KR20140054224A - 스퍼터링 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20140054224A
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

기판 상에 증착 재료의 층을 증착하기 위한 증착 장치가 제공된다. 상기 장치는 기판을 유지하도록 구성된 기판 지지부; 및 타겟 조립체를 유지하도록 구성된 타겟 지지부(520)를 포함한다. 상기 타겟 조립체는 백킹 요소 및 서로 차례로 상기 백킹 요소 상에 배열된 적어도 2개의 타겟 요소들(510; 511)을 포함하며, 그에 따라 갭(530)이 상기 적어도 2개의 타겟 요소들 사이에 형성된다. 상기 적어도 2개의 타겟 요소들 사이의 갭이 폭(w)을 가진다. 또한, 상기 기판과 상기 타겟 요소 사이의 거리 대 갭 폭(w)의 비율이 적어도 약 150 또는 그 초과가 되도록, 상기 기판 지지부와 상기 타겟 지지부가 서로에 대해서 배열된다.

Description

스퍼터링 장치 및 방법{SPUTTERING APPARATUS AND METHOD}
본원 발명의 실시예들은 증착 장치 및 기판 상에 증착 재료의 층을 형성하는 방법에 관한 것이다. 본원 발명의 실시예들은 특히 복수-타일(multi-tile) 타겟 지지부를 가지는 증착 장치, 및 타겟 배치 방법에 관한 것이다.
기판 상에 재료를 증착하기 위한 몇 가지 방법들이 공지되어 있다. 예를 들어, 기판들이 스퍼터 프로세스와 같은 물리 기상 증착(PVD) 프로세스에 의해서 코팅될 수 있을 것이다. 다른 증착 프로세스들에는 화학 기상 증착(CVD), 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD), 등이 포함된다. 전형적으로, 그러한 프로세스는 프로세스 장치 또는 프로세스 챔버 내에서 실시되고, 그러한 장치 또는 챔버 내에 코팅하고자 하는 기판이 위치된다. 증착 재료가 장치 내에서 제공된다. PVD 프로세스가 실시되는 경우에, 증착 재료가 예를 들어 기체 상(phase)으로 존재할 수 있을 것이다. 복수의 재료들이 기판 상에서의 증착을 위해서 사용될 수 있을 것이나; 그러한 재료들 중에서 세라믹들이 이용될 수 있다. 전형적으로, PVD 프로세스는 박막 코팅들에 적합하다.
코팅된 재료들이 몇몇 적용예들에서 그리고 몇몇 기술 분야들에서 이용될 수 있을 것이다. 예를 들어, 하나의 적용예로서, 반도체 디바이스들을 생성하는 것과 같은, 마이크로일렉트로닉스(microelectronics) 분야가 있다. 또한, 디스플레이들을 위한 기판들이 PVD 프로세스에 의해서 종종 코팅된다. 추가적인 적용예들에는, 절연 패널들, 유기 발광 다이오드(OLED) 패널들뿐만 아니라, 하드 디스크들, CD들, 및 DVD들, 등이 포함될 수 있을 것이다.
기판들이 코팅 프로세스를 실시하기 위한 증착 챔버 내에 배열되거나 증착 챔버를 통해서 안내된다. 증착 챔버는 타겟을 제공하고, 상기 타겟 상에는 기판 상으로 증착하고자 하는 재료가 배열된다. 일부 적용예들에서, 대형 기판들 상에 재료 층들을 증착할 것이 요구된다. 이러한 경우에, 또한 증착 챔버의 상응하는 구성요소들이 기판의 크기에 맞춰 구성된다. 예를 들어, 기판의 전체 지역에 걸쳐서 적절한 증착을 제공하기 위해서, 타겟의 크기가 기판의 크기에 따라서 선택된다.
기판에 걸친 균일한 층 증착을 보장하기 위해서 대형 기판들에 대해서 단일 피스 타겟들이 이용된다. 그러나, 대형 기판들을 위해서 요구되는 크기를 가지는 단일 피스 타겟들은 고가이고 그리고 제조 및 취급이 어렵다. 또한, 단일 피스 타겟은, 타겟의 전체 길이에 걸친 증착 재료의 연장으로 인해서, 오류가 발생하기 쉽다(error-prone). 또한, 증착 재료의 몇 개의 타일들을 상부에 가지는 타겟들을 이용하는 것이 공지되어 있다. 이러한 복수-타일 타겟들은 단일 피스 타겟만큼 비용 집약적이지 않으나, 종종 타겟 상의 타일들의 패턴이 기판의 증착 층 내에 패턴을 생성한다.
상기 내용에 비추어, 본원 발명의 목적은, 종래 기술의 문제점들 중 적어도 일부를 극복할, 증착 장치, 특히 복수-타일 타겟을 위한 증착 장치, 그리고 복수-타일 타겟을 이용한 증착 층 형성 방법을 제공하는 것이다.
상기 내용에 비추어, 독립항인 제 1 항에 따른 증착 재료 층을 형성하기 위한 장치 및 독립항 제 12 항에 따른 층 증착 방법이 제공된다. 본원 발명의 추가적인 양태들, 장점들, 및 특징들이 종속항들, 상세한 설명 및 첨부 도면들로부터 자명하다.
일 실시예에 따라서, 기판 상에 층을 증착하기 위한 증착 장치가 제공된다. 증착 장치는 기판을 유지하도록 구성된 기판 지지부 및 타겟 지지부를 포함한다. 타겟 지지부는 타겟 조립체를 유지하도록 구성된다. 타겟 조립체는 백킹(backing) 요소 및 서로 차례로(next to each other) 상기 백킹 요소 상에 배열된 적어도 2개의 타겟 요소들을 포함한다. 갭이 상기 적어도 2개의 타겟 요소들 사이에 형성된다. 상기 갭은 폭(w)을 가지도록 구성되고 그리고, 상기 기판과 상기 타겟 요소 사이의 거리 대 갭 폭(w)의 비율이 적어도 약 150이 되도록, 상기 기판 지지부 및/또는 상기 타겟 지지부가 서로에 대해서 배열된다.
다른 실시예에 따라서, 증착 장치 내에서 기판 상에 층을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 그러한 방법은 코팅하고자 하는 기판을 제공하는 단계; 백킹 요소 및 서로 차례로 상기 백킹 요소 상에 위치되는 적어도 2개의 타겟 요소들을 포함하는 타겟 조립체를 제공하는 단계를 포함한다. 갭이 상기 적어도 2개의 타겟 요소들 사이에 형성되고, 상기 갭은 폭(w)을 가진다. 또한, 상기 방법은, 상기 기판과 상기 타겟 요소 사이의 거리 대 갭 폭(w)의 비율이 적어도 약 150이 되도록, 상기 기판을 상기 타겟 지지부에 대해서 배치하는 단계를 포함한다.
실시예들은 또한 설명된 방법들을 실행하기 위한 장치들에 관한 것이고 그리고 각각의 개시된 방법 단계를 실시하기 위한 장치 파트들을 포함한다. 이러한 방법 단계들은 하드웨어 구성요소들에 의해서, 적절한 소프트웨어에 의해서 프로그래밍된 컴퓨터에 의해서, 상기 2개의 임의 조합에 의해서 또는 임의의 다른 방식에 의해서 실시될 수 있을 것이다. 추가적으로, 발명에 따른 실시예들은 또한 개시된 장치가 동작하는 방법들에 관한 것이다. 실시예는 장치의 모든 기능을 실행하기 위한 방법 단계들을 포함한다.
본원 발명의 전술한 특징들이 구체적으로 이해될 수 있도록, 앞서서 간략히 요약된 발명의 보다 특별한 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있을 것이다. 첨부 도면들은 발명의 실시예들에 관한 것이고 그리고 이하에서 설명된다.
도 1은 여기에서 개시된 실시예들에 따른 증착 챔버의 개략도를 도시한다.
도 2는 여기에서 개시된 실시예들에 따른 증착 재료 분배의 개략도를 도시한다.
도 3은 여기에서 개시된 실시예들에 따른 증착 재료 분배의 개략도를 도시한다.
도 4는 여기에서 개시된 실시예들에 따른 증착 챔버 내에서 사용되는 바와 같은 복수-타일 타겟의 개략도이다.
도 5는 여기에서 개시된 실시예들에 따른 증착 챔버 내에서 사용되는 바와 같은 복수-타일 타겟의 개략도이다.
도 6은 여기에서 개시된 실시예들에 따른 기판 상에 층을 증착하기 위한 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
이제, 하나 또는 둘 이상의 예들이 도면들에 도시된 발명의 여러 실시예들을 구체적으로 참조할 것이다. 이하의 도면들의 설명에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소를 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이점들만이 설명된다. 각각의 예는 발명의 설명으로서 제공되고 그리고 발명의 제한을 의미하지 않는다. 또한, 하나의 실시예의 일부로서 예시되거나 설명된 특징들이 추가적인 실시예를 또한 산출하기 위해서 다른 실시예들에서 또는 다른 실시예들과 함께 이용될 수 있다. 설명이 그러한 변형들 및 변경들을 포함하는 것으로 의도되었다.
도 1은 실시예들에 따른 증착 챔버(100)의 개략도를 도시한다. 증착 챔버(100)는 PVD 프로세스와 같은 증착 프로세스를 위해서 구성된다. 기판(110)이 기판 지지부(120) 상에서 위치되어 도시되어 있다. 일부 실시예들에 따라서, 챔버(100) 내의 기판(110)의 위치 조정을 허용하도록 기판 지지부가 이동가능할 수 있을 것이다. 전형적으로, 균일한 층 증착을 허용하기 위해서, 예를 들어, 회전에 의해서, 기판 지지부(120)가 이동가능할 수 있을 것이다. 타겟 지지부(125)가 챔버(100) 내에 제공된다. 타겟 지지부(125)는 타겟 조립체(130)를 유지하도록 구성된다. 전형적으로, 타겟 조립체(130)가 기판(110) 상에 증착하고자 하는 재료를 제공한다.
일부 실시예들에 따라서, 타겟 조립체(130)가, 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같은, 백킹 요소(131)를 포함할 수 있을 것이다. 전형적으로, 백킹 요소(131)가 타겟 요소들(132 및 133)을 반송하도록 구성된다. 타겟 요소들이 증착하고자 하는 재료를 제공할 수 있을 것이다. 하나 초과의 타겟 요소를 가지는 타겟 조립체가 또한 복수-타일 타겟 조립체로서 지칭된다.
일부 실시예들에 따라서, 대형 기판들이 전형적으로 약 1.4 m2 내지 약 8 m2, 보다 전형적으로 약 2 m2 내지 약 9 m² 또는 심지어 12 m²까지의 크기를 가질 수 있을 것이다. 전형적으로, 본원에 설명된 실시예들에 따른 마스크 구조들, 장치들, 및 방법들이 제공되기 위한 직사각형 기판들은 본원에 설명된 바와 같이 대형 기판들이다. 예를 들어, 대형 기판이 약 1.4 m2 기판들(1.1 m x 1.25 m)에 상응하는 GEN 5, 약 4.29 m2 기판들(1.95 m x 2.2 m)에 상응하는 GEN 7.5, 약 5.7m²기판들(2.2 m x 2.5 m)에 상응하는 GEN 8.5, 또는 심지어 약 8.7 m2 기판들(2.85 m × 3.05 m)에 상응하는 GEN 10일 수 있다. GEN 11 및 GEN 12 및 그에 상응하는 기판 면적들과 같은 보다 큰 세대들이 유사하게 구현될 수 있다.
전형적으로, 기판이 재료 증착에 적합한 임의 재료로 제조될 수 있을 것이다. 예를 들어, 기판이 유리(예를 들어, 소다-라임 유리, 보로실리케이트 유리, 등), 금속, 폴리머, 세라믹, 화합물 재료들, 탄소 섬유 재료들 또는 임의의 다른 재료 또는 증착 프로세스에 의해서 코팅될 수 있는 재료들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 제조될 수 있을 것이다.
박막 트랜지스터들(TFTs)이 생산되는 경우에, 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO)과 같은 금속 산화물들이 최근에 증착하고자 하는 재료로서 가장 대중적인 후보가 되었다. 금속 산화물들이 차세대 디스플레이 기술들에서의 적용예들을 위한 박막 트랜지스터들의 능동 층으로서 비정질 실리콘을 대체할 수 있는데, 이는 주로 그들의 높은 이동도(mobility) 및 투과도(transparency) 때문이다. 그러한 금속 산화물 층들을 생산하기 위한 전형적인 방법은, 대형-면적 코터들 상의 본딩된 세라믹 타겟으로부터의 부분적 반응형(partial reactive) PVD 프로세스이다. 예시적으로, 여기에서 개시된 실시예들의 증착 장치가 본딩된 세라믹 타겟으로부터의 부분적 반응형 PVD 프로세스를 실시하도록 구성될 수 있을 것이다.
증착 재료로서 세라믹들을 제공하는 타겟들을 제조하는 것(예를 들어, 세라믹들의 소결에 의해서 제조하는 것)이 긴 실린더들 및 플레이트들에서 특히 어렵기(challenging) 때문에, 스퍼터 타겟이 될 수 있는 하나의 큰 크기의 타겟을 위해서 몇 개의 실린더들 또는 플레이트들을 함께 조합하는 것이 일반적이다.
도 1에서, 예시적으로 2개의 타겟 요소들(132 및 133)이 도시되어 있다. 여기에서 설명된 다른 실시예들과 함께 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따라서, 타겟 요소들의 수가 전형적으로 2 보다 클 수 있고, 예를 들어, 4개, 5개, 10개 또는 심지어 20개일 수 있을 것이다. 전형적으로, 타겟 요소들의 수가 프로세스, 기판 크기, 증착 재료, 타겟 디자인 및 추가적인 매개변수들에 의존한다. 예로서, 튜브 타겟의 타겟 요소들의 수는, GEN 8.5의 타겟, 즉 약 5.7 m2 의 기판 크기를 위한 타겟에 대해서 약 13 내지 14개의 타겟 요소들이 될 수 있을 것이다. 실시예들에 따라서, GEN 8.5의 평면형 타겟의 타겟 요소들의 수가 약 3개 내지 4개의 타겟 요소들이 될 수 있을 것이다. 타겟 요소들의 수가 프로세스 매개변수들에 따라서 선택될 수 있을 것이고 그리고 여기에서 예시적으로 설명된 수와 다를 수 있을 것이다.
일반적으로, 타겟 요소들 사이에 갭이 형성된다. 전형적으로, 동작 중에 열팽창을 허용하기 위해서, 갭이 타겟 요소들 사이에 제공된다. 예를 들어, 타겟 조립체의 백킹 요소에 대해서 타겟 요소들을 본딩하기 위해서 인듐이 이용되는 경우에, 열팽창을 허용하기 위한 갭에 의해서 공간이 제공된다.
증착 시스템들에서, 복수-타일 타겟 조립체들의 배열체가 기판 상의 증착 특성에 영향을 미친다. 복수-타일 타겟 조립체들이 사용될 때, 가시적인 무라(mura) 효과가 마감된 제품에서 나타난다. 무라 효과는 스트라이프들의 외형(appearance)으로서 설명될 수 있고, 이는 기판 상에 증착된 층들 중 적어도 하나에서의 불규칙성(irregularity)을 나타낸다. 전형적으로, 스트라이프들은 디스플레이와 같은 마감된 제품에서 보여진다. 금속 산화물 TFT 백플레인(backplane)에 의해서 구동되는 OLED 또는 LCD 패널이 생산되는 경우에, 무라 효과가 패널의 일부 지역들 내에서 OLED 또는 LCD 패널의 기능 고장을 유발할 수 있을 것이다.
복수-타일 타겟들에 대한 필요성을 회피하기 위해서 단일 피스 타겟들을 이용하는 것이 공지되어 있으나; 단일 피스 타겟은 타겟 제조 및 타겟 취급을 위한 비용들을 상승시킨다. 복수-타일 타겟들은 단일 피스 타겟들과 같이 비용 집약적이지 않으나, 종종 전술한 무라 효과를 유발한다.
전형적으로, 타겟 요소들 사이의 갭들이 무라 효과를 생성하는 원인이 될 수 있을 것이다. 여기에서 설명된 실시예들에 따라서, 증착된 재료의 불규칙성을 나타내는 기판 상의 무라 패턴, 즉 스트라이프들이 갭 위치 및 기하형태로 다시 추적될(traced) 수 있다.
따라서, 공지된 시스템들에서, 기판 상의 증착 재료가 타겟 요소들 사이의 갭에 의해서 영향을 받는다. 여기에서 개시된 실시예들에 따른 시스템들에서, 기판 상의 증착 재료의 불규칙성이 타겟 요소들 사이의 갭으로부터 실질적으로 독립적이고, 즉 갭이 기판 상의 증착 재료의 층의 규칙성 및 균일성에 실질적으로 영향을 미치지 않는다.
"갭으로부터 실질적으로 독립적인"이라는 표현은 타겟 요소들 사이의 갭들로 인한 무라 효과가 기판 상에 증착된 층에서 보이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 백킹 요소(420) 및 예시적으로 3개의 타겟 요소들(410, 411 및 412)을 가지는 플레이트 또는 튜브 타겟 조립체(400)를 도시한다. 일부 실시예들에 따라서, 타겟 요소들의 수, 백킹 요소와 타겟 요소들 사이의 본딩 및 타겟 조립체를 위해서 이용된 재료가 도 1에 대해서 설명한 것과 동일할 수 있을 것이다. 도 2에서 도시된 실시예에서, 타겟 요소들을 타겟 조립체(400)의 백킹 요소에 대해서 본딩하는 본딩 재료(415)를 확인할 수 있다. 갭들(430)이 타겟 요소들 사이에 형성된다.
도 2에서, 선(450)은 당업계에서 공지된 바와 같은 증착 장치에서의 기판 표면의 평면을 나타낸다. 평면(450)에서 갭들의 영향이 크다. 이는 쇄선들(460)에 의해서 도 2에서 확인될 수 있다.
일반적으로, 선들(460)이 갭들(430)로부터 연장하여, 타겟 요소들로부터 방출된 증착 재료에 미치는 갭의 영향을 개략적으로 나타낸다. 전형적으로, 갭들의 영향은 타겟 요소들로부터의 거리가 증가됨에 따라 약해지는데, 이는 쇄선들(460)의 흐려지는 컬러에 의해서 표시되어 있다. 또한, 쇄선들(460)은 기판 표면에 대해서 실질적으로 평행한 방향을 따라서 확장되는(spreading) 갭 영향 영역을 나타낸다.
전형적으로, 선들(460)에 의해서 도시된 갭들의 영향은 타겟 요소들로부터의 거리가 증가함에 따라 감소된다. 타겟 요소들로부터 방출된 입자들의 증가된 상호작용이 갭의 영향 감소를 유발할 수 있을 것이다. 일부 실시예들에 따라서, 타겟 요소와 평면(455) 내의 기판 표면 사이의 거리는, 타겟 요소와 평면(450) 내의 기판 표면 사이의 거리 보다, 기판으로의 경로 상에서 타겟 요소들로부터 방출된 입자들의 보다 많은 확장, 충돌 및 확산(diffusion)을 허용한다.
여기에서 설명된 실시예들에 따라서, 타겟 요소들(410, 411 및 412)과 기판 표면의 평면(455) 사이의 거리는 무라 효과의 극복 및 무라 효과의 실질적인 회피를 허용한다. 예로서, 약 0.5 mm의 갭의 경우에, 적어도 약 75 mm의 타겟-기판-거리(470)가 금속 산화물 증착 프로세스에서 무라 효과를 극복한다.
일부 실시예들에 따라서, 타겟-기판-거리가 전형적으로 약 75 mm 내지 약 350 mm, 보다 전형적으로 약 100 mm 내지 약 300 mm, 그리고 보다 더 전형적으로 약 200 mm이다.
일반적으로, "타겟-기판-거리"라는 용어는, 증착 프로세스 실시 전에, 코팅하고자 하는 기판의 표면과 적어도 하나의 타겟 요소의 표면 사이의 거리로서 이해되어야 할 것이다.
전형적으로, 기판과 타겟 요소 사이의 거리 대 갭 폭의 비율이 약 150 및 그 초과, 바람직하게 약 400 내지 600 이다. 일부 실시예들에 따라서, 상기 비율이 150의 약간 아래, 예를 들어, 145 또는 140일 수 있을 것이다. 다른 실시예들에 따라서, 상기 비율이 또한 600 초과, 예를 들어 610 또는 심지어 630이 될 수 있을 것이다. 일부 실시예들에 따라서, 적어도 약 150의 비율을 가지는 갭 폭에 의존하여 타겟-기판-거리를 배열하는 것은, 비용 효율적인 복수-타일 타겟 접근방식으로, 무라가 없는 패널들을 위한 금속 산화물 층들을 생성할 수 있게 한다.
다시 도 1을 참조하면, 타겟-기판-거리가 참조 번호 '170'으로 표시되어 있다. 비록 여기의 개략적인 도면들이 여기에서 설명된 실시예들에 따른 비율과 상이한 비율들을 보여줄 수 있으나, 그럼에도 불구하고, 달리 설명하지 않는 경우에, 기판과 타겟 요소 사이의 거리 대 갭 폭의 비율이 적어도 약 150, 바람직하게 약 400 내지 600 사이인 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 3은 방출된 입자들의 분배를 화살표들(580)로서 예시적으로 도시한다. 명료함을 위해서, 단지 2개의 화살표들이 참조 번호 '580'로 표시되어 있다. 백킹 요소(520) 및 몇 개의 타겟 요소들을 가지는 타겟 조립체(500)의 섹션이 도 3에 도시되어 있다. 타겟 조립체(500)의 섹션에서, 2개의 타겟 요소들(510 및 511)이 예시적으로 도시되어 있다.
전형적으로, 증착 재료의 분배 필드(field)가 타겟 요소로부터 방출된 실질적으로 모든 입자들을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 도 3에서, 화살표들(580)은 타겟 요소들의 방출 입자들의 분배를 나타낸다. 예를 들어, 타겟 요소(510)의 증착 재료의 분배 필드가 타겟 요소(510)로부터 기원하는 모든 화살표들(580)을 포함한다. 일부 실시예들에 따라서, 분배 필드가 실질적으로 코사인 함수의 형상을 가질 수 있을 것이다. 화살표들(580)의 길이는 화살표의 방향으로 방출된 입자들의 수를 대략적으로 나타낸다. 예를 들어, 위쪽으로 직선으로 진행하는 화살표는 규정된 수의 방출된 입자들의 방향을 나타내는 반면, 직선형 화살표의 좌측 또는 우측으로의 화살표는 적은 수의 입자들을 나타낸다.
일부 실시예들에 따라서, 도 3에 도시된 바와 같은, 타겟 요소들(510 및 511)로부터 기판 표면의 평면(555)까지의 타겟-기판-거리(570)는 전술한 기판과 타겟 요소 사이의 거리 대 갭 폭의 비율을 충족시키고, 다시 말해서 적어도 약 150의 비율을 충족시킨다.
전형적으로, 비율이 충족된 상태에서, 보다 많은 입자 충돌들이 가능하고 그리고 입자 분배가 연장되는데(extended), 이는 화살표들(580)의 연장부들(581)에 의해서 도 3에서 확인될 수 있다. 다시, 명료함을 위해서, 2개의 연장부들만을 참조 번호 '581'로 표시하였다. 화살표들(580)의 연장부들(581)은, 화살표들(580)의 방향으로 방출된 입자들이 진행하게 될 방향을 나타낸다. 타겟 요소(510)의 화살표들(580)의 연장부들(581)이 타겟 요소(510) 다음의 타겟 요소(511)의 화살표들의 연장부들(581)과 동일한 지점에서 중첩된다.
일부 실시예들에 따라서, 연장부들의 중첩은, 방출된 입자들의 충돌, 확장 및 분배가 증대되고 그리고 타겟 요소들 사이의 갭의 영향이 감소된다는 것을 의미한다.
도 3에서, 선(555)은, 여기에서 개시된 실시예들에 따라 적어도 약 150의 갭 폭에 대한 비율을 가지는 타겟-기판-거리를 나타낸다. 선(555)에 도달하기 전에, 화살표들(580)의 거의 모든 연장부들(581)이 교차된다. 즉, 타겟 요소들의 증착 재료의 분배 필드들이 서로 실질적으로 중첩된다.
이러한 상황(context)에서, "실질적으로 중첩된다"는 표현은, 기판 표면 즉, 코팅하고자 하는 표면의 평면에 도달하기에 앞서서, 분배 필드들의 대부분이 교차하고 그리고 서로 상호작용한다는 것으로 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 타겟 요소 표면으로부터 90°미만의 각도로 방출되는 입자들은 근처의 타겟 요소 표면으로부터 90°미만의 각도로 방출되는 입자들과 상호작용한다. 예로서, 타겟 요소 표면에 대해서 실질적으로 90°인 하나의 화살표를 제외하고, 도 3의 모든 화살표들이 근처의 타겟 요소의 화살표들과 상호작용한다.
이러한 상황에서, "실질적"이라는 용어는, "실질적"이라는 용어로 표시된 특성으로부터의 특정 편차가 존재할 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, "실질적으로 90°"라는 표현은 전형적으로 약 1°내지 10°의, 보다 전형적으로 약 2°내지 약 8°의, 그리고 보다 더 전형적으로 약 3°내지 약 7°의 편차들을 포함할 수 있을 것이다.
일부 실시예들에 따라서, 도 3의 선(555)은 갭 폭에 대한 적어도 약 150의 비율을 충족하는 타겟-기판-거리를 제공한다. 그와 대조적으로, 선(550)은, 적어도 150의 비율을 충족시키지 못하는, 공지된 증착 장치에서 이용되는 타겟-기판-거리를 나타낸다. 따라서, 선(550)의 영역 내에서 대략적으로 위치되는 기판의 증착 프로세스가 전술한 무라 효과를 초래할 수 있고, 타겟 요소들 사이의 갭의 영향을 나타낼 수 있을 것이다. 예를 들어, 타겟과 선(550) 사이의 거리가, 당업계에 공지된 바와 같이, 60 mm 또는 그 미만일 수 있을 것이다.
전형적으로, 여기에서 개시된 실시예들에 따른 비율을 충족시키는 타겟-기판-거리(570)가 전체 기판 지역에 걸쳐서 증착 재료의 규칙적인 층을 가질 수 있을 것이다.
이러한 상황에서, "규칙적인" 증착은, 기판 표면에 걸쳐서 실질적으로 균일한 증착인 것으로 이해되어야 할 것이다. 특히 이러한 상황에서 "규칙적"은 기판 상에 무라 효과들, 즉 스트라이프들을 가지지 않는다는 것을 의미한다. 일부 실시예들에 따라서, 무라 효과의 스트라이프들이 증착 특성들에서의, 예를 들어 -그러나 비제한적으로- 기판을 타격하는 방출 입자들이 가지는 에너지에서의, 층 밀도에서의, 재료 조성에서의, 국소적인 층 구조에서, 및 산소 함량 등에서, 불규칙성을 나타낼 수 있을 것이다.
일부 실시예들에 따라서, 증착 챔버의 타겟 지지부 및 기판 지지부가 서로에 대해서 이동가능하도록 구성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 타겟 지지부 및/또는 기판 지지부가 기판 표면과 타겟 요소들 사이의 거리를 조정하도록 구성될 수 있을 것이다. 전형적으로, 기판 표면과 타겟 조립체의 타겟 요소들 사이의 거리가, 증착 프로세스에서 타겟 조립체를 이용하기 이전의, 타겟 조립체의 타겟 요소들 사이의 갭에 의존하여 조정될 수 있을 것이다.
도 4는 여기에서 개시된 실시예들에서 이용될 수 있는 바와 같은 타겟 플레이트 조립체(200)를 도시한다. 타겟 조립체(200)는 백킹 요소(220) 상의 예시적으로 2개의 타겟 요소들(210 및 211)을 가지는 도 4의 타겟 플레이트이다. 타겟 요소들의 수, 타겟 요소들의 재료 및 백킹 요소(220)에 대한 타겟 요소들의 본딩이 도 1에 대해서 전술한 바와 같이 선택될 수 있을 것이다.
전형적으로, 타겟 요소들이 타겟 타일들일 수 있을 것이다. 타겟 타일들이 규정된 기하형태를 가지는 증착하고자 하는 재료의 피스들일 수 있을 것이다. 일부 실시예들에 따라서, 타겟 요소들이, 납땜 금속과 같은 본딩 재료에 의해서 백킹 요소에 본딩될 수 있을 것이다. 전형적으로, 납땜 금속이 인듐 등을 포함할 수 있을 것이다.
일부 실시예들에 따라서, 증착하고자 하는 재료가 증착 프로세스 및 코팅되는 기판의 추후의 적용에 따라서 선택될 수 있을 것이다. 예를 들어, 타겟의 증착 재료가 세라믹들일 수 있을 것이다. 전형적으로, 타겟 재료가 산화물 세라믹일 수 있을 것이고, 보다 전형적으로, 재료가 인듐 함유 세라믹, 주석 함유 세라믹, 아연 함유 세라믹, 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 세라믹일 수 있을 것이다. 일부 실시예들에 따라서, 증착하고자 하는 재료가 또한, 인듐-, 주석-, 아연-, 갈륨-함유 산화물들, 질화물들 및 산질화물들로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있을 것이다. 전형적으로, 타겟 요소들의 재료가 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO), 인듐 주석 산화물(ITO), 아연 주석 산화물(ZTO), 또는 인듐 아연 산화물(IZO) 등일 수 있을 것이다.
전형적으로, 타겟 요소들 사이에 갭이 형성된다. 도 4에서, 타겟 요소들(210 및 211) 사이의 갭이 참조 번호 '230'으로 표시되어 있다. 전형적으로, 갭(230)이 도 4에서 확인될 수 있는 폭(w)을 가진다. 타겟 요소들 사이의 갭이 하나의 타겟 요소의 하나의 엣지로부터 근처의 타겟 요소의 하나의 대면하는 엣지까지 도달한다.
도 4에서, 갭(230)이 타겟 요소(210)의 엣지(212)로부터 타겟 요소(211)의 엣지(213)까지 도달한다. 전형적으로, 갭을 형성하기 위해서 이용되는 타겟 요소들의 엣지들은, 백킹 요소에 본딩되는, 측부 상의 타겟 요소들의 엣지들이다.
일부 실시예들에 따라서, 여기에서 개시된 갭의 폭은 증착 프로세스에서 타겟 요소들을 이용하기 이전의 폭이다. 다시 말해서, 갭 폭(w)은, 백킹 플레이트에 대한 타겟 요소들의 장착 이후에, 그러나 증착 장치 내의 타겟 조립체의 장착 이전에 또는 장착 직후에, 타겟 요소들 사이의 갭으로서 규정된다. 예를 들어, 갭 폭(w)은 온도 및 압력의 표준 조건들에서의, 예를 들어 ISO 5011에서의 타겟 요소들 사이의 거리일 수 있을 것이다.
일부 실시예들에 따라서, 타겟 조립체의 백킹 요소가 튜브일 수 있고 또는 실린더-유사 형상을 가질 수 있을 것이다. 전형적으로, 타겟 지지부 및 타겟 조립체가 회전가능하도록 구성될 수 있을 것이다.
도 5는 여기에서 개시된 실시예들에 따른 타겟 조립체(300)를 도시한다. 전형적으로, 백킹 요소(320)가 튜브이고, 그러한 튜브에 타겟 요소들(310 및 311)이 본딩된다. 일부 실시예들에 따라서, 타겟 요소들의 수, 타겟 조립체를 위해서 이용되는 재료, 및 백킹 요소와 타겟 요소들 사이의 본딩이 도 1에 대해서 설명된 것과 동일할 수 있을 것이다. 또한, 도 5에서, 타겟 요소들(310 및 311) 사이의 갭(330)이 폭(w)을 가지는 것으로 확인될 수 있다. 그러한 갭은 하나의 타겟 요소의 하나의 엣지로부터 근처 타겟 요소의 대면하는 엣지까지 측정된다. 전형적으로, 갭 폭(w)을 결정하기 위해서 이용되는 타겟 요소들의 엣지들이, 백킹 요소에 대해서 본딩되는 측부 상에 위치된다.
전형적으로, 갭 폭이 약 0.2 mm 내지 약 0.7 mm, 보다 전형적으로 약 0.3 mm 내지 약 0.6 mm, 그리고 보다 더 전형적으로 약 0.3 mm 내지 약 0.5 mm일 수 있을 것이다.
일부 실시예들에 따라서, 기판 상에 증착 재료의 층을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 도 6은 여기에서 개시된 실시예들에 따른 방법의 흐름도(600)를 도시한다. 기판 상에 층을 생성하기 위한 증착 프로세스가 증착 챔버 내에서 실시될 수 있을 것이고, 상기 증착 챔버는 예시적으로 도 1에서 도시되고 도 1에 대해서 설명된 바와 같은 증착 챔버일 수 있을 것이다.
전형적으로, 기판이 단계(610)에서 제공된다. 기판은 도 1에 대해서 설명된 바와 같은 기판일 수 있고 그리고 PVD 등과 같은 증착 프로세스를 위해서 적합할 수 있을 것이다. 일부 실시예들에 따라서, 기판은, 도 1에 대해서 또한 설명한 바와 같이, 약 1.4 m2 내지 약 8.7 m2, 보다 전형적으로 약 2 m2 내지 약 6 m², 그리고 보다 전형적으로 약 4.3 m2 내지 약 5.7 m²의 면적을 가지는 대형 기판일 수 있을 것이다. 전형적으로, 기판을 증착 챔버 내에서 안내하는 것, 증착 챔버 내에서 기판 지지부를 구동하는 것, 등에 의해서, 기판이 제공될 수 있을 것이다.
도 6의 단계(620)에서, 기판 상에 증착하고자 하는 재료를 전달하기 위해서 타겟 조립체가 제공된다. 여기에서 설명된 실시예들에 따라서, 타겟 조립체가 백킹 요소를 포함하고, 상기 백킹 요소 상에는 타겟 요소들이 배열된다. 전형적으로, 백킹 요소가 증착 프로세스에 적합한 형상을 가질 수 있고 그리고 코팅하고자 하는 기판에 따라서 선택될 수 있을 것이다. 일부 실시예들에 따라서, 백킹 요소가 플레이트 또는 튜브의 형상을 가질 수 있을 것이다. 타겟 요소들이 증착하고자 하는 재료로 실질적으로 제조된다. 전형적으로, 타겟 요소들이 증착 재료의 타일들일 수 있을 것이다. 타겟 요소들 사이에, 폭(w)을 가지는 갭이 형성된다.
단계(630)는, 타겟 조립체의 타겟 요소의 갭에 의존하여, 기판 및 타겟 조립체를 서로에 대해서 배치하는 단계를 나타낸다. 기판과 타겟 요소 사이의 거리 대 갭 폭(w)의 비율이 적어도 약 150이 되도록, 타겟 및/또는 기판이 배치된다. 전형적으로, 상기 비율이 약 400 내지 600일 수 있을 것이다. 일부 실시예들에 따라서, 상기 비율이 150의 약간 아래, 예를 들어, 145 또는 140일 수 있을 것이다. 다른 실시예들에 따라서, 상기 비율이 600 초과, 예를 들어 610 또는 심지어 630이 될 수 있을 것이다.
전형적으로, 하나의 타겟 요소의 하나의 엣지로부터 근처 타겟 요소의 상응하는 엣지까지 도달하는 것으로서, 타겟 요소들 사이의 갭의 폭이 규정된다. 상기 폭(w)은 도 4 및 5 및 그 설명을 참조하는 것에 의해서 이해될 수 있다.
일부 실시예들에 따라서, 기판 표면과 타겟 표면 사이의 거리가 전형적으로 약 75 mm 내지 약 350 mm, 보다 전형적으로 약 100 mm 내지 약 300 mm, 그리고 보다 더 전형적으로 약 200 mm가 되도록, 기판 및/또는 타겟이 배치된다.
일반적으로, 타겟 요소들이 증착 재료의 분배 필드를 가진다. 분배 필드는, 타겟 요소들로부터 방출된 입자들의 규정된 분배 특성을 가진다. 상기 분배 필드는, 타겟 요소들의 방출된 입자들이 분배되는 지역 또는 영역으로서 이해되어야 할 것이다. 전형적으로, 분배 필드가 실질적으로 코사인 형상을 가질 수 있을 것이다.
일부 실시예들에 따라서, 근처의 타겟 요소들의 분배 필드들이 기판 표면의 평면 내에서 실질적으로 중첩될 수 있을 것이다. "실질적으로 중첩되는"이라는 표현은 도 3에 대해서 설명된 바와 같이 이해되어야 할 것이다. 증착 재료의 중첩되는 분배 필드들은, 기판 상의 규칙적인 증착 재료 층을 가능하게 한다. 여기에서 개시된 실시예들에 따라서 배열되는 기판 및 타겟은 보다 많은 입자 충돌 및 입자 상호작용을 허용하고, 그에 따라 기판 상의 증착이 균일해진다. 특히, 층의 균일성에 미치는 갭의 영향이 적어도 감소되고, 또는 심지어 실질적으로 방지된다.
전술한 내용에 비추어, 몇몇 실시예들이 설명될 수 있다. 여기에서 개시된 하나의 양태에 따라서, 기판 상에 증착 재료의 층을 증착하기 위한 증착 장치가 제공된다. 상기 장치는 기판을 유지하도록 구성된 기판 지지부 및 타겟 조립체를 유지하도록 구성된 타겟 지지부를 포함한다. 타겟 조립체는 백킹 요소 및 서로 차례로 상기 백킹 요소 상에 배열된 적어도 2개의 타겟 요소들을 포함하며, 그에 따라 갭이 상기 적어도 2개의 타겟 요소들 사이에 형성된다. 상기 구축 요소들 사이의 갭은 폭(w)을 가진다. 또한, 상기 기판과 상기 타겟 요소 사이의 거리 대 상기 갭 폭(w)의 비율이 적어도 약 150이 되도록, 상기 기판 지지부 및 상기 타겟 지지부가 서로에 대해서 배열된다. 전형적으로, 상기 기판과 상기 타겟 요소 사이의 거리(470; 570) 대 상기 갭 폭(w)의 비율이 약 400 내지 약 600이 될 수 있다. 추가적인 실시예들에 따라서, 상기 기판과 상기 타겟 요소 사이의 거리가 약 75 mm 또는 그 초과가 될 수 있다. 일부 실시예들에 따라서, 제 1 타겟 요소의 엣지로부터 제 2 타겟 요소의 대면하는 엣지까지 도달하는 것으로서, 상기 적어도 2개의 타겟 요소들 사이의 갭 폭이 규정될 수 있다. 추가적인 실시예들에 따라서, 단일 타겟 요소들의 증착 재료의 분배 필드들이 기판 표면의 평면 내에서 실질적으로 중첩하여 기판 상에서 규칙적인 증착을 제공하도록 허용하기 위해서, 기판 지지부와 타겟 지지부 사이의 거리가 구성될 수 있다. 전형적으로, 기판 상의 증착의 규칙성이 타겟 요소들 사이의 갭에 대해서 실질적으로 독립적일 될 수 있다. 일부 실시예들에 따라서, 본드 갭 무라 발생이 실질적으로 방지되도록, 기판 지지부와 타겟 지지부 사이의 거리가 구성될 수 있다. 전형적으로, 타겟 조립체의 백킹 요소가 플레이트 또는 튜브일 수 있다. 일부 실시예들에 따라서, 타겟 요소들이 산화물 세라믹을 포함할 수 있다. 여기에서 개시된 실시예들의 양태에 따라서, 기판 지지부가 약 1.5 m2 또는 그 초과의 기판을 홀딩하도록 구성될 수 있다. 전형적으로, 타겟 지지부가 회전가능한 타겟 조립체를 유지하도록 구성될 수 있다.
추가적인 양태에 따라서, 증착 장치 내에서 기판 상에 증착 재료의 층을 형성하기 위한 방법이 제공된다. 그러한 방법은 코팅하고자 하는 기판을 제공하는 단계; 적어도 2개의 타겟 요소들 사이에 갭이 형성되도록 서로 차례로 백킹 요소 상에 위치되는 적어도 2개의 타겟 요소들을 가지는 타겟 조립체를 제공하는 단계를 포함한다. 전형적으로, 갭이 폭(w)을 가진다. 또한, 상기 방법은, 기판과 타겟 사이의 거리 대 갭 폭(w)의 비율이 적어도 약 150이 되도록, 상기 기판을 상기 타겟 조립체에 대해서 배치하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에 따라서, 제 1 타겟 요소의 엣지로부터 제 2 타겟 요소의 대면하는 엣지까지 도달하는 것으로, 적어도 2개의 타겟 요소들 사이의 갭이 규정될 수 있다. 전형적으로, 기판을 배치하는 단계가 타겟으로부터 약 75 mm 또는 그 초과의 거리에 기판을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 기판을 배치하는 단계가, 단일 타겟 요소들의 증착 재료의 분배 필드들이 기판 표면의 평면 내에서 중첩하여 기판 상에 규칙적인 증착을 제공하는 것을 허용하도록, 상기 기판을 상기 타겟 조립체에 대해서 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 내용들이 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 발명의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고도 안출될 수 있을 것이며, 발명의 범위는 이하의 청구항들에 의해서 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판(110) 상에 증착(deposition) 재료의 층을 증착하기 위한 증착 장치로서:
    - 기판을 유지하도록 구성된 기판 지지부(120); 및
    - 타겟 조립체(130; 200; 300; 400; 500)를 유지하도록 구성된 타겟 지지부(125)로서, 상기 타겟 조립체는 백킹 요소(131; 220; 320; 420; 520) 및 서로 차례로 상기 백킹 요소 상에 배열된 적어도 2개의 타겟 요소들(132; 133; 210; 211; 310; 311; 410; 411; 412; 510; 511)을 포함하며, 그에 따라 갭(230; 330; 430; 530)이 상기 적어도 2개의 타겟 요소들 사이에 형성되고, 상기 갭이 폭(w)을 가지도록 구성되는, 타겟 지지부를 포함하고;
    상기 기판과 상기 타겟 요소 사이의 거리(470; 570) 대 상기 갭 폭(w)의 비율이 적어도 약 150이 되도록, 상기 기판 지지부(120) 및 상기 타겟 지지부(125)가 서로에 대해서 배열되는, 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 타겟 요소 사이의 거리(470; 570) 대 상기 갭 폭(w)의 비율이 약 400 내지 약 600인, 증착 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 타겟 요소(132; 133; 210; 211; 310; 311; 410; 411; 412; 510; 511) 사이의 거리(470; 570)가 약 75 mm 또는 그 초과인, 증착 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 타겟 요소(210)의 엣지(212)로부터 제 2 타겟 요소(211)의 대면하는 엣지(213)까지 도달하는 것으로서, 상기 적어도 2개의 타겟 요소들(132; 133; 210; 211; 310; 311; 410; 411; 412; 510; 511) 사이의 갭 폭이 규정되는, 증착 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단일 타겟 요소들(132; 133; 210; 211; 310; 311; 410; 411; 412; 520; 511)의 증착 재료의 분배 필드들이 기판 표면의 평면(455; 555) 내에서 실질적으로 중첩하여 기판 상에서 규칙적인 증착을 제공하도록 허용하기 위해서, 상기 기판 지지부(120)와 상기 타겟 지지부(125) 사이의 거리(470; 570)가 구성되는, 증착 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    본드 갭 무라 발생(bond gap mura generation)이 실질적으로 방지되도록, 상기 기판 지지부(120)와 상기 타겟 지지부(125) 사이의 거리(470; 570)가 구성되는, 증착 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백킹 요소(131; 220; 320; 420; 520)가 플레이트인, 증착 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 백킹 요소(131; 220; 320; 420; 520)가 튜브인, 증착 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟 요소들(132; 133; 210; 211; 310; 311; 410; 411; 412; 520; 511)이 산화물 세라믹, 바람직하게, 인듐 갈륨 아연 산화물(IGZO), 인듐 주석 산화물(ITO), 아연 주석 산화물(ZTO), 및 인듐 아연 산화물(IZO)과 같은, 인듐 함유 세라믹, 주석 함유 세라믹, 아연 함유 세라믹, 및 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 세라믹을 포함하는, 증착 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 지지부(120)가 약 1.5 m2 또는 그 초과의 기판을 홀딩하도록 구성되는, 증착 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타겟 지지부(125)가 회전가능한 타겟 조립체를 유지하도록 구성되는, 증착 장치.
  12. 증착 장치 내에서 기판 상에 증착 재료의 층을 형성하기 위한 방법으로서:
    코팅하고자 하는 기판을 제공하는 단계;
    적어도 2개의 타겟 요소들 사이에 폭(w)을 가지는 갭(230; 330; 430; 530)이 형성되도록 서로 차례로 백킹 요소(131; 220; 320; 420; 520) 상에 위치되는 적어도 2개의 타겟 요소들(132; 133; 210; 211; 310; 311; 410; 411; 412; 520; 511)을 포함하는 타겟 조립체(130; 200; 300; 400; 500)를 제공하는 단계; 및
    상기 기판과 상기 타겟 요소 사이의 거리 대 상기 갭 폭(w)의 비율이 적어도 약 150이 되도록, 상기 기판을 상기 타겟 조립체에 대해서 배치하는 단계를 포함하는, 증착 재료의 층을 형성하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    제 1 타겟 요소(210)의 엣지(212)로부터 제 2 타겟 요소(211)의 대면하는 엣지(213)까지 도달하는 것으로, 적어도 2개의 타겟 요소들(132; 133; 210; 211; 310; 311; 410; 411; 412; 520; 511) 사이의 갭(230; 330; 430; 530)이 규정되는, 증착 재료의 층을 형성하기 위한 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 기판을 배치하는 단계가 상기 타겟 요소들(132; 133; 210; 211; 310; 311; 410; 411; 412; 510; 511)로부터 약 75 mm 또는 그 초과의 거리(470; 570)에 기판을 배치하는 단계를 포함하는, 증착 재료의 층을 형성하기 위한 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 배치하는 단계가, 단일 타겟 요소들의 증착 재료의 분배 필드들이 기판 표면의 평면(455; 555) 내에서 중첩하여 기판 상에 규칙적인 증착을 제공하는 것을 허용하도록, 상기 기판을 상기 타겟 조립체(130; 200; 300; 400; 500)에 대해서 배치하는 단계를 더 포함하는, 증착 재료의 층을 형성하기 위한 방법.
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