KR20110010780A - 마이크로파를 이용한 회전식 ｐｖｄ - Google Patents

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Abstract

개시된 발명은 PVD 또는 IPVD에서 이온화를 개선시키기 위한 동축 마이크로파 안테나를 이용한다. 동축 마이크로파 안테나는 전력 공급부에 속하여 있는 스퍼터링 캐소드 또는 타겟에 인접하여 균질하게 플라즈마 밀도를 증가시킨다. 동축의 마이크로파 소스는 전자기적인 파동 횡단 전자기(TEM) 방식으로 생성시킨다. 본 발명은 스퍼터링을 더 증가시키기 위하여 스퍼터링 캐소드 또는 타겟에 인접한 자전관을 이용한다. 더욱이, 값 비싼 타겟 물질의 더 높은 활용을 위하여, 타겟은 이용 효율성을 향상시키기 위하여 회전할 수 있다. 타겟은 유전 물질, 금속 또는 반도체를 포함한다. 타겟은 또한 타겟이 주위를 회전하는 중심 축에 대하여 실질적으로 대칭인 단면을 가진다. 타겟은 실질적으로 원형 또는 환형 단면을 가질 수 있다.

Description

마이크로파를 이용한 회전식 ＰＶＤ{MICROWAVE-ASSISTED ROTATABLE ＰＶＤ}
글로우 방전 박막 증착 공정은 산업 응용 분야 및 물질 연구, 특히 새로운 진보된 물질을 개발하는데에, 광범위하게 이용되고 있다. 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD)이 일반적으로 트렌치 또는 홀 내로 물질을 증착하는 것에 대하여 우수한 성능을 나타낸다고 하더라도, 물리 기상 증착(hysical vapor deposition; PVD)이 그 단순성 및 낮은 비용 때문에 더 바람직하다. PVD에서, 자전관 스퍼터링이 종종 바람직한데, 이는 자전관 스퍼터링이 약 수백 배 증가된 증착 속도를 가질 수 있으며, 자전관을 사용하지 않는 스퍼터링보다 약 수백 배 낮은 요구 방전 압력을 가지기 때문이다. 불활성 가스, 특히 아르곤이 타겟 물질과 반응하지 아니하기 때문에 스퍼터링 작용기로서 일반적으로 이용된다. 음의 전압이 타겟에 인가될 때에, 양으로 하전된 아르곤 이온 같은 양 이온이 타겟을 때리며 원자를 녹 아웃(knock out)시킨다. 2차 전자 또한 타겟 표면으로부터 분출된다. 자기장은 타겟에 가까운 2차 전자를 추출할(trap) 수 있으며, 2차 전자는 불활성 가스와의 더 많은 이온화 충돌을 유발할 수 있다. 이는 타겟에 인접한 플라즈마의 이온화를 향상시키며 더 높은 스퍼터링 속도를 야기한다. 이것은 또한 플라즈마가 더 낮은 압력으로 유지될 수 있다는 것을 의미한다. 종래의 자전관 스퍼터링에서, 타겟으로의 전력을 증가시킴으로써 또는 타겟으로부터의 거리를 감소시킴으로써 더 높은 증착 속도가 달성될 수 있다. 그러나, 단점은 자기화된(magnetized) 플라즈마는 플라즈마 밀도의 더 큰 변화를 가지기 쉽다는 것인데, 이는 자기장의 길이가 거리에 따라 현저하게 다양하기 때문이다. 이러한 비 균일성은 넓은 영역에서 증착의 문제를 야기할 수 있다. 또한, 종래의 자전관 스퍼터링은 상대적으로 낮은 증착 속도를 가진다.
증착 기술과는 달리, PVD에서 이온 또는 원자의 에너지는 일반적인 표면의 결합 에너지와 비교될 수 있다. 이온 또는 원자의 에너지는 차례로 원자 모빌리티 및 표면 화학 반응 비율이 증가하는데 도움을 주어, 에피택셜(epitaxial) 성장이 감소된 온도에서 일어날 수 있도록 하며 화학적으로 안정한 물질의 합성이 달성되도록 한다. 활동적인 원자 또는 이온을 이용함으로써, 혼합물 형성이 더 쉽게 달성될 수 있다. 만약 증착 물질이 이온화된다면 더 큰 이점이 달성될 수 있다. 이러한 경우, 필름 혼합(intermixing), 마이크로 구조의 나노 또는 마이크로 단위에의 변경 및 준안정(metastable) 상의 생성을 제어하기 위하여, 이온은 요구되는 에너지로 가속될 수 있으며 전기장 또는 자기장을 이용함으로써 방향이 안내될(guided) 수 있다. 중성자보다 이온의 형태로 증착 플럭스를 달성할 수 있다는 중요성 때문에, 스퍼터링되는 물질을 이온화시키고 이후에 이온을 기판 방향으로 지도하기 위하여, RF 바이어스를 이용하여 기판 상에 생성되는 플라즈마 쉬스(sheath)를 이용함으로써, 여러 새로운 이온화된 물리 기상 증착(IPVD) 기술이 개발되어 왔다.
원자의 이온화는 높은 플라즈마 밀도를 요구하며, 이는 증착 원자가 활동적인 전자에 의하여 이온화되는 일 없이 탈출하는 것을 어렵게 한다. 전기 용량적으로 생성되는 플라즈마는 대개 매우 약간 이온화되며, 이는 낮은 증착 속도를 유발한다. 더 밀도가 높은 플라즈마는 전도성의 방전을 이용함으로써 생성될 수 있다. 유도 결합 플라즈마는 용량 생성 플라즈마와 비교하여 거의 100배 더 높은 1011ions/cm3의 플라즈마 밀도를 가질 수 있다. 전형적인 유도 이온화 PVD는13.56MHz의 RF 소스와 함께 내부 코일을 이용함으로써 생성되는 유도 결합 플라즈마를 이용한다. 이러한 기술의 문제점은 약 100eV의 에너지를 가지는 이온이 코일에 충격을 주며, 코일을 침식시키고, 이후에 증착에 좋지 않게 영향을 미치는 스퍼터링 오염물질을 생성시킨다는 것이다. 또한, 이온의 높은 에너지는 기판에의 손상을 유발할 수 있다. 내부 ICP 코일과 관련된 문제를 해결하기 위하여 외부 코일을 이용함으로써 약간의 개선이 이루어지고 있다.
플라즈마 밀도를 증가시키기 위한 또 다른 기술은 마이크로파 주파수의 소스를 이용하는 것이다. 저주파수에서, 전자기적 파동은 플라즈마 내로 전파되지 않고 대신에 반사되는 것으로 알려져 있다. 그러나 전형적인 마이크로파 주파수와 같은 높은 주파수에서, 전자기적 파동은 효과적으로 플라즈마 전자의 직접적인 가열을 가능하게 한다. 마이크로파가 플라즈마 내로 에너지를 주입시킬 수 있기 때문에, 플라즈마를 이온화시키기 위한 충돌이 일어날 수 있으며 이는 더 높은 플라즈마 밀도가 달성되도록 한다. 일반적으로, 마이크로파를 주입시키기 위하여 혼(horn)이 이용되거나 마이크로파를 챔버 내로 유입시키기 위하여 작은 스터브(stub) 안테나가 스퍼터링 캐소드에 인접한 진공 챔버 내에 위치된다. 그러나, 이러한 기술은 플라즈마 생성을 개선하는 데에 도움을 줄 수 있는 균질성을 제공하지 못한다. 이는 또한 스퍼터링 캐소드의 도움 없이 스스로 방전을 유지할 수 있는 충분한 플라즈마 밀도를 제공하지 못한다. 추가적으로, 넓은 영역에서 이러한 시스템의 스케일 업(scale up)은 비-선성(non-linearity) 때문에 1 미터 또는 그 이하 정도의 길이로 제한된다.
국부적인 이온화 효율 및 넓은 영역에 걸친 필름의 증착을 증가시키기 위하여, 스퍼터링 캐소드에 인접하여 높은 밀도의 균질한 방전을 제공하기 위한 요구가 아직 남아있다. 또한, 기판에의 손상을 감소시키기 위하여 이온의 에너지를 낮추고 이에 따라 디펙트(defect) 밀도를 감소시킬 수 있는 기술에 대한 요구도 계속되고 있다. 또한, 좁은 트렌치 내의 갭필(gapfill) 같이 마이크로 구조 성장 및 증착 커버리지에 영향을 미치는 것 및 벌크 플라즈마 내의 그리고 기판 표면에 인접한 이온의 밀도와 이온의 에너지를 제어하여 필름 화학 작용을 향상시키는 것에 대한 요구도 계속되고 있다.
본 발명은 PVD 또는 IPVD의 이온화를 향상시키기 위하여 동축 마이크로파 안테나를 이용한다. 동축 마이크로파 안테나는 전력 공급부를 필요로 하는 스퍼터링 캐소드 또는 타겟에 인접하여 플라즈마 밀도를 균질하게 증가시킨다. 동축 마이크로파 소스는 전자기 파동을 횡단 전자기(transverse electromagnetic; TEM) 방식으로 생성한다. 본 발명의 실시예들은 스퍼터링을 더 향상시키기 위하여 스퍼터링 캐소드 또는 타겟에 인접한 자전관을 이용한다. 또한, 값비싼 타겟 물질의 높은 이용을 위하여, 이용 효율성을 개선하도록 타겟은 회전할 수 있다. 타겟은 유전 물질, 금속 또는 반도체를 포함한다. 타겟은 또한 타겟이 주위를 회전하는 중심 축에 대해 실질적으로 대칭인 단면을 가진다. 구체적인 예에서, 타겟은 실질적으로 원형 또는 환형 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들의 일 세트에서, 동축 마이크로파 소스가 PVD 또는 IPVD를 돕기 위하여 타겟 외부에 배치될 수 있다. 타겟이 유전 물질 또는 반도체를 포함한다면 타겟이 캐소드로서의 역할을 수행하도록 하기 위하여, 타겟은 AC, RF 또는 펄스 전력을 필요로 할 수 있다. 이는 타겟이 금속을 포함한다면 타겟이 캐소드로서의 역할을 수행하도록 하기 위하여, 타겟은 DC 전압을 필요로 할 수 있다. 동축 마이크로파 소스는 선형일 수 있으며, 전자기적 파동을 횡단 전자기(TEM) 방법으로 생성할 수 있다. 2 차원의 마이크로파 소스는 다수의 평행한 동축 마이크로파 라인 소스를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들의 또 다른 세트에서, 자전관 또는 다수의 자전관이 더 높은 물질 이용을 위해 회전하도록 구성된 타겟에 인접하여 추가될 수 있다. 타겟은 DC, AC, RF 또는 펄스 전력 중 하나 이상을 필요로 한다. 동축 마이크로 소스는 이온화를 향상시키기 위한 2차 소스로서 타겟 외부에 위치된다. 자전관은 2차 전자를 가두는데 그리고 또한 이온화를 향상시키는데 도움을 줄 수 있다. 타겟 내부에 하나의 자전관이 배치되는 특수한 경우에, 자전관은 기판 상부의 국부적인 이온화를 향상시키기 위하여 수평적인 위치로 그리고 타겟의 바닥에 인접하여 있는 것이 바람직하다. 더욱이, 두 개의 자전관이 타겟 내부에 배치되는 것과 같은 다수의 자전관의 경우에, 자전관은 수평 위치에 대해 소정의 각도로 위치되는 것이 바람직하다. 두 개의 자전관은 타겟의 수직 중심 축에 대해 대칭으로 위치될 수 있다. 더욱이, 자전관은 이온화를 향상시키기 위하여 타겟 표면에 인접하여 자기장을 제공하도록 타겟 외부에 위치할 수 있다. 더 이온화를 향상시키기 위하여 전기적 전위는 자전관들 사이에 형성될 수 있다.
본 발명은 예들은 기판 상부에 필름을 증착하기 위한 두 개의 회전식 타겟의 구성을 포함할 수 있으며, 안테나가 기판 상부에 그리고 두 개의 타겟의 외부에 배치된다. 두 개의 타겟은 안테나에 대해 실질적으로 대칭으로 배치된다. 타겟의 각각에 인접하여, 자전관 또는 다수의 자전관들이 국부적인 이온화 향상을 위하여 추가될 수 있다.
추가적인 실시예 및 특징이 이하의 명세서에서 설명되며, 일부분이 본 명세서의 기술 분야의 숙련자에게 명확하게 될 것이다. 또한, 본 발명의 특징 및 이점에 대한 더 높은 이해가 이하의 본 명세서 및 도면을 참조하여 달성될 수 있을 것이다.
도 1은 회전식 타겟 외부에 동축 마이크로파 소스를 구비하는 마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착에 대하여 단순 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 회전식 타겟 외부에 동축 마이크로파 소스를 구비하는 마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착의 트윈(twin) 구성에 대하여 단순 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 두 개의 회전식 타겟 및 타겟 각각 내부에 자전관을 구비하는 마이크로파를 이용한 회전식 자전관 스퍼터링 증착의 구성에 대하여 단순 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 두 개의 회전식 타겟 및 타겟 각각 내부에 두 개의 자전관을 구비하는 마이크로파를 이용한 회전식 자전관 스퍼터링 증착에 대하여 개략적으로 대안적이게 묘사하는 도면이다.
도 5는 타겟 외부에 마이크로파 소스를 그리고 타겟 내부에 두 개의 자전관을 구비하는 마이크로파를 이용한 회전식 자전관 스퍼터링 증착의 구성을 제공하는 도면이다.
도 6은 마이크로파 소스 및 자전관이 타겟 외부에 위치하는 동축 마이크로파를 이용한 회전식 자전관 스퍼터링 증착에 대하여 단순 개략적으로 묘사하는 다른 도면이다.
도 7은 마이크로파를 이용한 회전식 PVD 증착 시스템을 예시적으로 단순하게 나타내는 도면이다.
도 8은 기판 상에 필름을 형성하기 위한 단순 증착 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 9a는 4 개의 동축 마이크로파 플라즈마 소스로 구성되는 2 차원의 마이크로파 소스의 단순 개략적인 모습을 제공하는 도면이다.
도 9b는 8 개의 평행한 동축 마이크로파 플라즈마 소스로 구성되는 2 차원의 마이크로파 소스의 시각적인 이미지를 제공하는 도면이다.
도 10은 연속식 마이크로파에 대한 펄스 마이크로파의 개선된 플라즈마 효율을 나타내는 그래프이다.
1. 마이크로파를 이용한 PVD 의 개요
13.56 MHz에서의 전형적인 라디오 주파수(RF) 결합 플라즈마 소스와 비교할 때 2.45 GHz에서의 흡수 및 개선된 전력 커플링의 결과로서, 마이크로파를 이용한 PVD는 더 높은 플라즈마 밀도(예를 들면, ~1012ions/cm3) 및 더 높은 증착 속도를 달성하도록 개발되어 왔다. RF 플라즈마의 한 가지 약점은 플라즈마 쉬스(sheath; dark space)을 건너서 유입 전력의 많은 부분이 떨어진다는 것이다. 마이크로파 플라즈마를 이용함으로써, 좁은 플라즈마 쉬스가 형성되고 라디칼 및 이온 종들의 생성을 위한 플라즈마에 의하여 더 많은 전력이 흡수되는데, 이는 플라즈마 밀도를 증가시키고 좁은 에너지 분배를 달성하기 위해 이온 에너지 분배의 충돌 확장을 감소시킨다.
마이크로파 플라즈마는 또한 좁은 에너지 분배와 함께 더 낮은 이온 에너지 같은 다른 이점도 가지고 있다. 예를 들면, 마이크로파 플라즈마는 1-25 eV의 낮은 이온 에너지를 가지는 데, 이는 RF 플라즈마와 비교할 때 더 낮은 손상을 유발한다. 대조적으로, 일반적인 2차원 방전은 이온 에너지 내의 더 넓은 분배와 함께 100eV의 더 높은 이온 에너지를 야기하는데, 이온 에너지가 중요한 대부분의 물질에 대한 결합 에너지를 초과하기 때문에, 이와 같은 이온 에너지는 더 높은 손상을 유발한다. 이는 내재적인 디펙트(defect)의 도입을 야기하여 궁극적으로 높은 품질의 결정질 얇은 필름의 형성을 방해한다. 낮은 이온 에너지 및 좁은 에너지 분배와 함께, 마이크로파 플라즈마는 표면 변형에 도움이 되며 코팅 성질을 개선한다.
추가로, 낮은 이온 에너지에서 증가된 플라즈마 밀도는 필름의 디펙트 밀도를 감소시키기 때문에, 더 낮은 기판 온도(예를 들면, 200℃보다 더 낮은, 예를 들어, 100℃)가 마이크로파 플라즈마 소스를 이용한 결과로서 달성될 수 있다. 이러한 낮은 온도는 동역학적으로(kinetically) 제한된 상황 하에서 더 좋은 미세 결정 성장이 이루어지도록 한다. 또한, 플라즈마는 약 50 mtorr 보다 더 낮은 압력에서 불안정하기 때문에, 자전관이 없는 일반적인 2차원 방전은 대개 자기-유지(self-sustained) 방전을 유지하기 위하여 약 50 mtorr 보다 더 큰 압력을 요구한다. 본 명세서에 개시된 마이크로파 플라즈마 기술은 약 10-6 torr에서 1 기압까지의 범위의 압력을 가능하게 한다. 그러므로, 공정 윈도우(예를 들면, 온도 및 압력)는 마이크로파 플라즈마 소스를 이용함으로써 확장될 수 있다.
과거에, 진공 코팅 산업에서 마이크로파 소스 기술과 관련된 하나의 문제점은 매우 넓은 영역의 공정에서 처리되는 작은 웨이퍼로부터의 스케일 업(scale up) 동안 균질성(homogeneity)을 유지하는 것이 어렵다는 것이었다. 본 발명의 실시예들과 관련된 마이크로파 반응기 설계는 이러한 문제점을 해결한다. 동축 플라즈마 라인 소스의 배열은 밀도가 높고 두꺼운 필름(예를 들면, 5-10μm의 두께)을 형성하기 위하여 더 높은 증착 속도로 매우 넓은 영역(1m2보다 더 큰)에서 실질적으로 균일한 코팅물을 증착하도록 개발되었다.
개선된 펄스(pulsing) 기술은 플라즈마를 생성시키기 위한 마이크로파 전력을 제어하기 위하여, 이에 따라 플라즈마 밀도 및 플라즈마 온도를 제어하기 위하여 개발되었다. 이러한 개선된 펄스 기술은 기판 상부에 배치되는 열적 로드(load)를 감소시킬 수 있다. 이러한 특징은 기판이, 폴리머 기판의 경우처럼 낮은 녹는점 또는 낮은 유리 전이 온도를 가질 때에 적절하다. 이러한 개선된 펄스 기술은 펄스 사이에 휴지기(off time)를 가지면서 플라즈마 내로 높은 전력의 펄스 발생(pulsing)을 가능하게 하는데, 이는 기판의 연속적 가열에 대한 필요를 감소시킨다. 펄스 기술의 다른 면은 연속적 마이크로파 전력과 비교하여 플라즈마 효율성 면에서 현저한 개선이다.
2. 예시적인 마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착
도 1은 타겟을 구비하는 마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착 시스템(100) 단순화된 모습을 나타내는 도면이다. 원통형 튜브 모양 내의 타겟(106)은 종종 매우 비싼 타겟 물질의 더 높은 이용을 제공하기 위하여 타겟의 중심을 둘러싸고 회전할 수 있다. 안테나(110)는 동축 마이크로파 플라즈마 라인 소스이며, 중심 축(118) 상의 타겟(106) 외부에 위치된다. 타겟(106) 상부의 중심 축(118) 상에 위치되는 가스 공급부(112)는 스퍼터링 작용기(agent)로서의 역할을 수행하는 아르곤, 헬륨, 크세논 및 이들의 혼합물 같은 불활성 가스의 연속적인 유동을 제공한다. 가스 공급부(112)는 타겟(106)과 기판(102) 사이에 위치될 수 있다(도시되지 않음). 플라즈마(104)는 타겟(106)의 외부 표면에 인접하여 형성될 수 있다. 타겟 물질의 필름이 타겟(106) 아래에 위치되는 기판 상에 형성될 수 있다. 기판(102)은 기판(102) 상의 필름을 형성하기 위한 이온을 끌어당기기 위하여 바이어스(bias) 될 수 있다.
도 2에 도시되는 대안적인 예에서, 구성(200)은 마이크로파 소스 또는 안테나에 대해 실질적으로 대칭으로 위치되는 두 개의 회전식 타겟을 포함한다. 다시 말하자면, 타겟(206)은 타겟 물질의 더 높은 이용을 제공하도록 회전하도록 구성된다. 안테나(210)는 동축 마이크로파 라인 소스를 포함하며 중심선(218)에서 타겟 외부에 위치된다. 두 개의 타겟 상부의 중심축(218)을 따라 위치되는 가스 공급부(212)는, 비록 가스 공급부(212)가 기판(206)과 타겟(202) 사이의 어느 위치에 있다고 하더라도, 스퍼터링 작용기로서의 역할을 수행하는 아르곤, 헬륨, 크세는 및 이들의 혼합물 같은 불활성 가스의 연속적인 유동을 제공한다. 플라즈마(204)는 타겟(206)의 외부 표면에 인접하여 형성된다. 타겟 물질의 필름은 타겟(206) 아래에 위치되는 기판(202) 상에 형성된다. 기판(202)은 기판(202) 상의 필름을 형성하기 위한 이온을 끌어당기기 위하여 바이어스될 수 있다.
도 3에 도시되는 다른 실시예에서, 구성(300)은 타겟 각자 내부에 하나의 자전관을 구비하는 두 개의 회전식 타겟을 포함한다. 다시 말하자면, 두 개의 타겟은 마이크로파 소스 또는 안테나에 대해 실질적으로 대칭으로 위치된다. 타겟(306)은 타겟 물질의 더 높은 이용을 제공하기 위하여 회전할 수 있다. 안테나(310)는 동축 마이크로파 소스를 포함하며, 중심선(318)에서 타겟(306)의 외부에 위치된다. 자전관(314)은 타겟의 바닥에 인접하여 그리고 가로 위치에 있을 수 있다. 도 3의 선 316으로 자기장이 도시된 바와 같이, 자기장은 타겟(306) 외부에 생성되며 기판(302) 상부에 집중된다. 자기장은 타겟 표면에 인접한 2차 전자를 가두어 두는데 도움이 되며 충돌 및 이에 따른 이온화를 향상시킨다.
증착 효율성을 나타내기 위한 실험을 수행한 본 발명자는 자전관 스퍼터링을 돕는 2차 마이크로파 소스를 이용함으로써 약 60배 증가시킬 수 있다. 플라즈마 균질성 또한 마이크로파 주입의 결과로서 개선되었다.
두 개의 타겟(306) 상부의 중심 축(318)을 따라 위치되는 가스 공급부(312)는 스퍼터링 작용기로서의 역할을 수행하는 아르곤 같은 불활성 가스의 연속적인 유동을 제공한다. 플라즈마(304)는 타겟(306)의 외부 표면에 인접하여 형성된다. 타겟 물질의 필름은 타겟(306) 아래에 위치되는 기판(302) 상에 형성된다. 기판(302)은 기판(302) 상의 필름을 형성하기 위한 이온을 끌어당기도록 바이어스될 수 있다.
도 4는 두 개의 회전식 타겟(406)이 동축 마이크로파 소스(안테나; 410)에 대해 실질적으로 대칭으로 위치되는 두 개의 회전식 타겟을 구비하는 또 다른 구성(400)을 제공한다. 두 개의 자전관(414)이 두 개의 회전식 타겟(406)의 각각 내부에 위치된다. 두 개의 자전관(414)은 수직 중심 축(418)으로부터 소정의 각도로 기울어져 있으며, 중심 축(418)에 대해 실질적으로 대칭적인 위치에 있다. 자기장 선(416)은 자기장이 타겟(406) 외부 및 아래를 향하여 확장하는 것을 보여준다. 전기적 전위(422)는 두 개의 자전관 사이에 존재할 수 있으며 이에 따라 이온화를 개선시킬 수 있다. 가스 공급 라인(412)은 타겟(406) 상부의 중심 축(420) 상에 위치될 수 있다. 플라즈마(404)는 기판 상부(402)에 그리고 타겟(406) 외부에 생성된다.
도 5는 하나의 회전식 타겟(506) 및 자전관(514)을 구비하는 다른 구성(500)을 나타낸다. 도 4와 유사하게, 안테나(510)는 중심 축(518) 상에 타겟(506)의 외부에 있다. 두 개의 자전관(514)은 타겟(506) 내부에 중심 축(518)에 대해 실질적으로 대칭으로 위치된다. 자기장 선(516)은 자기장이 타겟(506) 외부 그리고 아래로 확장한다는 것을 보여준다. 전기적 전위(520)는 또한 이온화를 증가시키도록 두 개의 자전관 사이에 존재한다. 가스 공급 라인(512)은 중심 축(518)에 위치된다. 플라즈마(504)는 타겟(506) 외부에 형성된다. 도 6은 자전관들이 타겟(606) 외부에 위치된다는 것을 제외하고는 도 5에 도시된 구성(500)과 유사한 구성(600)을 나타내고 있다.
3. 플라즈마 방전을 유지하기 위한 스퍼터링 캐소드 및 환경
알루미늄, 구리, 티타늄 또는 탄탈(tantalum) 같은 금속을 포함하는 타겟과 관련하여, 타겟이 캐소드로서의 역할을 수행하도록 그리고 기판이 애노드로서의 역할을 수행하도록 하기 위하여 DC 전압이 타겟에 인가될 수 있다. DC 전압은 자유 전자가 가속하는데 도움을 줄 수 있다. 자유 전자는 아르곤 가스로부터의 아르곤(Ar) 원자 같은 스퍼터링 작용기와 충돌하는데, 이는 아르곤 원자의 여기(excitation) 및 이온화를 유발한다. 아르곤의 여기는 가스 글로(glow)를 유발한다. 아르곤의 이온화는 Ar+ 및 이차 전자를 생성시킨다. 이차 전자는 플라즈마 방전을 유지하기 위하여 여기 및 이온화 과정을 반복한다.
이온보다 더 작은 질량으로 인하여 전자가 더 빨리 이동하기 때문에, 캐소드에 인접한 양극 전하는 축적된다(build up). 그러므로, 더 적은 전자가 아르곤가 충돌하고, 높은 에너지 전자와의 더 적은 충돌은 오히려 여기보다 대부분 이온화를 유발한다. 크룩스 다크 스페이스(Crookes dark space)라 불리는 캐소드 다크 스페이스(플라즈마 쉬스)가 캐소드에 인접하여 형성된다. 다크 스페이스에 들어가는 양 이온은 캐소드 또는 타겟 방향으로 가속되며 타겟에 충격을 주어서, 원자가 타겟으로부터 녹 아웃(knocked out) 되고 이후에 기판으로 운반되도록 한다. 또한, 이차 전자가 플라즈마 방전을 유지하기 위하여 생성된다. 캐소드와 애노드 사이의 거리가 다크 스페이스 보다 작다면, 적은 여기가 발생하며 방전은 유지되지 않을 수 있다. 반면, 챔버 내의 아르곤 압력이 너무 낮으면, 더 큰 전자의 평균 자유 경로 때문에 2차 전자는 아르곤 원자와 충돌하기 전에 애노드에 이른다. 이러한 경우 또한, 방전은 유지되지 않을 수 있다. 그러므로, 플라즈마를 유지하기 위한 환경은
L*P > 0.5 (cm-torr)
상기 L은 전극 간격이고, 상기 P는 챔버 압력이다. 예를 들면, 타겟과 기판 사이의 간격이 10cm이면, P는 50 mtorr 보다 더 커야할 것이다.
가스 내의 원자의 평균 자유 경로 λ는 다음과 같이 주어진다.
λ(cm) ~ 5xlO-3/P (torr)
P가 50 mtorr라면, λ는 약 0.1 cm이다. 이는 스퍼터링된 원자 또는 이온이 기판에 이르기 전에 대체로 수백 번의 충돌을 함을 의미한다. 이는 증착 속도를 현저하게 감소시킨다. 사실상, 스퍼터링 속도 R은 챔버 압력 및 기판과 타겟 사이의 간격에 역으로 비례한다. 그러므로, 방전을 유지하기 위한 챔버 압력의 요구되는 정도를 낮추는 것이 증착 속도를 증가시킨다.
스퍼터링 캐소드에 인접한 2차 마이크로파 소스를 이용함으로써, 스퍼터링 시스템은 캐소드를 더 낮은 압력으로, 더 낮은 전압으로 그리고 가능한 더 높은 증착 속도로 운용하는 것이 가능하게 된다. 작동 전압을 감소시킴으로써, 원자 및 이온은 더 낮은 에너지를 가지게 되며 이는 기판에의 손상이 감소되도록 한다. 마이크로파 보조 장치로부터의 높은 플라즈마 밀도 및 더 낮은 에너지의 플라즈마를 이용하여, 높은 증착 속도가 기판에의 더 낮은 손상과 함께 달성될 수 있다.
도 1 내지 도 6을 다시 참조하면, 타겟(106, 206, 306, 406, 506, 606)은 실리콘 옥사이드(silicon oxide), 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide) 및 티타늄 옥사이드(titanium oxide) 같은 유전 물질로 구성될 수 있다. 타겟에는 자유 전자를 가속하기 위하여 AC, RF, 또는 펄스(pulsed) 전원이 인가될 수 있다.
4. 예시적인 마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착
도 7은 마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착 시스템(700)의 단순화되고 개략적인 단면 다이어그램을 묘사하고 있다. 이러한 시스템은 본 발명에서 실용적인 실시예일 수 있다. 시스템(700)은 진공 챔버(748), 두 개의 회전식 타겟(716), 두 개의 타겟(716) 사이에 위치되는 동축 마이크로파 안테나(710), 자전관(714), 기판 지지 부재(724). 진공 펌프 시스템(726), 컨트롤러(728), 가스 공급 시스템(740) 및 스퍼터링 증착으로부터 챔버 벽과 기판 지지 부재(724)의 측면을 보호하기 위한 실드(shield; 754)를 포함한다. 다음의 문헌, 미국특허 제6,620,296호, 미국특허출원공개 제2007-0045103A1호, 및 미국특허출원공개 제2003-0209422호A1에 Applied Materials 및 다른 회사에 의하여 사용되는 예시적인 물리 기상 증착(physical vapor deposition; PVD) 자전관 스퍼터링 시스템이 인용되어 있다. 상기 문헌들의 전체 내용은 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다.
타겟(716)은 필름(718)을 형성하기 위하여 기판(720) 상에 증착되는 유전 물질 또는 금속을 포함한다. 타겟(716)은 타겟 물질의 이용을 최대화하기 위하여 회전되도록 구성된다. 타겟(716)은 대체로 스퍼터링 시스템(700) 내로 이동식으로 삽입될 수 있도록 구성된다. PVD 공정이 각 타겟의 증착될 물질을 침식시키기 때문에 타겟(716)은 주기적으로 주어진 새로운 타겟으로 교체된다.
DC 전력 공급부(738) 및 고주파수 또는 펄스 전력 공급부(732) 모두 소정의 수단을 이용하여 타겟(716)과 결합된다. 상기 수단은 스위치(736)일 수 있다. 스위치(736)는 DC 전력 공급부(738)로부터 또는 AC, RF 또는 펄스 전력 공급부(732)로부터 전력을 선택한다. 상대적으로 음 전압 소스(738)는 수백 볼트의 DC 캐소드 전압을 제공한다. 특정한 캐소드 전압은 설계에 따라 다양하다. 타겟이 음으로 하전된 입자의 소스로서의 역할을 수행할 수 있기 때문에, 타겟은 캐소드로 지칭될 수 있다. 본 발명의 당업자는 기능을 수행하는 DC 및 RF 전력을 스위칭(switching) 하기 위한 많은 방법이 있다는 것을 알 것이다. 또한, 몇몇 실시예에서, DC 및 RF 전력을 동시에 모두 타겟과 결합되도록 하는 것이 유익할 수 있다.
스퍼터링 속도는 도 7에 도시된 바와 같은 자전관을 이용함으로써 더 증가될 수 있다. 자전관(714)은 일반적으로 타겟(716) 근처에, 예를 들면 도 7에 도시된 바와 같이 타겟 내부에 위치된다. 자전관(714)은 자전관 가까이의 챔버 내부에 자기장을 생성하기 위하여 대향하는 자석(S, N)을 구비한다. 전하 중립성을 위하여, 자기장은 2차 전자를 가두어 놓는데, 이는 이온 밀도가 자전관(714) 부근의 챔버 내부에 높은 밀도의 플라즈마(750)를 형성하는 것을 증가시키도록 한다. 타겟(716)의 스퍼터링 동안 높은 커버리지(coverage)를 달성하기 위하여, 자전관(714)은 타겟(716)의 중심 축을 중심으로 움직이지 않는다. 자전관(714)은 플라즈마 이온화 정도를 제어하기 위하여 다양한 사이즈, 위치 및 다수의 형태를 가질 수 있다. 자전관(714)은 타원형, 삼각형, 원형, 평판형 등의 형상 중에서 여느 형상을 가질 수 있다. 자전관(714)은 언밸런스의(unbalanced) 디자인일 수 있는데, 즉 외부 폴(pole)의 자기 플럭스(magnetic flux)가 내부 폴에 의하여 생산된 자기 플럭스보다 더 많을 수 있다. 미국특허 제5,242,566호에는 평판형의 자전관이, 미국특허 제6,306,265호에는 삼각형 형태의 외부 폴이, 미국특허 제6,290,825호에는 다른 형태의 자전관이 개시된다. 상기의 문헌들은 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다.
동축 마이크로파 안테나(710)는 마이크로파를 방사하기 위하여 펄스 또는 연속적 전력(752)을 받을 수 있다. 플라즈마 내의 마이크로파 유입 에너지 및 플라즈마는 이온화를 개선시켜서 플라즈마 밀도를 증가시키기 위하여 가열된다. 동축 마이크로파 안테나(710)는 다수의 동축 마이크로파 안테나를 포함한다. 동축 안테나(710)의 길이는 몇몇 실시예에서 최대 약 3m일 수 있다. 동축 마이크로파 안테나(710)의 일 국면은 스퍼터링 캐소드 또는 타겟(716) 인접하여 균질한 방전을 제공하는 것이다. 이는 기판(720) 상의 넓은 영역의 균일한 증착을 가능하게 한다.
기판 상에 스퍼터링된 층(718)의 증착을 제어하기 위한 목적으로, 기판은 대개 실드(754) 안쪽 내에 위치되며 타겟(716)과 이격된 그리고 타겟(716)의 중심 아래에 제공되는 기판 지지 부재(724)에 결합되는 RF 전력(830)에 의하여 바이어스된다. 바이어스 전력은 13.56 MHz의 전형적인 주파수를 가질 수 있으며, 더 일반적으로는 400 kHz에서 약 500 MHz 사이일 수 있다. 지지 부재는 전기적인 전도성이 있으며 타겟(716)과 지지 부재(724) 사이에 더 큰 전기장을 형성하도록 일반적으로 그라운드(ground) 또는 다른 상대적으로 양의 기준 전압(reference voltage)과 결합된다. 기판(720)은 실리콘 웨이퍼 같은 웨이퍼 또는 폴리머 기판일 수 있다. 특별한 응용을 요구할 때에, 기판(720)은 스퍼터링 동안 가열되거나 냉각될 수 있다. 전원 공급부(762)는, 일반적으로 페데스탈로 언급되는 기판 지지 부재(724)에 내장된 저항 히터(764)에 전류를 공급하며, 그 결과 기판(720)이 가열된다. 제어식 칠러(760)는 냉각수 또는 다른 냉각제를 페데스탈 내에 형성된 냉각 채널에 순환시킨다. 필름(718)의 증착은 기판(720) 전체 정상의 표면을 가로질러서 균일한 것이 바람직하다.
진공 펌프(726)는 챔버를 10-8torr의 범위 내의 매우 낮은 기본 압력으로 펌핑(pumping)할 수 있다. 질량 유동 컨트롤러(742)를 통하여 챔버(748)와 연결된 가스 소스(740)는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 크세논(Xe) 및/또는 이들의 혼합물 같은 불활성 가스를 공급한다. 가스는 도 7에서 타겟(716) 상부로 도시된 바와 같이 챔버 내부의 챔버의 정상 부근에 또는 기판(720)과 타겟(716) 사이의 챔버의 중앙(도시되지 아니함)에 유동될 수 있다. 챔버 내부의 가스 압력은 대체로 0.2 mtorr와 100 mtorr 사이로 유지된다.
마이크로프로세서 컨트롤러(728)는 질량 유동 컨트롤러(742), 고주파수 전력 공급부(732), DC 전력 공급부(738), 마이크로파 전력 공급부(752), 바이어스 전력 공급부(730), 저항 히터(764) 및 칠러(760)를 제어한다. 컨트롤러는, 예를 들면, 지역적인 또는 원거리의, 랜덤 엑세스 메모리, 리드 온리(read only) 메모리, 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브 또는 디지털 저장 장치의 여느 다른 형태 같은 메모리, 및 일반적인 목적의 컴퓨터 프로세서(CPU)와 결합된 카드 랙(rack)을 포함할 수 있다. 컨트롤러는 하드 디스크에 저장된 컴퓨터 프로그램의 제어 아래 또는 이동식 디스크에 저장된 다른 컴퓨터 프로그램을 이용하여 동작한다. 컴퓨터 프로그램은, 예를 들면, 타이밍, 가스의 혼합, 타겟에 인가되는 DC 또는 RF 전력, 기판에 바이어스되는 RF 전력, 마이크로파 소스에의 펄스 전력 또는 연속적 전력, 기판 온도 및 특별한 공정의 다른 파라미터들을 조정한다.
5. 예시적인 증착 공정
설명을 돕기 위하여, 도 8은 기판 상에 필름을 형성하는데 이용될 수 있는 공정의 순서도를 제공한다. 먼저, 스퍼터링 타겟이 공정 챔버 내부로 로드될(loaded) 수 있다(804). 동축 마이크로파 안테나는 스퍼터링 타겟 내부에 마이크로파를 생성하기 위하여 위치된다(806). 전기적 전압이 전력 소스에 의하여 스퍼터링 캐소드 타겟으로 인가된다(808). 전력 소스는 DC, AC, RF 또는 펄스 전력 중 적어도 하나 이상이다. 마이크로파의 전력은, 예를 들면, 전력 공급부가 펄스 전력 또는 연속적 전력을 이용함으로써 조정될 수 있다(810). 이후에 스퍼터링 작용기 같은 가스는 공정 챔버로 유동될 수 있다(812).
운반 가스는 스퍼터링 작용기로서의 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 운반 가스는 수소의 유동으로 또는, 헬륨의 유동 또는 심지어 아르곤 같은 무거운 불활성 가스의 유동을 포함한 불활성 가스의 유동으로 공급될 수 있다. 다른 운반 가스에 의하여 공급되는 스퍼터링의 레벨은 그들의 원자 질량과 역으로 관련되어 있다. 공정 챔버에서 수소와 헬륨을 혼합하고, 수소의 유동 및 헬륨의 유동을 모두 제공하는 것과 같이, 유동은 때때로 다수의 가스 중에서 공급될 수 있다. 대안적으로는, 수소/헬륨의 유동이 공정 챔버 내부로 공급되는 것과 같이, 다수의 가스가 때때로 운반 가스를 공급하는데 이용될 수 있다.
순서도 814 블럭에 나타난 바와 같이, 플라즈마는 스퍼터링 타겟에 의하여 가스로부터 형성될 수 있으며, 1GHz 내지 10 GHz 범위의 주파수의, 예를 들면, 일반적인 2.45 GHz의(파장 길이가 12.24cm인) 마이크로파에 의하여 또한 개선된다. 추가적으로, 5.8 GHz의 고주파수가 종종 전력 요구사항이 긴급하지 아니할 때에 이용될 수 있다. 더 높은 주파수 소스를 이용하는 것의 이익은 더 높은 주파수 소스가 2.45 GHz의 낮은 주파수 소스보다 더 작은 사이즈(거의 절반의 사이즈)를 가진다는 것이다.
몇몇 실시예에서, 플라즈마는 1012 ions/cm3를 초과하는 이온 밀도를 가지는 높은 밀도 플라즈마일 수 있다. 또한, 몇몇 예에서, 증착 특성은 기판에 전기적 바이어스를 인가함으로써 영향을 받을 수 있다. 이러한 바이어스의 인가는 플라즈마의 이온 종이 기판으로 끌어 당겨지도록 하며, 이는 때때로 증가된 스퍼터링을 유발한다. 공정 챔버 내부의 환경은 몇몇 실시예에서, 공정 챔버 내부의 압력을 제어하는 것, 가스의 유동 비율 및 공정 챔버의 어디로 들어갈 것인지를 제어하는 것, 플라즈마를 생성하는데 이용되는 전력을 제어하는 것, 기판을 바이어스 하는데 이용되는 전력을 제어하는 것 등과 같은 다양한 방법으로 조절될 수 있다. 특별한 기판을 처리하기 위하여 형성되는 환경 하에서, 물질은 기판 상부에 증착된다(816).
6. 예시적인 동축 마이크로파 소스 및 특징
도 9a는 4 개의 동축 마이크로파 라인 소스(910)로 구성되는 2 차원의 동축 마이크로파 소스(902), 기판(904), 동축 전력 공급자(908) 및 임피던스 매칭 직사각형의 도파관(waveguide; 906)을 포함하는 단순화된 시스템의 개략적인 모습을 나타내고 있다. 동축 마이크로파 라인 소스는 전기적으로 전도성인 플라즈마를 이용하여 동축 케이블로부터 외부 전도층을 대체함으로써 형성될 수 있다. 동축 마이크로파 라인 소스를 따르는 마이크로파 전달(propagation)은 전자기적인 파동의 에너지를 열 플라즈마로 전환함으로써 높은 감쇠(attenuation) 경험한다.
동축 케이블은 외부 실린더형 전도층 및 유전 스페이서(spacer)에 의하여 에워싸이는 실질적으로 둥근 내부 전도성 중심 와이어를 포함하는 전기적으로 전도성이 있는 케이블이다. 전자기장은 내부 전도성 중심 와이어 및 외부 실린더형 전도층 사이의 유전 스페이서에 실질적으로 존재할 수 있다.
동축 마이크로파 라인 소스(910)에서, 마이크로파는 전기장 또는 자기장이 길이 방향 또는 축 방향을 따라서 존재하지 아니하는 횡단 전자기 웨이브(transversal electromagnetic wave; TEM) 방식으로 챔버 내부로 방사될 수 있다. 이는 전자기적 파장이 횡단 전기(transverse electric; TE) 또는 횡단 자기(transverse magnetic; TM) 방식으로 전파시키는 도파관과는 다르다. TE 방식에서, 전기장은 전적으로 횡단하나, 자기장은 길이 방향 성분을 가진다. 반면에, TM 방식에서 자기장은 전적으로 횡단하나, 전기장은 길이 방향 성분을 가진다.
퀄츠 또는 알루미나 같은, 높은 열 저항 및 낮은 유전 손실을 가지는 유전 물질을 포함하는 튜브는 도파관과 진공 챔버 사이에서 인터페이스(interface)로서의 역할을 수행한다. 유전층과 도파관 사이에서, 공기 압력은 도파관의 냉각을 도와줄 수 있는 공기 도는 질소 같은 가스를 이용하여 유지된다. 마이크로파는 유전 물질을 통하여 누설되며 공정 챔버 내부에 플라즈마 방전을 점화한다.
도 9b는 8 개의 평행한 동축 마이크로파 라인 소스로 구성되는 2 차원의 동축 마이크로파 소스의 시각적인 이미지를 나타내고 있다. 각 동축 마이크로파 라인의 길이는 몇몇 실시예에서 최대 약 3m일 수 있다.
대체로, 마이크로파 플라즈마 라인 균질성은 약 +/-15%이다. 본 발명자는 동적인 배열(dynamic array) 구성으로 1m2에 걸쳐서 거의 +/- 1.5%의 균질성이 달성될 수 있으며 정적인 배열(static array) 구성으로 1m2에 걸쳐서 거의 2%의 균질성이 달성될 수 있는 것을 증명하는 실험을 수행하였다. 이러한 균질성은 또한 넓은 영역에서 +/- 1% 아래가 되도록 개선될 수 있다.
더욱이, 플라즈마 밀도가 약 2.2xlO11/cm3 이상으로 증가될 때에, 플라즈마 밀도는 마이크로파 전력의 증가에 따라 포화하기 시작한다. 이러한 포화의 이유는 플라즈마 밀도가 높아질 때에 마이크로파 방사가 더 많이 반사되기 때문이다. 마이크로파 소스에서 가용할 수 있은 제한 전력 때문에, 여느 실질적인 길이의 마이크로파 플라즈마 라인 소스도 최적의, 즉 매우 높은 밀도의 플라즈마 환경을 달성할 수 없다. 자전관 내에 마이크로파 전력을 펄싱(pulsing) 하는 것은 연속적 마이크로파보다 안테나 내의 훨씬 더 높은 피크(peak)의 에너지를 가능하게 하며, 이는 최적의 플라즈마 환경에 접근하도록 한다.
도 10은 펄스 마이크로파가 연속식 마이크로파와 동일한 평균 전력을 가진다고 가정할 때 연속식 마이크로파에 대한 펄스 마이크로파의 개선된 플라즈마 효율을 나타내는 그래프이다. 중성의 N2에 대한 질소 라디칼 N2+의 비율로 측정되었기는 하나, 연속식 마이크로파가 더 적은 해리(disassociation) 결과를 나타낸 것에 주목할 수 있다. 펄스 마이크로파 전력을 이용함으로써 플라즈마 효율 면에서 약 31% 증가가 달성될 수 있다.
비록 위와 같은 내용이 본 발명의 특정 실시예들의 완전한 서술이라고 하더라도, 다양한 수정, 변경 및 다른 방안이 채용될 수 있다. 더욱이, 증착의 파라미터를 다양하게 하기 위한 다른 기술이 동축 마이크로파 소스와 관련하여 채용될 수 있다. 가능한 변경의 예는, 불활성 가스의 유동 비율, 증착 압력, 기판의 온도, 기판에 대한 RF 바이어스 환경, 선형의 또는 2 차원의 마이크로파 소스, 타겟에의 DC, RF, 펄스 전력, 자전관을 구비하는 또는 구비하지 아니하는 것, 그리고 동축 마이크로파 안테나를 구비하는 회전식 타겟의 다양한 구성 등으로 제한되지 아니한다.
여러 실시예들에서 설명되었기 때문에, 다양한 변경, 대안적인 구성 및 동등한 것들이 본 발명의 정신을 벗어나지 아니하고 이용될 수 있는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에게 자명할 것이다. 추가적으로, 본 발명을 불필요하게 불명확하게 하는 것을 피하기 위하여 다수의 공지된 공정 및 구성 요소들은 생략하였다. 따라서, 상기의 서술은 본 발명의 권리 범위를 제한하지 아니한다.

Claims (19)

  1. 마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템으로서,
    공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내부에 배치되는 회전식 타겟;
    상기 회전식 타겟과 전기적으로 소통하며 상기 회전식 타겟에 전압을 인가하도록 구성된 전원 공급부;
    마이크로파를 생성하기 위하여 상기 회전식 타겟 외부에 위치되는 동축 마이크로파 안테나;
    상기 공정 챔버 내부에 가스를 공급하도록 구성된 가스 시스템; 및
    기판을 홀딩하기 위하여 상기 공정 챔버 내에 구성되는 기판 지지 부재
    를 포함하는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전식 타겟은 유전 물질, 금속 또는 반도체를 포함하는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 DC, AC, RF 또는 펄스(pulsed) 전원 공급부 중 하나 이상을 포함하는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전식 타겟은 상기 동축 마이크로파 안테나에 대해 실질적으로 대칭으로 위치되는 다수의 회전식 타겟을 포함하는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전식 타겟은 상기 회전식 타겟의 중심 축에 대해 실질적으로 대칭인 단면을 가지는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단면은 실질적으로 원형 또는 환형(annular)인
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로파는 횡단 전자기 웨이브(transversal electromagnetic wave; TEM) 방식인
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    전자관(magnetron)이 상기 회전식 타겟에 인접하여 위치되는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전식 타겟은 적어도 2 개의 타겟을 포함하고, 상기 전자관은 상기 타겟에 인접한 적어도 2 개의 전자관을 포함하며, 상기 2 개의 타겟은 상기 동축 마이크로파 안테나에 대해 실질적으로 대칭으로 위치되는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 회전식 타겟은 유전 물질, 금속 또는 반도체를 포함하는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 회전식 타겟은 상기 회전식 타겟의 중심 축에 대해 실질적으로 대칭인 단면을 가지는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 단면은 실질적으로 원형 또는 환형(annular)인
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 시스템.
  13. 마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 방법으로서,
    공정 챔버 내부에 타겟을 회전시키는 단계;
    상기 타겟에 DC, AC, RF 또는 펄스(pulsed) 전력 중 하나 이상을 인가하는 단계;
    상기 타겟의 외부에 위치되는 동축 마이크로파 안테나로부터 마이크로파를 생성시키는 단계;
    상기 생성된 마이크로파의 전력을 조정하는(modulating) 단계;
    상기 공정 챔버 내부로 가스를 유동시키는 단계;
    상기 생성된 마이크로파를 이용하여 상기 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계; 및
    상기 플라즈마로부터 기판 상에 필름을 형성하는 단계
    를 포함하는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 마이크로파는 횡단 전자기 웨이브(transversal electromagnetic wave; TEM) 방식인
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 회전식 타겟에 인접하여 전자관(magnetron)을 배치시키는 단계를 더 포함하는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 동축 마이크로파 안테나는 다수의 평행한 동축 마이크로파 안테나를 포함하는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 회전식 타겟은 유전 물질, 금속 또는 반도체를 포함하는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 회전식 타겟은 상기 회전식 타겟의 중심 축에 대해 실질적으로 대칭인 단면을 가지는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    RF 전력을 이용하여 상기 기판을 지지하는 부재에 바이어스(bias) 하는 단계를 더 포함하는
    마이크로파를 이용한 회전식 스퍼터링 증착을 위한 방법.
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