 길이 방향으로 배치되어 챔버들 사이에 공유될 수 있다. 부가적으로, 시스템 펌프(34)(도 1 참조) 외에 각 챔버(470)가 펌프(도시되지 않음)를 구비한다. 따라서, 서로 다른 또는 차동의(differential) 펌프 시스템이 배치된다. 공통의 전원(500)이 각 증착단(deposition stages) 간에 공유된다.
증착 챔버 중의 하나는 대향 타깃 스퍼터링 장치이다. 증착 챔버는, 서로 대향하도록 배치되어 그 사이에 플라즈마 구역을 형성하기 위해 상기 증착 챔버의 대향하는 양 단부에 위치하는 2개의 타깃 플레이트들; 상기 플라즈마 구역에 걸쳐 반대 극성의 자극들이 서로 대향하도록 배치되어 상기 타깃 플레이트들 사이의 상기 플라즈마 구역에 자기장을 형성하기 위해 상기 타깃 플레이트들에 각기 인접하여 배치되는 2개의 자석들; 상기 플라즈마 구역에 인접하게 배치되어 합금 박막이 증착될 기판을 지지하기 위한 기판 홀더; 상기 기판 홀더에 연결된 역 바이어스 전원을 포함한다. 역 바이어스 전원은 DC 또는 AC 전력 공급원이다. 웨이퍼를 이동하기 위해 로봇암이 이용된다. 챔버 내에는 또한 마그네트론이 구비된다. 척 히터가 웨이퍼 위에 장착될 수 있다. 웨이퍼 이동을 위해 회전척이 사용된다. 회전척을 이동시키고 웨이퍼를 다수의 챔버에 노출시키기 위해 선형 모터가 이용될 수 있다. 각 챔버는 시준된 증착 패턴을 제공한다. 각 챔버는 각 챔버의 증착 공정 동안 개방되고 챔버가 증착 공정을 수행하지 않을 때는 닫혀지는 도어를 구비한다. 각 도어는 낙하 입자들을 포집하기 위한 방해판을 포함한다. 챔버들을 자석들을 공유한다. 하우징 펌프가 하우징으로부터 공기를 배출한다. 각 챔버는 또한 챔버 펌프를 포함한다. 따라서, 하우징으로부터 공기를 배출하기 위한 하우징 펌프와 각 챔버마다 하나씩의 챔버 펌프로 인해 서로 다른 또는 차동 펌프가 형성된다. 가변 전원이 타깃 플레이트들을 구동하는데, 가변 전원은 각 증착 공정에 맞게 조절된다.
도 4A-4B의 시스템은 다수의 일차원 스퍼터 증착 챔버들을 제공한다. 도 4C에 도시된 바와 같이 타깃 플레이트의 전압을 가변함에 의해 각 패턴이 조절될 수 있다. 각 챔버는 일련의 재료를 증착할 수 있다. 선형 모터(460)로 웨이퍼(300)를 이동함에 의해 2차원 커버리지가 얻어진다. 또한, 이 시스템은 동일한 챔버로 다층 증착을 수행할 수 있어서 오염을 최소화하고 증착 스루풋을 증가시킬 수 있다.
이제, 도 4D를 보면, 반도체 제조 장치의 제2 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서는, 척(500)이 챔버 내부에 위치된다. 척(500)은 웨이퍼(502)를 지지한다. 챔버는 진공 벨로즈(bellows)(510)를 구비한다. 척(500)은 웨이퍼(502)와 척(500)을 진자와 같은 방식으로 회전시키는 웨이퍼 회전자(520)에 의해 구동된다. 또한, 척(500)은 상하 이동을 제공하는 선형 모터(530)에 의해서도 구동된다. 다수의 공급원들(540 내지 544)은 웨이퍼(502) 상에 재료들의 증착을 행한다.
도 4D의 시스템은 균일한 증착을 위해 3개의 공급원들을 지나는 웨이퍼(502)의 선형 이동을 갖는다. 이 시스템은, 웨이퍼를 지지하고 진자가 진동할 때에 웨이퍼를 타깃으로부터 일정한 수직 거리를 둔 채로 유지시키기 위한 조인트된 진자를 구비한다. 측 방향 선형 암을 구비한 시스템에서는 척(500)이 육중하여 웨이퍼, 히터, RF 역 바이어스 회로를 지지하고, 암이 흔들리지 않도록 매우 두꺼운 지지 암을 필요로 하므로, 본 시스템은 측 방향 선형 암을 구비한 시스템보다 더욱 안정하다. 또한, 측 방향 선형 암을 구비한 시스템에서 선형 암은 공급원으로부터 떨어져 연장되어야 하므로 장비를 대형으로 만드는 결과를 가져왔을 것이다. 본 구현예에서는, 암이 척 아래에 착석되고, 그 결과 장비의 부품이 소형화되고, 아울러 암이 많은 중량을 지지할 필요가 없게 된다. 진자를 이용하면, 흔들릴 뿐 아니라 적어도 4피트의 장비 크기를 갖는 기다란 선형 암이 사용이 불필요해 진다. 척이 측방이 아니라 하방에서 지지되기 때문에, 진자가 웨이퍼를 훨씬 더 안정적으로 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 2차원 증착 커버 구역을 얻기 위한 공정이 다음과 같은 단계들로 이뤄진다:
사용자로부터 원하는 2차원 패턴을 받는 단계;
척을 선택된 증착 챔버로 이동시키는 단계;
2차원 패턴을 따라 선형 모터와 회전 척을 작동시키는 단계;
현 웨이퍼를 다음 증착 챔버로 이동시키는 단계; 및
다음 웨이퍼를 현 챔버 내에 이르게 하여 공정을 반복하는 단계.
도 5는 도 1의 시스템으로 제조된 예시적인 디바이스의 SEM 이미지를 나타낸 것인 한편, 도 6은 도 5의 SEM 이미지의 일부의 확대도이다. 도 5의 디바이스는 저온(400℃ 미만)에서 제조되었다. 도 5의 바닥에는 산화물 층(20㎚ 두께)이 있다. 산화물 층 위에는 본 경우에 티타늄 층(24㎚ 두께)인 금속 층이 있다. 그 금속 층 위에는 본 경우에 백금(Pt) 계면 층(약 5㎚)인 계면 층이 있다. 마지막으로, 결정질 PCMO 층(79㎚ 두께)이 상단에 형성된다. 본 층에 있는 입상물들(grains)이 바닥으로부터 상단 쪽으로 약간 기울어져서 연장되는 것을 볼 수 있다. 도 6은 Ti 금속 층, Pt 계면 층, 및 PCMO 입상물을 좀더 상세하게 나타내는 확대도 를 도시한 것이다.
1개의 역 바이어스 전원을 언급하였지만, 다수의 역 바이어스 전원들을 사용할 수 있다. 그러한 전원들은 서로 별개로 제어될 수 있다. 공급되는 전기 에너지들도 별개로 제어될 수 있다. 따라서, 형성될 박막 성분들을 매 번의 스퍼터링 배치 공정에서 용이하게 제어할 수 있게 된다. 또한, 대향 타깃형 스퍼터링 장치(FTS)의 사용에 의해, 막의 두께 방향으로 박막의 조성을 변경할 수 있다.
본 설명에서 채용된 각종의 용어들은 서로 맞바꿀 수 있는 것임을 알아야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 전술된 설명은 예시적인 것이지, 한정적인 것이 아니다. 당업자에게는, 본 명세서의 견지에서 추가의 수정들을 하는 것이 자명할 것이다.
본 발명을 단지 예시적인 것에 불과하지 한정적인 것으로 해석되어서는 안 되는 특정의 예들에 의해 설명하였다. 본 발명은 디지털 전자 회로 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로 구현될 수 있거나 그들을 조합시켜 구축될 수도 있다.
제조 장비를 제어하는 본 발명의 장치는 컴퓨터 프로세서에 의한 실행을 위해 컴퓨터로 판독 가능한 저장 디바이스에 유형적으로 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수도 있다. 또한, 본 발명의 방법 단계들은 입력 데이터를 동작시켜 출력을 발생시킴으로써 본 발명의 기능들을 수행하는 프로그램을 실행시키는 컴퓨터 프로세서에 의해 행해질 수도 있다. 적합한 프로세서들은 예컨대 범용 마이크로프로세서와 특수용 마이크로프로세서의 양자를 모두 포함한다. 컴퓨터 프로 그램 명령들을 유형적으로 구현하는데 적합한 저장 디바이스들은 온갖 형태들의 비휘발성 메모리들을 포함하는데, 그 비휘발성 메모리들은 비록 그에 한정되는 것은 아니지만 EPROM, EEPROM, 및 플래시 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들; 자기 디스크들(고정형, 플로피형, 및 삭제 가능형); 테이프와 같은 기타의 자기 매체들; CD-ROM 디스크들과 같은 광 매체들; 및 광자기 디바이스들을 포함한다. 전술된 것들 중의 어떠한 것이라도 특수 설계된 주문형 집적 회로들(ASICs) 또는 적절하게 프로그램된 필드 프로그램 가능 게이트 어레이들(FPGAs)로 보충되거나 그에 통합될 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태들을 첨부 도면들에 도시하여 본 명세서에서 설명하였지만, 당업자들에게는 그러한 바람직한 형태들의 변경들이 자명할 것이기 때문에 본 발명을 도시되어 설명된 그러한 특정의 형태들에 한정되는 것으로 해석해서는 안 된다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구의 범위 및 그 균등물에 의해 정해지게 된다.

Claims (20)

  1. 불활성 가스가 흡기 및 배기될 수 있는 진공 하우징; 및
    다수의 증착 챔버들을 포함하는 반도체 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증착 챔버들 중의 하나는 대향 타깃 스퍼터링 장치인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 증착 챔버는,
    서로 대향하도록 배치되어 그 사이에 플라즈마 구역을 형성하기 위해 상기 진공 챔버의 대향하는 양 단부에 위치하는 2개의 타깃 플레이트들;
    상기 플라즈마 구역에 걸쳐 반대 극성의 자극들이 서로 대향하도록 배치되어 상기 타깃 플레이트들 사이의 상기 플라즈마 구역에 자기장을 형성하기 위해 상기 타깃 플레이트들에 각기 인접하여 배치되는 2개의 자석들;
    상기 플라즈마 구역에 인접하게 배치되어 합금 박막이 증착될 기판을 지지하기 위한 기판 홀더;
    상기 기판 홀더에 연결된 역 바이어스 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 역 바이어스 전원은 DC 전원 또는 AC 전원인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    웨이퍼를 이동하기 위한 로봇암을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 챔버에 커플링된 마그네트론을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    웨이퍼 상에 장착된 척 히터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    웨이퍼를 이동하기 위한 회전척을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    회전척을 이동시키고 웨이퍼를 다수의 챔버에 노출시키기 위한 선형 모터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 각 챔버가 시준된 증착 패턴을 제공하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 각 챔버가 각 챔버의 증착 공정 동안 개방되고 챔버가 증착 공정을 수행하지 않을 때는 닫혀지는 도어를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 각 도어가 낙하 입자들을 포집하기 위한 방해판을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 챔버들이 자석들을 공유하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 하우징으로부터 공기를 배출하기 위한 하우징 펌프를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 각 챔버가 챔버 펌프를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    측방이 아니라 하방에서 지지되는 척을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    웨이퍼를 지지하고 진자가 진동할 때에 웨이퍼를 타깃으로부터 일정한 수직 거리를 둔 채로 유지시키기 위한 조인트된 진자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 시스템.
  18. 각기 하나 이상의 타깃과, 막 형성 표면 부분과 배면 부분을 구비한 기판을 구비한 다수의 증착 챔버들을 제공하는 단계;
    상기 막 형성 표면 부분이 상기 기판의 표면 부분에 수직하게 유도되는 자기장 내에 놓이도록 자기장을 생성하는 단계;
    상기 기판의 배면 부분에 역 바이어스를 거는 단계; 및
    재료를 상기 막 형성 표면 부분 상에 스퍼터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상에 박막을 스퍼터링하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    진자를 사용하여 웨이퍼를 진동시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상에의 박막 스퍼터링 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    측 방향이 아니라 오히려 하방에서 척을 지지하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 상에의 박막 스퍼터링 방법.
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