KR20090091293A - 세정된 기판 또는 추가 공정이 필요한 세정 기판의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

기판의 플라즈마 에칭-세정이 전자 소스 캐소드(5) 및 애노드 장치(7)를 포함하는 플라즈마 방전 장치에 의해 수행된다. 애노드 장치(7)는 한편으로 애노드 전극(9) 및 다른 한편으로 이와 전기적으로 격리된 제한틀(11)을 포함한다. 제한틀(11)은 기판 (21)의 영역(S) 쪽으로 향한 개구부(13)를 가진다. 전자 소스 캐소드(5)와 애노드 전극(9)은 전원(19)에 의해 전기적으로 공급되면 회로는 전기적으로 부유 전위로 동작된다.
플라즈마 방전, 에칭-세정, 애노드 전극, 전자 소스 캐소드, 부유 전위

Description

세정된 기판 또는 추가 공정이 필요한 세정 기판의 제조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING CLEANED SUBSTRATES OR CLEAN SUBSTRATES WHICH ARE FURTHER PROCESSED}
본 발명의 첫 번째 양상은 하나 이상의 세정된(cleaned) 기판, 특히 세정된 기판이 세정 전 및/또는 후에 가열 및/또는 코팅에 의하여 추가적으로 처리되는 세정된 커팅 공구 몸체(cutting tool bodies)에 관한 것이다.
이러한 세정된 기판을 제조하기 위한 세정 공정은 일반적으로 비-반응성 또는 반응성의 플라즈마 에칭이다. 본 발명의 첫 번째 양상에 따른 목적은, 세정될 기판 표면 영역의 인접부에 증가된 에칭-플라즈마 밀도를 제공하고, 또한 상기 표면 영역의 도드라지고 돌출된 부분에서 개선된 균일 세정을 이룩하며, 따라서 특히 공구 몸체 기판의 커팅 에지(cutting edge)에서 균일한 세정을 이룩하는 것이다.
본 발명의 첫번째 양상에 따른 이러한 목적은, 하나 이상의 세정된 기판 또는 이러한 세정된 기판의 추가적인 공정으로부터 얻어지는 기판의 제조 방법에 의하여 구현되며, 상기 방법은
● 반응공간을 구비하고 이온화될 가스를 수용하는 진공 챔버 내에서 하나 이상의 전자 소스 캐소드(electron source cathod)와 하나 이상의 애노드 전극을 구비하는 하나 이상의 애노드 장치(anode arrangement) 사이에 하나 이상의 플라즈마 방전을 형성하는 단계;
● 반응공간쪽으로 개방된 개구부를 구비하며 하나 이상의 애노드 전극을 포함하는 제한틀(confinement)에 의하여 애노드 장치 인접부에 전자 밀도 및 이에 의하여 이온 밀도를 증가시키는 단계;
● 제한틀 내부에 애노드 전극을 제공하고 애노드 전극에 인가된 전위(electric potential)와 상이한 전위로 제한틀을 동작하며, 이에 의하여 제한틀 내부 및 개구부 인접부에 증가된 이온 밀도를 집중(concentrating)시키는 단계;
● 적어도 평균 오버 타임 동안(at least averaged over time) 애노드 전극의 전위에 대하여 음 전위로 기판을 위치시키는 단계;
● 증가된 이온 밀도 영역 및 개구부 인접부에 노출된 기판의 세정될 표면 영역을 실질적으로 전자 소스 캐소드 보다 개구부에 더욱 밀착하게 소정의 세정 시간 동안 위치시키는 단계를 포함한다.
독일특허등록 DE 42 28 499호에 따르면 기판의 플라즈마 세정은 할로우(hollow) 캐소드와 할로우 캐소드를 마주하는 실질적으로 평평한 애노드 사이 및 방전축을 따라 플라즈마 방전을 형성함으로써 실현된다. 기판은 방전축과 멀리 떨어져 방전축을 따라서 위치한다.
일반적으로 플라즈마 방전에 관한 것이 추가적인 참고자료에 따르면, 미국특허 제5,294,322호와 일치하는 독일특허등록 DE 41 25 365에 증발 타겟과 애노드로서 진공 챔버 벽 사이에서 제1 전기 공급에 의해 제1 플라즈마 방전이 형성된다. 세정을 위하여, 증발 타겟과 기판 사이에 셔터가 위치한다. 제2 애노드 전극은 U-형상이며, 세정을 위하여 진공 챔버 벽에 대하여 애노드 전위로 제2의 추가적인 전기 공급에 의해 동작된다. 제3 전기 공급을 통하여, 기판은 전술한 벽에 대하여 캐소드 전위로 동작된다.
미국특허 제5,503,725호에 추가적인 관심이 주어진다.
본 발명에 따르면, 일 구현예에서 전술한 플라즈마 방전은 전자 소스 캐소드에 대한 애노드 전극의 전압 UAC이 아래와 같은 저압 방전(a low voltage discharge)으로 생성된다.
20 V ≤ UAC ≤ 100 V 이고, 또 다른 구현예에서
35 V ≤ UAC ≤ 70 V 이다.
[정 의]
본 명세서 및 청구범위에서, 전압, 전류 또는 전위값 등이 기술되며 이러한 값은 "평균 제곱근, root mean square" 값이다(RMS). 이러한 RMS의 정의를 위하여 Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/ROOT MEAN SQUARE를 참조한다.
또 다른 구현예에서, 애노드 전극 및 전자 소스 캐소드는 부유 전위(floating electric potential)로 동작되는 전원 회로에 의해 동작된다.
따라서, 오직 하나의 전기 공급이 사용되며, 정의된 전위차에서 전자 소스 캐소드는 단지 하나의 애노드 전극, 즉 전술한 제한틀 내의 애노드 전극만을 "마주한다(sees)".
추가적인 전기 공급에 의하여 전술한 제한틀이 애노드 전극의 전위와는 상이한 소정의 조절 가능한 전위로 구동될 수 있음에도 불구하고, 일 구현예에서 전술한 제한틀은 부유 전위로 동작된다.
따라서, 전술한 제한틀은 금속 또는 유전체 물질의 몸체를 가지며, 적어도 표면의 일부는 금속으로 이루어진다. 이것은 또한 유전체 물질일 수 있다.
일 구현예에서, 전술한 제한틀의 내부 공간은 적어도 한 단면이 실질적으로 U-형상이 되도록 선정된다. 애노드 전극은 전술한 단면의 U-형상 내부 공간의 바닥을 따라 바닥에서 이격되어 제공된다.
또한 일 구현예에서, 전술한 U-형상 단면의 내부 공간은 전술한 단면을 횡단하여 채널을 형성한다.
또 다른 구현예에서, 애노드 전극은 전자 소스 캐소드에 대하여 DC 및 중첩 펄스(superimposed pulse)로 전기적으로 공급된다. 따라서, 한편으로는 전술한 제한틀 내부와 인접부에 높은 플라즈마 밀도를 발생시키는 것이 가능하며, 다른 한편으로는 제한틀 및 애노드 전극이 가열되는 것을 조절적으로 제한한다.
또 다른 구현예에서, DC 값, DC 값에 대한 펄스 진폭, 펄스 반복 진동수, 펄스 폭 또는 듀티 사이클, 펄스 형상 중 적어도 하나가 조절될 수 있다. 따라서, 일 구현예에서 전술한 펄스 반복 진동수는
0.2 Hz ≤ f ≤ 200 KHz로 선정된다.
본 발명의 방법에 다른 또 다른 구현예에서, 제한틀의 내부 공간은 적어도 한 단면이 실질적으로 U-형상이 되도록 선정되며, 애노드 전극이 전술한 단면의 U-형상 내부 공간의 바닥을 따라 바닥에서 이격되어 제공되며, 애노드 전극은 넓이 WAN을 가지며 제한틀 내부 공간의 바닥은 WCO 의 넓이를 가지며, 이들의 값은 다음과 같이 선정된다.
WAN ＜ WCO ≤ : WAN + 2 DSD.
DSD는 진공 챔버에서 본 방법의 동작 조건 하의 암흑부 거리(Dark Space Distance)이다.
따라서 이러한 동작 조건하에 진공 챔버 내의 총 압력이 0.1 Pa 에서 10 Pa 사이에서 암흑부 거리는 약 0.5 mm 에서 10 mm이다. 총 압력 0.1 Pa 에서 3 Pa을 위하여 DSP는 대략 1 mm 에서 10 mm이다.
플라즈마 방전이 발생하는 두 전극 표면의 전방에는 당업자에게 "전극 암흑부(electrode dark space)"로 알려진 공간이 형성된다. 전극 표면에 대해서 실질적으로 수직인 이 전극 암흑부 크기는 암흑부 거리(dark space distance)이다. 실질적으로 이 공간을 가로질러 전위의 전극 강하가 존재하는데, 플라즈마 전위와 전극 표면 전위 사이에 존재한다. 따라서, 전극 암흑부를 가로지르는 전위의 전극 강하에 따라 발생하는 전기장에 의하여 하전된 입자가 가속되는 곳이 실질적으로 이 공간을 가로지르는 곳이다.
또 다른 구현예에서, 제한틀의 U-형상 내부 공간의 다리 L의 크기는 다음과 같이 선정된다.
0.5 WAN ≤ L ≤ 1.5 WAN
또 다른 구현예에서, 세정될 기판의 표면 영역은 제한틀 개구부에 의해서 형성되는 평면(plane)에서 거리 d 만큼 떨어져 위치하며, d는 다음과 같이 선정된다.
2 cm ≤ d ≤ 10 cm.
본 발명의 방법에 따른 또 다른 구현예에서, 애노드 전극은 전자 소스 캐소드에 대하여 애노드 표면 단위 면적당 전류밀도가 적어도 0.5 A/㎠가 되도록 공급된다. 따라서 이러한 전류 밀도의 상한은 애노드 장치에 설치된 가열 제한 수단(heat-up limiting measure)의 효율에 의하여 일차적으로 제한된다.
또 다른 구현예에서, 전술한 전자 소스 캐소드에 대한 애노드 전극에 의한 전기 공급에 의하여 50 V 에서 100 V 사이(상한 및 하한 포함)의 애노드 전압 강하가 형성된다. 이에 의하여, 애노드 암흑부를 가로질러 애노드 전극쪽으로 전자가 높게 가속되며, 애노드 암흑부에 존재하는 가스 분자의 높은 이온화 속도를 유발한다.
일 구현예에서, 적어도 하나의 전자 소스 캐소드가 오직 실질적으로 전자만을 생성하도록 선정된다. 이러한 소스는 말하자면 핫(hot) 필라멘트 소스이거나 할로우 캐소드 소스일 수 있다. 포지티브 이온 충격에 의하여 이러한 캐소드가 물질 입자(mterial particle)를 방사하는 것을 배제할 수 없기 때문에, 이러한 소스는 "실질적으로" 오직 전자만을 방사하는 것으로 정의된다.
또 다른 구현예에서, 적어도 하나의 전자 소스 캐소드가 전자 및 소스 물질(source material)을 방사하는 캐소드로 선정된다. 이 경우에, 기판의 코팅은 제어가능한 이동식 셔터에 의하여 방지된다. 따라서, 이러한 전자 소스 캐소드는 스퍼터링 타겟, 즉 비-마그네트론 또는 마그네트론 스퍼터링 타겟 또는 아크 증발 타겟에 의하여 형성될 수 있다. 따라서, 각각의 타겟은 본 발명에 따른 세정을 위하여 배타적으로 전술한 제한틀 내의 애노드 전극하고만 동작된다.
또 다른 구현예에서, 기판은 DC, DC+AC 또는 AC 바이어스 전위에 의하여 동작되며, 따라서 바람직하게는 중첩 펄스를 가지는 DC 전위로 동작된다.
본 발명의 방법에 따른 또 다른 구현예에서, 기판은 적어도 다음과 같은 공정 단계의 적어도 하나 이상에 의하여 추가적으로 처리된다.
● 전자 소스 캐소드로서 전자와 소스 물질을 방사하는 캐소드를 선정하고 상기 캐소드에서 애노드 전극으로의 금속 입자의 흐름이 단지 제한될뿐 방지되지 않는 금속 이온 에칭 세정;
● 전술한 애노드 전극이 디스에이블되고 기판이 전자 소스 캐소드에 대하여 애노드 전극으로 동작되는 가열(heating);
● 코팅.
따라서, 코팅 단계에 있어서, 전자 소스 캐소드가 스퍼터링 소스 또는 아크 증발 소스의 타겟에 의하여 형성될때마다, 세정 공정 동안에 제한틀과 함께 애노드 전극이 상기 타겟 캐소드에 대하여 애노드로 작용하며, 반면 코팅 단계 동안에는 제한틀과 함께 애노드 전극이 디스에이블되고 특정한 애노드로서 즉 진공 챔버의 벽이 스퍼터링 캐소드 또는 아크 증발 캐소드에 대하여 애노드로 작동한다.
사실 코팅 모드는 다른 기술로 수행될 수도 있다.
a) 전자 소스 캐소드가 물질을 방사하고 애노드 전극은 디스에이블된다. 그 대신 전자 소스 캐소드를 포함하는 물질 소스(material source)에 특정한 애노드가 인에이블된다.
b) 전자 소스 캐소드가 물질을 방사하고, 애노드 전극은 계속해서 인에이블된다. 이러한 코팅 공정은 이온 플레이팅과 유사하다.
c) 캐소드는 실질적으로 오직 전자만을 방사하고, 애노드 전극은 디스에이블된다. 코팅 가스 즉 메탄 또는 아세틸렌 또는 이들의 혼합물과 같은 탄소 함유 가스가 유입되고, 이들 가스가 애노드 전극 근처에서 깨어저 열려 코팅 물질 즉 다이아몬드-유사 카본(DLC, diamond-like carbon)이 증착된다. 이러한 기술은 기본적으로 PECVD(plasma enhanced chemical vapour deposition)와 동일하다.
d) 전자 소스 캐소드는 전자와 물질을 방사한다. 애노드 전극이 인에이블된다. 코팅 가스 또는 반응성 가스가 진공 챔버로 유입되는 입구가 있다.
e) 전자 소스 캐소드 및 전술한 아드 모두가 디스에이블된다. 분리된 코팅 물질 소스가 인에이블된다.
또 다른 구현예에서, 진공 챔버 내에 보조 애노드 전극이 제공된다. 세정, 금속 이온 에칭, 가열 또는 코팅 등 기판 처리 공정 중 활성화되었던 애노드 전극의 동작이 1차 타임 스팬 동안에 디스에이블되고 보조 애노드 전극을 인에이블링시키는 것으로 대체됨으로써, "교란" 아크(disturbing arcing)를 의미하는 아크 발생(arcing)이 방지되거나 진행하는 것이 방지된다.
따라서, 그 기간 중 보조 애노드가 공정 애노드의 작동을 대체하는 1차 타임 스팬은 상기 1차 타임 스팬 전, 후의 2차 타임 스팬보다 짧게 선정되며 2차 타임 스팬 기간동안 기판 처리 공정이 수행된다.
또 다른 구현예에서, 방근 설명한 보조 캐소드 동작의 구현예를 떠나서, 기판 처리 공정 중 활성화되는 애노드 전극이 애노드 장치의 애노드 전극이며 따라서 전술한 제한틀과 협동하며, 보조 애노드 전극은 실질적으로 애노드 장치보다 전자 소스 캐소드에 인접하여 위치한다. 또 다른 구현예에서, 전술한 1차 타임 스팬 동안 기판 공정 애노드 전극에서 보조 애노드로 스위칭하는 것이 다음과 같은 모드의 적어도 하나에 의하여 제어된다.
● 방지 모드(prevention mode)에서, 스위칭이 정기적으로 즉 처리공정 기간 동안 주기적으로 타이머-제어 됨;
● 제한 모드(limiting mode)에서, 아크가 방지되지는 않으나 아크 탐지에 의하여 신속하게 탐지되며 추가적인 진행이 공정 애노드 전극에서 보조 애노드로 아크가 시작되는 것이 탐지되면 바로 스위칭함으로써 디스에이블 됨.
방금 설명한 바람직하지 않은 아크로 발생하는 공정 손상 방지의 더욱 일반적인 태양을 고려하면, 기판 플라즈마 공정에 참여하는 한 쌍의 전극 중 하나가 비교적 짧은 제1 타임 스팬 동안 디스에이블되며, 그 동작은 보조 전극이 인에이블링되어 대체된다. 이러한 아크 손상 방지의 일반적인 접근은 그 자체로 진보성이 있는 본 발명의 두번째 양상으로 고려되며 하나 이상의 기판을 진공 플라즈마 방전 프로세싱할 때 바람직하지 않은 아크의 발생으로 인한 공정 손상의 방지 방법을 포함한다. 여기에서, 플라즈마는 2개 이상의 전극의 참여하에 발생하며, 이 방법은 2개 이상의 전극 중 하나를 디스에이블시키고 그 대신 1차 타임 스팬 전, 후의 2차 타임 스팬보다 매우 짧은 1차 타임 스팬 동안 보조 전극을 인에이블시키는 것을 포함한다.
위에서 기술한 본 발명의 첫번째 양상에 따른 모든 구현예들에서, 특정한 구현예와 상치되지만 않는다면 모든 구현예들이 둘, 셋 또는 그 이상 결합될 수 있다.
본 발명의 첫번째 양상에서 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진공 처리 장치는,
● 내부에 반응 공간을 구비하는 진공 챔버;
● 전자 소스 캐소드, 애노드 장치 및 기판 이송대(substrate carrier)를 포함하고, 전자 소스 캐소드 및 애노드 장치의 애노드 전극은 전원을 통하여 동작가능하게 서로 연결되는(operationally inter-connected) 플라즈마 방전 장치를 포함하고;
● 애노드 장치는 반응 공간쪽으로 개방되고 애노드 전극을 수용하는 내부 공간을 구비한 제한틀을 포함하고;
● 제한틀은 애노드 전극과 전기적으로 격리되어 장착되며;
● 기판 이송대는 이송대 위에서 기판 표면 영역이 제한틀 개구부에 인접하여 실질적으로 전자 소스 캐소드보다 개구부에 가깝게 위치하도록 진공 챔버 내에 장착되며, 추가로 기판을 전기 바이어싱 소스에 동작가능하게 연결한다.
상호 배치되지 않으면 둘, 셋 또는 그 이상이 결합할 수도 있는 이러한 장치의 다른 구현예가 본 발명의 일부로 청구항 25 내지 40으로 특정된다.
본 발명은 실시예 및 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 진공 처리 장치 및 본 발명의 제조 방법에 따른 동작에 대한 개략도이다.
도 2는 도 1에 따른 장치에 적용할 수 있는 애노드 장치의 일 구현예의 개략 사시도이다.
도 3은 도 1 또는 2의 구현예의 플라즈마 방전 전극에 인가되는 방전 전류의 서로 다른 시간 경과를 도시한다.
도 4a는 본 발명에 따른 장치 및 방법에 적용되는 제1 타입 전자 소스 캐소드의 개략도이다.
도 4b는 본 발명에 따른 제2 타입 전자 소스 캐소드의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 두번째 양상에 따른 진공 챔버에서의 플라즈마 프로세스 및 바람직하지 않은 아크로 인한 공정 손상 방지를 도시한다.
도 6은 보다 상세한 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 제조 방법의 수행, 에칭-세정 모드 동작에 대한 개략도이다.
도 7은 금속 이온 에칭 모드에서 동작되는 도 6에 따른 장치 및 방법의 개략도이다.
도 8은 기판 가열 모드에서 동작되는 도 6 또는 도 7에 따른 장치 및 방법의 개략도이다.
도 9는 기판 코팅 모드에서 동작되는 도 6 내지 도 8에 따른 장치 및 방법의 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 세정 기판의 제조 방법 및 본 발명에 따른 진공 세정 장치의 주요부를 도시한다. 펌핑 장치(3)에 의하여 배기되는 진공 챔버(1)에는 전자 소스 캐소드(5) 및 애노드 장치(7)가 제공된다. 전자 소스 캐소드(5)는 진공 챔버(1)의 반응공간(R)으로 전자를 방출한다. 애노드 장치(7)는 애노드 전극(9) 및 제한틀(confinement,11)을 포함한다. 제한틀(11)은 반응공간(R)쪽으로 개구부(13)를 가지는 내부공간(inner space)의 경계를 한정한다. 애노드 전극(9)은 제한틀(11)의 내부공간에 제공되며, 제한틀(11)과 전기적으로 절연된다. 제한틀(11)은 금속 및/또는 유전 물질로 이루어지며, 일 구현예에서 제한틀(11)의 적어도 내부 표면은 금속으로 이루어진다. 제한틀(11)은 부유전위(a floating potential) Φf 1 에서 동작된다. 어떤 응용을 위하여, 제한틀은 도 1에서 점선(17)으로 도시된 바와 같이 진공용기의 벽에 대하여 소정의 또는 가변의(a predetermined or adjustable) 전위로 동작될 수 있다. 전자 소스 캐소드(5)와 애노드 전극(9)은 전원(19)에 의해 전기가 공급되며, 전원은 도 1에 도시된 바와 같이 극성을 가지는 DC 성분을 포함하는 신호를 생성한다.
전자 소스 캐소드(5)에 의해 생성된 전자는 전자 소스 캐소드(5)의 방출면에서 애노드 전극(9)쪽으로 전기장에 의해 추진된다. 어떤 경우에나 애노드 전극(9)의 전위와 상이한 전위로 작동되는 제한틀(11) 때문에, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 제한틀(11) 내부 및 개구부(13) 근처에 전자 밀도의 증가를 가져온다.
작업 가스 Gc1, 즉 아르곤, 크립톤, 크세논(Xenon) 또는 이들의 혼합물이 진공챔버(1) 내로 유압되며 전자 충격에 의하여 이온화된다. 반응성 세정이 행하여질때마다 추가적으로 반응성 가스 즉, 질소, 수소, 산소 또는 이들의 혼합물이 챔버(1) 내로 유입된다.
제한틀(11) 내부 및 개구부(13) 근처에 전자 밀도의 증가로 인하여, 상기 지역에서 작업 가스의 이온화율 증가를 가져오며, 반응성 에칭-세정의 경우에는 반응성 가스의 활성화 증가를 가져온다. 표면 영역(S)이 세정될 기판(21)은 제한틀(11)의 개구부(13)에 인접하여 표면(S)을 개구부(13)쪽으로 향하고 기판 이송대(22) 위에 위치하며, 따라서 그 지역 증가된 밀도의 플라즈마에 노출되게 된다. 제한틀(11)에 의하여 증가된 플라즈마 밀도가 표면쪽으로 "집중"되게 되며, 반응성 이거나 비-반응성이거나 간에 에칭 속도의 증대를 가져온다. 기판(21)은 플라즈마 전위에 대하여 네거티브인 전위로 기판 이송대(22)를 통하여 동작된다. 이는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 전원(23)에 의하여 진공챔버 벽의 전위에 대해 음 전위로 이송대(22)를 동작함으로써 달성된다.
도 1의 구현예에서 제한틀(11)의 일부로 제공되는 공급 커넥션(15)의 보호 튜브(25)뿐 아니라 제한틀(11)의 내부 표면도 진공챔버 내의 선정되고 지배적인 동작 조건에서 많아야 암흑부 거리(dark space distance, DSD)만큼 애노드 전극(9) 및 공급 커넥션(15)으로부터 이격된다. 전기 공급선 관통 튜브(25)는 진공 챔버 벽으로부터 전기적으로 격리되며 제한틀(11)의 전위와 같다.
제한틀(11)의 내부 공간은 x/y 평면상의 단면이 U 형상이며, 애노드 전극(9)은 U 형상의 바닥과 다리(legs)로부터 최대 암흑부 거리 DSD 많큼 이격되어 U 형상의 바닥 근처에 위치한다.
전극 장치(7)가 실질적으로 사각형 외곽 형태의 개구부로 구성될 수 있음에도 불구하고 도 2에 도시된 구현예에서 애노드 장치는 도 1의 x/y 평면을 가로질러 z 방향으로 선형으로 연장될 수 있다. 따라서 제한틀(11a)의 U 형상 측면뿐만 아니라 애노드 전극(9a)도 선형으로 연장된다. 도 2의 구현예에 따른 애노드 전극(9a)은 보호 튜브(25a)를 통하여 전기가 공급된다.
도 2의 5a에서 개략적으로 도시된 바와 같이 하나 이상의 전자 소스 캐소드가 제공될 수 있다. 제한틀(11, 11a) 내부 및 개구부(13, 13a) 근처에서 전자 밀도의 증가 따라서 플라즈마 밀도의 커다란 증가를 이루기 위하여 애노드 전극 단위 표면 당 방전 전류 밀도는 적어도 0.5 A/㎠로 선정되어야 한다. 따라서, 애노드 암흑부를 건너서 대략 50V에서 100V의 애노드 전압 강하를 가져오며, 이는 이온화 효과 또는 반응성 가스에서는 활성화 효과와 함께 애노드 전극쪽으로 높은 전자 가속을 유발한다.
적어도 그와 같은 애노드 전압 강하가 존재한다는 표시는 챔버 벽에 대한 애노드 전극의 전위차가 약 10V - 85V인 것이다.
그럼에도 불구하고, 이러한 전자 충돌로 애노드 전극은 열적으로 많은 부하를 받으며 이는 특별한 처방을 필요로 한다. 사실, 적용 가능한 방전 전류 밀도의 상한을 결정하는 것은 애노드 전극(9, 9a)의 열적 부하와 대처 수단의 효율이다. 애노드 전극으로부터 과도한 열을 제거하기 위하여 애노드 전극(9, 9a)내에 채널을 설치하고 이 채널을 통하여 열 운반 물질을 공급하는 것이 명백히 가능함에도 불구하고, 이러한 접근은 제조상의 복잡함과 비용 문제를 야기한다.
적극적인 애노드 전극의 냉각 없이 전술한 높은 방전 밀도 및 기판에서의 빠른 에칭 속도와 함께 높은 플라즈마 밀도를 얻기 위하여, 공급 소스(19)는 DC 바이어스 전류 및 중첩 펄스(superimposed pulse)로 작동된다. 전자 소스 캐소드(5, 5a)와 애노드 전극(9, 9a) 사이의 저압 방전인 플라즈마 방전은 도 3에 도시된 바와 같이 DC 바이어스 전류에 중첩 펄스 전류로 작동된다. 도 3에 7개략적으로 도시된 바와 같이 중첩된 전류는 DC 바이어스 값에 대하여 하나의 극성이거나 양쪽의 극성일 수 있으며, 두 경우 모두 선정된 형상을 가지며 따라서 스펙트럼일 수 있다. 일 구현예에서, 중첩 펄스의 펄스 반복 진동수, DC 바이어스 값에 대한 단일 또는 양극 펄스 진폭, 듀티 사이클 따라서 펄스 폭과 형상 중 적어도 하나가 선정되거나 조절될 수 있다. 따라서, 애노드 장치 인접부, 제한틀(11, 11a) 내부와 인접부에서의 플라즈마 밀도가 조절될 수 있다.
또 다른 구현예 및 도 1에 도시된 바와 같이, 전자 소스 캐소드(5)와 애노드 전극(9) 사이의 저압 방전은 자기장 H에 의하여 형상이 조절될 수 있으며, 자기장은 개략적으로 도시된 바와 같이 코일 장치(27)에 의하여 발생된다. 이러한 조절 가능한 자기장에 의하여 전자 소스 캐소드(5)와 애노드 전극(5) 사이의 플라즈마 임피던스를 조절 가능하게 되며, 그 결과 기판 영역(S)이 노출된 부분의 플라즈마 밀도를 조절하게 된다. 이러한 자기장 H에 의하여 에칭 세정되는 기판(21)의 표면 영역(S)을 따라 에칭 속도 분포를 조절하고 변경하는 것이 가능하게 된다.
지금까지 전자 소스 캐소드(5)를 단지 전자를 제공하는 것으로만 기술하였다. 그럼에도 불구하고, 두가지 타입의 전자 소스 캐소드(5)가 이용될 수 있다. 첫번째 타입은 핫(hot) 필라멘트 캐소드 또는 할로우(hollow) 캐소드 전자 소스로 거의 전적으로 전자만을 방출한다. 도 4a는 가열 전류 I로 가열되는 핫 필라멘트 소스로 대표되는 첫번째 타입의 전자 소스를 개략적으로 도시한다. E는 저압으로적용되는 전자 소스 캐소드(5)와 애노드 전극(9, 9a) 사이의 전기장을 표시한다. 두번째 타입의 전자 소스 캐소드(5)는 전자에 추가하여 소스 물질을 반응 공간으로 방출한다. 이러한 소스는 마그네트론 스퍼터 소스, 아크 증발 소스를 포함하는 스퍼터 소스이다. 이러한 타입의 전자 소스 캐소드가 도 4b에 마그네트론 스퍼터 소스로 개략적으로 도시되었다. 본 발명에 따라 제조될 기판이 단지 에칭-세 정만 하는 것이면 첫번째 타입의 전자 소스 캐소드가 사용될 수 있다. 다른 한편으로, 만일 기판이 세정 전 및/또는 후에 추가적인 공정 즉 층(layer) 시스템에 의한 코팅을 거치는 것이면 두번째 타입의 전자 소스 캐소드(5)를 사용하는 것이 유리하다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 이러한 두번째 타입의 전자 소스 캐소드(5)를 사용하는 경우에는 캐소드 표면으로부터 기판(21)상으로의 물질의 흐름을 차단하는 도시된 바와 같은 클로즈(close) 위치와 이러한 흐름을 가능하게 하는 오픈 위치 사이를 움직일 수 있는 제어가능한 이동식 셔터(29)가 제공될 수 있다. 가스 이온 에칭-세정 동작 모드에서 셔터(29)는 클로즈 위치이다. 현재까지 기술한 에칭-세정을 위하여, 그 타입에 관계없이 전자 소스 캐소드(5)와 함께 작동하는 유일한 애노드는 애노드 전극(9, 9a)이다. 전술한 에칭 기술 및 특히 애노드 장치(7)의 개념에 의하여, 기판상에서 매우 빠른 에칭 속도를 달성할 수 있다. 이에 의하여, 높은 밀도의 플라즈마가 기판 표면 영역에 "집중"된다. 도 2에 도시된 바와 같이 애노드 장치를 선형으로 연장하고 기판을 애노드 장치에 대하여 이동 가능하게 함으로써, 에칭-세정되는 기판 표면을 따라서 매우 우수한 에칭 속도 밀도 분포를 나타낸다. 에칭 효과는 기판 표면을 따라서 균일하게 분포하며 또한 이러한 표면의 함입부 안쪽 및 돌출부를 따라서도 균일하게 분포한다. 따라서, 기판이 커팅 에지(cutting edge)을 가지는 공구 몸체인 경우에 이러한 에지면도 균일하게 에칭된다.
도 1에서와 같이, 전자 및 이온 충돌에 의한 열적 부하뿐만 아니라 기판 영 역(S) 상의 에칭 속도를 추가적으로 조절하기 위하여, 바이어싱 소스(23)가 DC 또는 DC와 DC 및 중첩된 단일 또는 양극 펄스를 둘러싸는 AC로 작동된다. DC 및 중첩 펄스로 바이어싱이 행하여질 때마다, 펄스 반복 진동수, 펄스 폭 따라서 듀티 사이클, 단일 또는 양극 펄스 진폭 및 펄스 형상 중 적어도 하나가 기판 영역(S) 상의 특정한 스퍼터 세정 효과의 최적화를 위하여 조절될 수 있다.
전자 소스 캐소드(5)와 애노드 전극(9,9a) 사이의 플라즈마 방전을 "저압" 플라즈마 방전으로 부를 수 있다고 전술되었다. 비록 이러한 용어가 당업자에게는 완벽하게 이해되지만, "저,low"의 의미가 명확하게 정의되지는 않았다. 이는 방전 전류 밀도 및 애노드 전극 표면으로부터 유래하는 방전 전압 및 방전 전류와 같은 아래에 열거된 동작 변수에 의하여 명확하게 된다.
금일 추천된 다음과 같은 동작 변수들을 예시할 수 있다.
● 반응 공간에 노출된 애노드 전극 표면 :
도 2에 도시된 바와 같이 y 방향으로의 폭(WAN) : 8 cm
도 2의 z 방향으로의 길이 : 60 cm
WAN은 z 방향으로의 기판의 크기 및 기판 양 끝에서 5 cm 내지 10 cm 초과하는 애노드 전극 길이로부터 보다 일반적으로 결정된다.
● 전자 소스 캐소드 5a : 2 아크 증발 타겟
● 각 타겟 및 애노드 전극 사이의 방전 전류 : 200 A
그 결과 애노드 전극 9a 의 노출 표면에서의 전류 밀도 : 0.83 A/㎠
● 제한틀 :
U 형의 바닥 크기 WCO : 8 cm + 2 x DSD
U 형의 다리 길이 L : 0.5 WAN 에서 1.5 WAN
부유 전위에서 동작.
제한틀 개구부(13)와 기판 영역(S) 사이의 거리 d (도 1 참조) :
2 cm ≤ d ≤ 10 cm, 바람직하게는
4 cm ≤ d ≤ 6 cm.
제한틀 U 형상의 다리 L의 길이 변화에 의하여 에칭 속도 분포가 조절될 수 있음.
● 에칭 가스 :
작업 가스(working gas) : 아르곤, 크립톤, 크세논 또는 이들의 혼합물
반응성 에칭 가스 : 질소, 수소, 산소 또는 이들의 혼합물.
● 총 동작 압력 : 0.1 Pa - 10 Pa, 바람직하게는 0.1 Pa - 3 Pa(모든 제한 포함)
● 전자 소스 캐소드와 애노드 전극 사이의 방전 저압 UAC :
20 V ≤ UAC ≤ 100 V, 바람직하게는
35 V ≤ UAC ≤ 70 V
이는 애노드 전극과 진공 챔버 벽 사이에 10 에서 85 V 사이의 전위차, 따라 서 바람직한 실시예에서는 20 에서 50 V 사이의 전위차를 가져옴.
● 펄스 반복 진동수 f : 0.2 Hz ≤ f ≤ 200 KHz
● 기판을 따라서 에칭 분포의 조절 및/또는 플라즈마 임피던스 따라서 즉 주어진 방전 전압 UAC 에서의 공정 속도 조절을 위하여 자기장 H 가 설치됨.
● 기판의 바이어싱 : 10 V - 2000 V의 DC, 보다 상세하게는
- 에칭 세정용 60 V - 1000 V,
- 금속 이온 에칭용 600 V - 2000 V,
- 코팅용 10 V - 300 V,
따라서 0 Hz - 500 KHz, 바람직하게는 50 Hz - 300 KHz의 반복 진동수를 가지는 중첩 펄스.
지금까지 본 발명에 따른 세정된 기판의 제조 및 그러한 공정을 수행하는 장치에 대한 첫번째 양상에 대하여 기술하였다.
도 5에 의하여 본 발명의 두번째 양상이 기술되며, 이는 그 자체로 진보성이 있으나 지금까지 첫번째 양상으로 기술된 세정된 기판의 제조 방법과 최적적으로 결합될 수 있다.
도 5에서 상기 두번째 양상은 가장 일반화된 형태로 도시된다. 진공 챔버 (100)내에서 한쌍의 플라즈마 방전 전극(102,104)이 플라즈마 방전을 발생시키기 위하여 전기공급 소스(110)에 의하여 동작된다. 일반적으로, 전극(102,104)의 하나는 스퍼터링 캐소드, 아크 증발 캐소드, 할로우 캐소드, 핫 필라멘트 캐소드 등 일 수 있다. 또한 일반적으로 "캐소드" 및 "애노드"라는 표현은, 만일 전극 쌍이 AC 이고 따라서 특히 RF 공급일 경우에는 정의되어 있지 않거나 단지 각각의 전극 표면에서 스퍼터링 대 에칭의 비율로 정의된다. 따라서, 당업자에게 자명한 바와 같이 즉 RF 에칭 챔버에서와 같이 하나 또는 심지어 두개의 전극이 적어도 진공 챔버 벽의 부분으로 이루어질 수 있다.
처리될 기판(106)이 제공되며 진공 챔버(100)에서 바이어싱 소스에 의해 바이어스된다. 그럼에도 불구하고 일반적인 양상으로 당업자에게 자명한 바와 같이 기판(102,104)은 전극 중 하나에 증착될 수 있다.
이러한 일반적인 공정에서, 애노드와 스퍼터링 소스 타겟 사이 또는 전극(102,104) 중 어느 하나와 기판(106) 사이에서와 같이, 전극(102,104) 사이에서의 바람직하지 않은 아크가 고려되어야 한다. 명백히, 전극(102,104)이 동시에 아크 증발 소스로 정의되는 경우에는 전극 사이의 아크는 바람직한 아크이나, 전극 중 어느 하나와 기판(106) 사이의 아크는 바람직하지 않다.
본 발명의 두번째 양상에서, 바람직하지 않은 아크에 의한 공정 손상이 방지되어야 한다. 이것은 바람직하지 않은 아크에 관련된 전극(102 또는 104)을 각각의 보조 전극으로 스위칭함으로써 달성할 수 있다. 이와 같이, 도 5에 따르면, 보조 전극 102AUX 이 제공된다. 스위칭 유닛 T에 의하여, 방전 공급 소스(110)가 전극(102)에서 보조 전극(102AUX)으로 스위치된다. 이것은 정기적으로, 즉 전술한 아크를 방지하기 위하여 기판(106)의 플라즈마 처리 공정 중 주기적으로 행하여지거 나 또는 아크가 공정이 시작할 때 탐지되면 공급 소스(110)가 스위치된다. 어떠한 경우에나, 공정 전극 즉 전극 102의 동작에서 각각의 보조 전극 즉 전극 102AUX 에 의한 동작은 짧은 1차 타임 스팬, 즉 1차 타임 스팬의 전후에 걸친 2차 타임 스팬보다 매우 짧은 시간 동안 행해진다. 전극(102,104) 사이의 아크는 당업자에게 공지의 방법 즉 공급 루우프(112)에서 방전 전류를 모니터링함으로서 탐지할 수 있다.
따라서, 어떤 전극을 보조 전극으로 스위치할 것인가는 설계 및 응용의 문제이다. 즉, 두개의 전극(102,104)이 스퍼터 타겟과 각 스퍼터링 소스의 애노드에 의해 구현되는 경우에는 보조 애노드보다는 보조 캐소드가 제공된다. 만일 도 5에서, 교란 아크가 두개의 전극(102,104) 중 어느 하나와 기판(106) 사이에서 발생하면 이는 바이어스 회로 전류(114)를 모니터링함으로써 탐지될 수 있으며, 전류 버스트 극성(current burst polarity)을 분석함으로써 전극(102,104) 중 어떤 전극이 기판에 아크를 발생하는가를 탐지할 수 있다. 이 경우에, 각각의 관련된 전극(102 또는 104)을 그 보조 파트너로 스위치한다.
도 5를 참조하여 설명하였던 본 발명의 두번째 양상의 일반적인 개념을 떠나, 지금까지 본 발명의 첫번째 양상 즉 에칭 세정으로 설명되었던 도 1로 다시 돌아온다.
도 5와 함께 일반적으로 설명되었던 바람직하지 않은 아크로 인한 공정 손상의 방지는 도 1로 설명되는 구현예에서도 완벽하게 적용될 수 있음은 명백하다.
따라서, 도 1에 따르면 전자 소스 캐소드(5)에 인접하여 링 애노드로 이루어진 보조 애노드 9AUX 가 제공된다. 아크를 방지하여야 할 때마다 또는 발생한 아크를 디스에이블하여야 할 때마다, 애노드(9)는 스위칭 유닛 T에 의하여 보조 애노드(9AUX)로 대체된다. 스위칭 유닛 T의 동작은 타이밍 유닛(30)으로부터의 타임 컨트롤에 의하여 수행되거나 아크 탐지에 의하여 개시된다. 아크 탐지는 탐지 유닛(32)으로 개략적으로 도시된 바와 같이 기판 바이어스 루우프에서의 전류를 모니터링함으로써 수행된다. 유닛(32)의 출력은 싱글- 또는 멀티-펄스 발생 유닛(34)을 작동시키며 바람직하게는 여기에서 펄스 길이가 조절된다. 스위칭 유닛(T)은 도 1과 관련하여 개략적으로 도시된 바와 같이, 타이머 유닛(30) 또는 펄스 발생 유닛(34) 또는 이 둘에 의하여 제어된다. 따라서, 아크 방지는 타이머 유닛(30)의 제어하에 구현될 수 있으며, 만일 타이머 유닛(30)의 제어에도 불구하고 아크가 발생하는 경우에는 아크 탐지 제어는 비상(emergency) 제어로 적용될 수 있다.
이와 같이, 도 5에서 설명된 일반적인 아크 방지 방법은 도 1 내지 4와 함께 설명된 세정 기술과 결합하여 매우 적합하게 적용될 수 있다.
도 6에는, 기판으로서 다수의 공구 몸체(a multitude of tool body as substrates)를 처리하기 위한 진공 장치가 도시된다. 도 6에 개략적으로 도시된 장치는 전술한 특정 종류의 기판의 도 1 또는 도 2의 구현예와 함께 실시될 수 있는 하나의 구현예이다. 이것은 도 5 및 도 1을 참고하여 설명한 아크 처리 방법을 채용한다.
도 6 및 도 1의 구현예의 비교를 쉽게 하기 위하여 대응하는 부분에는 동일한 부호를 사용한다.
배출 포트(3a)를 구비한 진공 챔버(1) 내에 아크 증발 타겟 캐소드(6)로 이루어진 전자 소스 캐소드(5)가 제공된다. 이것 대신에 전술한 두번째 타입의 전자 소스 캐소드 즉 열 방출 캐소드 또는 스퍼터 타겟 캐소드가 제공될 수도 있다.
애노드 장치(7)는 제한틀(11 또는 11a)뿐 아니라 애노드 전극(9)을 포함한다. 제한틀(11,11a)은 금속이며 부유 전위로 동작된다.
제한틀(11,11a)은 각각 개구부(13,13a)를 구비한다. 스위칭 유닛(T2)뿐만 아니라 스위칭 유닛(T1) 및 공급 커넥션(15)을 통하여, 애노드 전극(9,9a)은 아크 증발 타겟 캐소드(6)에 대하여 공급 소스(19)로부터 공급된다. 기판(21a)은 모터 드라이브(24)에 의하여 M 축 주위를 회전하는 기판 이송 캐러셀(carousel,22) 상에 지지된다. 캐러셀(22) 상에서 기판(21a), 커팅 공구 몸체는 스위칭 유닛(T3)을 통하여 바이어싱 공급 유닛(23)에 의하여 소정의 전위로 동작된다.
자기장 H가 코일 장치(27)에 의하여 발생된다. 스퍼터링 타겟 캐소드(6)는 제어가능한 이동식 셔터(29)에 의해 캐러셀(22)상의 기판(21a)으로부터 차폐된다(도 4b 참조). 아크 증발 타겟 캐소드(6)에 인접하여 보조 애노드(9AUX)가 제공된다. 구조적 크기 및 동작 변수와 관련하여 도 1의 구현예에서 전술한 것이 동일하게 적용된다. 도 6의 구현예에서는, 다른 동작 모드로 동작될 수 있으며 이는 이어서 설명될 것이다. 도 6에 도시된 동작 모드는 에칭-세정 모드이며, 작업 가스 및 반응성 가스가 각각의 가스 유입구 GC1 를 통하여 유입된다. 에칭-세정 모드에서, 애노드(9,9a)는 스위칭 유닛(T1) 및 스위칭 유닛(T2)을 통하여 공급 소스(19)의 양극에 접속되며, 따라서 음극은 아크 증발 타겟 캐소드(6)에 접속된다. 기판 이송 캐러셀(22) 및 그 위의 기판(21a)이 스위칭 유닛(T3)을 통하여 바이어싱 소스(23)의 음극에 접속되며, 따라서 양극은 진공 수용실(1)의 벽에 접속된다. 각각의 드라이브(미도시)에 의하여 제어가능하게 구동되는 이동식 셔터(21)는 클로즈되며, 스퍼터링 타겟 캐소드(6)에서 스퍼터된 소스 물질이 회전 캐러셀(22) 상의 기판(21a)에 도달하는 것을 방지한다.
이러한 동작 모드에서, 전자 소스로 작용하는 아크 증발 타겟 캐소드(6)와 애노드 전극(9,9a) 사이에 저압 플라즈마 방전이 작동되며, 도 1과 관련하여 기술하였듯이 작업 가스 또는 가능하게는 활성화된 반응성 가스에 의하여 회전 캐러셀(22) 상의 기판(21a)이 에칭된다. 도 1과 관련하여 설명하였듯이, 아크 탐지 또는 보다 일반적으로 아크 손상 방지가 유닛(30,34) 및 탐지 유닛(32)에 의하여 수행되며, 스위칭 유닛(T1)이 적시에 즉 주기적으로, 및/또는 센서 유닛(32)이 아크가 발생하려고 하는 것을 탐지할 때마다 작동된다. 이러한 제어된 동작에 의하여 도 1의 스위칭 유닛(T)과 유사하게 스위칭 유닛(T1)이, 애노드 전극(9,9a) 대신에 아크 증발 타겟 캐소드(6)에 대하여 보조 전극(9AUX)이 작동되는 것을 가능하게 한다.
도 7은 제 2 동작 모드로 동작되는 도 6과 관련하여 기술되었던 금속 이온 에칭 또는 세정 모드의 구현예를 도시한다.
여기에서, 셔터(29)는 부분적으로 오픈되어 금속 아크 증발 타겟 캐소드(6)에서 금속 입자 또는 이온이 기판 표면에 도달할 수 있도록 한다. 따라서, 회전 캐러셀(22) 상의 기판(21a)의 에칭이 금속 이온 충격에 의하여 추가적으로 수행된다. 아크 손상의 방지가 도 6과 관련하여 설명되었던 바와 같이 수행된다.
도 8은 제 3 동작 모드 즉 히팅 모드로 동작되는 도 6의 구현예를 도시한다. 스위칭 유닛(T3)에 의하여 애노드 전극(9,9a)의 동작이 디스에이블되며, 회전 캐러셀(22) 상의 기판(21a)이 스위칭 유닛(T3) 및 스위칭 유닛(T2)을 통하여 아크 증발 타겟 캐소드(6)의 애노드로서 공급 소스(19)의 양극(positive pole)으로 스위치된다. 셔터(21)는 클로즈된다. 따라서 기판(21a)이 전자 충돌에 의하여 가열된다. 가열 속도는 공급 소스(19)를 적절히 조절함으로써 제어된다. 아크 손상 방지가 억제될 수 있다.
도 9는 기판 코팅 모드로 동작되는 도 6의 구현예를 도시한다. 여기에서, 아크 증발 타겟 캐소드(6)는 통상의 스퍼터링 소스의 일부로 작동되며, 진공 수용실(1)의 벽이 애노드로서 작용한다. 이는, 스위칭 유닛(T5, T2)을 통하여 구현된다. 아크 증발 타겟 캐소드(6)의 애노드로 작용하는 이전의 애노드 전극(9,9a) 즉 에칭-세정 또는 금속 에칭-세정 모드의 애노드 전극은 디스에이블된다.
손상 방지시마다 보조 전극이 활성화되며, 이러한 보조 전극(9AUX)을 캐소드에 대하여 표준 전극(9,9a)이 동작되는 전위와는 상이한 전위로 동작하는 것이 바 람직하다. 도 6의 사선으로 표시된 바와 같이 이는 보조 전극(19AUX)을 채용함으로써 구현될 수 있다.

Claims (40)

  1. 하나 이상의 세정된 기판 또는 이러한 세정 및 세정 전 및/또는 후에 추가적인 공정을 거치는 기판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은
    - 반응공간을 구비하고 이온화될 가스를 수용하는 진공 챔버내에 하나 이상의 전자 소스 캐소드와 하나 이상의 애노드 전극을 구비하는 하나 이상의 애노드 장치 사이에 하나 이상의 플라즈마 방전을 형성하는 단계;
    - 상기 반응공간쪽으로 개방된 개구부를 구비하며 상기 하나 이상의 애노드 전극을 포함하는 제한틀에 의하여 상기 애노드 장치 인접부에 전자 밀도 및 이에 의하여 이온 밀도를 증가시키는 단계;
    - 상기 제한틀 내부에 상기 애노드 전극을 제공하고, 상기 애노드 전극에 인가된 전위와 상이한 전위로 상기 제한틀을 운전하여, 이에 의하여 상기 제한틀 내부 및 상기 개구부 인접부에 증가된 이온 밀도를 집중시키는 단계;
    - 적어도 평균 오버 타임 동안 상기 애노드 전극의 상기 전위에 대하여 음 전위로 상기 기판을 위치시키는 단계; 및
    - 상기 기판의 세정될 표면 영역을 소정의 세정 시간 동안 상기 증가된 이온 밀도 영역 및 상기 개구부 인접부에 노출되도록 실질적으로 상기 전자 소스 캐소드보다 상기 개구부에 더욱 가까이 위치시키는 단계를 포함하는 기판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 방전은 전자 소스 캐소드에 대한 애노드 전 극의 전압 UAC가 아래와 같은 저압 방전으로 선정되는 방법:
    20 V ≤ UAC ≤ 100 V , 바람직하게는
    35 V ≤ UAC ≤ 70 V.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 애노드 전극과 상기 전자 소스 캐소드는 부유 전위로 동작되는 전원 회로에 의하여 상호 전기적으로 공급되는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제한틀을 부유 전위로 동작하는 것을 포함하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제한틀의 내부 공간은 적어도 한 단면이 실질적으로 U-형상이 되도록 선정되며, 상기 애노드 전극이 상기 단면의 U-형상 내부 공간의 바닥을 따라 바닥에서 이격되어 제공되는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 내부 공간은 상기 단면을 횡단하여 채널을 형성하도록 선정하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 전극은 상기 전자 소스 캐소드에 대하여 DC 및 중첩 펄스에 의하여 전기적으로 공급되는 방법.
  8. 제7항에 있어서, DC 값, 상기 DC 값에 대한 상기 펄스의 진폭, 펄스 반복 진동수, 펄스 폭 또는 듀티 사이클, 펄스 형상 중 적어도 하나가 조절가능한 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 펄스의 펄스 반복 진동수 f는 0.2 Hz ≤ f ≤ 200 KHz로 선정되는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제한틀의 내부 공간은 적어도 한 단면이 실질적으로 U-형상이 되도록 선정되며, 상기 애노드 전극이 상기 단면의 상기 U-형상 내부 공간의 바닥을 따라 바닥에서 이격되어 제공되며, 상기 애노드 전극은 상기 평면에서 넓이 WAN을 가지며, 상기 제한틀의 상기 내부 공간의 상기 바닥은 WCO 의 넓이로 선정되며, 여기에서
    WAN ＜ WCO ≤ : WAN + 2 DSD 이고,
    DSD는 상기 진공 챔버에서 상기 방법이 동작되는 조건에서의 암흑부 거리(Dark Space Distance)인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제한틀의 내부 공간은 적어도 한 단면이 실질적으로 U-형상이 되도록 선정되며, 상기 애노드 전극이 상기 단면의 상기 U-형상 내부 공간의 바닥을 따라 바닥에서 이격되어 제공되며, 상기 애노드 전극은 상기 평면에서 넓이 WAN을 가지며, 상기 제한틀의 상기 U-형상 내부 공간의 다리(legs)는 길이 L을 가지며, 여기에서 L은
    0.5 WAN ≤ L ≤ 1.5 WAN 인 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세정될 기판의 상기 표면은 상기 개구부 단면에서 거리 d 만큼 떨어져 위치하며, d는 2 cm ≤ d ≤ 10 cm로 선정되는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 상기 전자 소스 캐소드에 대하여 애노드 전극 단위 표면 당 전류 밀도가 적어도 0.5 A/㎠가 되도록 상기 애노드 전극에 전기적으로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 50 V 에서 100 V 사이(상한 및 하한 포함)의 애노드 전압 강하를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 애노드 전극과 진공 챔버의 벽 사이에 10 V 에서 85 V 사이(상한 및 하한 포함)의 전위차를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 전자 소스 캐소드는 실질적으로 오직 전자만을 방사하는 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 소스 캐소드는 전자 및 소스 물질을 방사하는 캐소드로 선정되며, 소스 물질에 의한 상기 기판의 코팅은 셔터에 의하여 방지되는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 DC, DC+AC 또는 AC 바이어스 전위에 의하여 동작되며, 바람직하게는 중첩 펄스를 가지는 DC 전위로 동작되는 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 다음과 같은 공정 단계의 적어도 하나에 의하여 추가적으로 처리되는 방법.
    - 금속 이온 에칭-세정 : 상기 전자 소스 캐소드를 전자와 소스 물질을 방사하도록 선정하고 상기 캐소드에서 상기 애노드 전극으로의 소스 금속 입자의 흐름을 부분적으로 방지,
    - 가열 : 상기 애노드 전극을 디스에이블하고 상기 기판을 상기 전자 소스 캐소드에 대하여 애노드 전극으로 동작.
    - 코팅.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 챔버 내에 보조 애노드 전극을 제공하고, 기판 처리 공정 중 활성화되었던 애노드 전극의 동작을 1차 타임 스팬 동안 디스에이블시키고 상기 1차 타임 스팬 동안 상기 보조 애노드 전극을 인에이블시킴으로써 아크가 발생되는 것을 방지하거나 아크의 진행을 방지하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 1차 타임 스팬은 상기 1차 타임 스팬 전 및 후의 2차 타임 스팬보다 짧은 방법.
  21. 제20항에 있어서, 기판 처리 공정 중 활성화되는 상기 애노드 전극이 상기 애노드 장치의 애노드 전극으로 선정되고, 상기 보조 애노드 전극은 실질적으로 상기 애노드 장치보다 상기 전자 소스 캐소드에 인접하여 위치하는 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 공정 중 활성화된 상기 애노드 전극의 동작을 상기 보조 애노드 전극으로 대체하는 것은 다음과 같은 모드의 적어도 하나에 의하여 제어되는 방법.
    - 방지 모드 : 반복적으로 적기에 타이머-제어,
    - 제한 모드 : 아크-탐지 제어.
  23. 2개 이상의 전극 사이에서 플라즈마가 발생하는 진공 플라즈마 방전 프로세스로 하나 이상의 기판을 처리할 때 바람직하지 않은 아크의 발생으로 인한 공정 손상을 방지하는 방법에 있어서, 1차 타임 스팬의 전 또는 후의 2차 타임 스팬보다 매우 짧은 상기 1차 타임 스팬 동안 상기 2개 이상의 전극 중 하나를 디스에이블시키고 그 대신 보조 전극을 인에이블시키는 방법.
  24. - 내부에 반응 공간을 구비하는 진공 챔버; 및
    - 전자 소스 캐소드, 애노드 장치 및 기판 이송대를 포함하고, 상기 전자 소스 캐소드 및 상기 애노드 장치의 애노드 전극은 전원을 통하여 동작가능하게 서로 연결되는 플라즈마 방전 장치를 포함하고;
    - 상기 애노드 장치는 상기 반응 공간 쪽으로 개구부가 형성된 내부 공간을 구비하며 상기 애노드 전극을 수용하는 제한틀을 포함하고;
    - 상기 제한틀은 상기 애노드 전극과 전기적으로 격리되어 장착되며;
    - 상기 기판 이송대는 상기 이송대 위에서 기판 표면 영역이 상기 개구부에 인접하여 실질적으로 상기 전자 소스 캐소드보다 상기 개구부에 가깝게 위치하도록 상기 진공 챔버 내에 장착되며 추가로 상기 기판을 전기 바이어싱 소스에 동작가능하게 연결되도록 되어 있는 진공 처리 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 애노드 전극과 상기 전자 소스 캐소드 및 상기 공급 소스를 수용하고 상기 애노드 전극 및 상기 전자 소스 캐소드를 상호 연결하는 회로는 전기적으로 부유 방식(floating manner)으로 동작되는 진공 처리 장치.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 제한틀은 제한틀 바이어싱 소스에 연결된 하나이며 전기적으로 부유로 장착되는 진공 처리 장치.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제한틀의 내부 공간은 적어도 한 단면이 실질적으로 U-형상이며, 상기 애노드 전극이 상기 단면의 U-형상 내부 공간의 바닥을 따라 바닥에서 이격되어 장착되는 되는 진공 처리 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 내부 공간은 상기 단면을 횡단하여 채널을 형성하는 진공 처리 장치.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 소스는 중첩 펄스를 가지는 DC 발생 소스인 진공 처리 장치.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제한틀의 내부 공간은 적어도 한 단면이 실질적으로 U-형상이며, 상기 애노드 전극이 상기 단면의 상기 U-형상 내부 공간의 바닥을 따라 바닥에서 이격되어 위치하며, 상기 애노드 전극은 상기 평면에서 넓이 WAN을 가지며, 상기 제한틀의 상기 내부 공간의 상기 바닥은 WCO 의 넓이로 선정되며, 여기에서
    WAN ＜ WCO ≤ : WAN + 2 DSD 이고,
    DSD는 장치가 동작되는 조건에서의 암흑부 거리인 진공 처리 장치.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제한틀의 내부 공간은 적어도 한 단면이 실질적으로 U-형상이며, 상기 애노드 전극이 상기 단면의 상기 U-형상 내부 공간의 바닥을 따라 바닥에서 이격되어 장착되며, 상기 애노드 전극은 상기 평면에서 넓이 WAN을 가지며, 상기 제한틀의 상기 U-형상 내부 공간의 다리는 길이 L을 가지며, 여기에서 L은
    0.5 WAN ≤ L ≤ 1.5 WAN 인 진공 처리 장치.
  32. 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 이송대는 상기 진공 챔버 내에서 상기 표면 영역이 상기 개구부 단면에서 거리 d 만큼 떨어져 위치하도록 장착되며, d는 2 cm ≤ d ≤ 10 cm인 진공 처리 장치.
  33. 제24항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 전자 소스 캐소드는 실질적으로 오직 전자만을 방사하는 진공 처리 장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 전자 소스 캐소드는 학 필라멘트 캐소드 및 할로우 캐소드 중 어느 하나인 진공 처리 장치.
  35. 제24항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자 소스 캐소드는 상기 반응 공간 쪽으로 전자 및 소스 물질을 방사하고, 상기 전자 소스 캐소드와 상기 작업편 이송대 사이에 이동식 셔터를 추가로 포함하며, 상기 셔터는 상기 캐소드의 방사 표면을 감싸는 클로즈 위치에서 상기 캐소드의 상기 표면에서 떨어진 오픈 위치로 구동되어 이동하는 진공 처리 장치.
  36. 제35항에 있어서, 상기 전자 소스 캐소드는 스퍼터링 또는 아크 증발 타겟인 진공 처리 장치.
  37. 제24항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 에칭 세정 장치이며 상기 에칭 세정 장치는 다음의 동작 모드로 추가적으로 동작되는 진공 처리 장치.
    - 금속 이온 에칭-세정 모드 : 상기 전자 소스 캐소드는 전자와 소스 물질을 방사하며 상기 캐소드와 상기 기판 이송대 사이의 셔터에 의해 단지 부분적으로 감싸짐.
    - 가열 모드 : 상기 애노드 전극이 상기 공급 소스에서 떨어지고, 상기 기판 이송대가 상기 전력 공급 소스를 통해 상기 전자 소스 캐소드에 연결됨.
    - 코팅 모드.
  38. 제24항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진공 챔버 내에 보조 애 노드 전극 및 1차 타임 스팬 전 및 후의 2차 타임 스팬보다 매우 짧은 1차 타임 스팬 동안 상기 애노드 전극 대신 상기 보조 전극을 인에이블시키는 제어된 스위칭 유닛을 추가로 포함하는 진공 처리 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 보조 전극은 상기 애노드 장치보다 상기 전자 소스 캐소드에 훨씬 인접하여 위치하는 진공 처리 장치.
  40. 제38항 또는 제39항에 있어서, 상기 스위칭 유닛은 타이머 출력 및 아크 탐지 유닛 출력의 적어도 하나에 연결되는 진공 처리 장치.
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