KR20150102020A - 플라즈마 강화 화학적 기상 증착(pecvd) 공급원 - Google Patents

Abstract

일 실시형태는, 공동이 형성된 본체; 및 상기 공동 내에 배치된 적어도 2개의 독립적인 마그네트론 조립체를 포함하는 플라즈마 공급원에 관한 것이다. 상기 마그네트론 조립체는 서로 간에 및 상기 본체와 상호 간에 전기적으로 절연된다. 이러한 실시형태의 일 구현예에서, 상기 독립적인 마그네트론 조립체는 밀폐된-드리프트형 마그네트론 조립체를 포함한다. 다른 실시형태도 개시된다.

Description

플라즈마 강화 화학적 기상 증착(PECVD) 공급원{PLASMA ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION(PECVD) SOURCE}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은, 본 명세서에 개시 내용이 참고로 포함된, 2012년 12월 28일에 출원된 미국 가특허 출원 제61/746,734호의 유익을 주장한다.

화학적 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD)은 원하는 층에 포함된 요소(element)를 포함하는 전구체 화학 조성을 화학 변환시킴으로써 기판의 표면에 층을 형성하는 공정을 말한다. 일반적인 예로는 전구체 헥사메틸다이실록산(hexamethyldisiloxane) 또는 HMDSO(0[Si(CH3)3]2)와 산소(02) 사이에 화학 반응으로부터 실리콘 이산화물(Si02)을 형성하는 것이다. 이 경우에, 실리콘과 산소는 결합하여 고체 Si02를 형성한다. 나머지 메틸 그룹은 산소와 반응하여 여러 폐기 가스(CO, C02, HO 등)를 형성할 수 있고 이 폐기 가스는 이후 반응기로부터 제거된다.

증착된 층의 품질과 반응 효율을 개선시키기 위해, 이온화된 가스(플라즈마)의 대기에서 반응이 일어날 수 있다. 플라즈마를 생성하기 위한 일반적인 가스는 아르곤이다. 화학 반응에 사용될 수 있는 반응 가스가 더 추가될 수 있다. 적절한 플라즈마는 고밀도의 활동 전자를 가진다. 이 전자는 전구체와 충돌하고, 관심 있는 요소를 포함하는 다른 가스와 충돌하여, 가스를 이온화시켜 분자를 더 가벼운 분자들로 분리시킨다. 이것은 관심 있는 요소의 라디칼을 생성하고, 이것은 플라즈마를 받지 않은 경우 형성할 수 있는 것보다 더 용이하게 원하는 화합물을 형성할 수 있다. 가스 비율, 압력 또는 전력 파라미터를 조절하여 증착 속도와 막 특성에 영향을 미치도록 할 수 있다.

플라즈마는 챔버 내에 이온화가능한 가스와 전극을 제공하고 이 전극들 사이에 전기 전위를 인가하는 것에 의해 진공 챔버 내에 약 1 내지 100 mTorr 범위의 압력으로 생성된다. 전기 전위가 인가될 때, 전자는 캐소드 전극의 표면으로부터 방출되고 캐소드와 애노드 사이의 전기장에 의해 가속된다. 충분한 에너지의 전자가 공정 가스(process gas)와 충돌하면, 가스가 이온화되어 추가적인 자유 전자가 생성된다. 새로운 전자는 가속 전기장을 받아 추가적인 가스 분자를 이온화할 수 있다. 적절한 조건 하에서, 이 공정은 신속히 연속되어 조밀한 플라즈마를 형성한다. 전자의 궤도를 변경하여 원하는 작업 영역 내로 전자를 끌고 가서 이온화 충돌을 받을 확률을 증가시켜, 처리 효율을 개선시키도록 구성된 자기장을 더 제공하는 것이 일반적이다.

플라즈마를 생성하는 여러 구성은 종래 기술에서 찾아볼 수 있다. 그러나, 이들 종래 기술은 일반적으로 PECVD 처리에서 그 성능을 제한하는 단점을 가지고 있다. 이러한 공급원의 개요는 전체 내용이 본 명세서에 병합된 미국 특허 제7,327,089호(본 명세서에서 "'089 특허"라고도 지칭됨)에서 찾아볼 수 있다.

'089 특허(및 후속 계속 미국 특허 제7,411,652호(본 명세서에서 "'652 특허"라고도 지칭됨))에서, 공동(cavity) 내에 한정된 전극을 포함하는 공급원이 게시된다. 이 공동은 플라즈마 흐름을 제한하는 노즐을 통해 진공 챔버의 처리 영역으로 개방되어 있다. 이 노즐은 또한 공동으로부터 스퍼터링된 물질의 흐름과 공동으로의 화학적 전구체의 흐름을 제한한다. 공동 내에 공정 가스를 공급하는 수단이 제공된다. 이 전구체는 공동 외부 챔버에 공급된다. 이 구성은 반응 물질이 전극 상에 형성되는 문제와, 스퍼터링된 물질이 기판 상에 형성된 막을 오염시키는 문제를 처리한다. 이 공급원은 또한 전자를 공급원 내에 자기적으로 한정하는 자성을 제공하는 자기장을 포함하여 조밀한 플라즈마를 생성하는 효율을 개선시킨다. 자기장 구성은 또한 플라즈마의 일부분이 공동으로부터 기판 쪽으로 흐르는 가이드 역할을 제공한다.

'089 특허에 개시된 공급원에 따른 문제는 공급원의 공동 외부에 있는 애노드에 의존한다는 것이다. 공급원의 외부에 있는 애노드는 공정에 의해 생성된 유전체 코팅의 증착을 받는다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 애노드 상에 유전체 코팅은 공정 불안정성과, 허용가능하지 않은 불균일성을 항상 초래한다. 추가적으로, 공동 내에 배치된 전극은 사용되는 공정 가스로부터 산화(또는 다른 반응)를 받는다. 이들 두 문제는 '652 특허에서 개시된 교류 전류(alternating current: AC) 또는 이극 펄스 전원(bi-polar pulsed power supply)과 함께 2개의 공급원을 연결시키는 것에 의해 경감된다. 이 구성에서, 하나의 공급원에 있는 전극은 캐소드 전위에 있는 반면, 다른 공급원에 있는 전극은 애노드로 작용한다. 2개의 전극은 전원의 각 반-사이클(half-cycle)에서 극성을 스위칭한다. 캐소드 반-사이클에서, 전극은 스퍼터링을 겪는다. 이것은 원치 않는 반응 물질을 적어도 부분적으로 클리닝할 수 있다.

'652 특허에서 개시된 2개의 공급원 구성에 대한 중요한 특징은 2개의 공급원이 반대 자극을 가지는 것에 의해 자기적으로 링크될 수 있다는 것이다. 이것은 전자가 캐소드와 애노드 사이에 이동할 때 전자는 자기장을 따르기 때문에 작업 전자를 공급원으로부터 작업 영역으로 지향시키는 효과적인 방식이다. 2개의 공급원 구성은 코팅된 또는 반응된 전극 문제를 감소시키지만, 이것은 또 다른 문제를 야기한다. 공급원들 사이에 전자 이동의 균일성은 공급원들을 링크하는 자기장의 균일성에 매우 의존한다. 각 공급원 내 자성 구조물을 매우 균일하게 하는 데 많은 주의를 기울이더라도, 공급원들 사이에 링크 자기장을 균일하게 하는 것은 극히 문제일 수 있다. 이것은 공급원들 사이에 거리로 인한 것이다. 자기장(자속 밀도)의 강도가 거리의 제곱의 함수로 감소하기 때문에, 공급원들 사이의 거리에 작은 변화가 있어도 자속 밀도에 상당한 변화를 초래할 수 있다. 이것은 공정에서 허용가능하지 않은 변화를 초래한다. 그리하여 2개의 공급원은 정밀하게 평행하여야 하는데, 이는 균일한 처리를 유지하기 위하여 정밀하게 직선이어야 하는 것을 의미한다. 공급원이 길면 길수록, 충분한 정밀도를 달성하고 유지하는 것이 더 문제시된다.

독일 특허 DE 199 28 053(본 명세서에서 "'053 특허"라고도 지칭됨)에서, 공동 내에 배열된 캐소드와 리던던트(redundant) 애노드를 포함하는 플라즈마 공급원이 개시된다. 이 공급원은 강철과 같은 자기 투과성 물질로 구성된 3개의 평행한 캐소드 전극을 포함한다. 이 3개 중 하나는 디스크 형상일 수 있는 고체 슬랩(solid slab)이다. 대안적으로, 이것은 직사각형 또는 타원형 형상일 수 있다. 간략화를 위해, 디스크 형상의 구성만이 본 명세서에 설명된다. 다른 2개의 캐소드는 환형 형상이고, 디스크 형상의 캐소드와 실질적으로 동일한 두께와 외부 직경을 구비한다. 캐소드들 사이에는 이 캐소드들을 연결하는 링으로 배열된 영구 자석이 배치되고 이 영구 자석은 평탄한 표면 상에 및 캐소드의 외부 직경을 따라 캐소드와 인터페이스한다. 캐소드와 자석의 조립체는 중심에 공동을 구비한 에워싸인 원통형 구조물을 생성하고 이 구조물은 실린더의 일 단부에서 하나로 개방되어 있다. 이 조립체는 동시에 플라즈마 공급원의 자기 회로와 메인 전극이다. 공동 내에 및 캐소드들 사이에는 추가적인 전극이 배치되고 이 추가적인 전극은 서로 간에 및 캐소드와 상호 간에 전기적으로 절연된다. 전극은 캐소드의 내부 직경보다 약간 더 큰 내부 직경과, 자석의 링의 내부 직경보다 더 작은 외부 직경을 구비하는 원통형 형상의 루프이다. 그 측방향 크기는 캐소드들 사이의 거리 미만이다. 애노드로 기능하는 이들 전극은, 캐소드들 사이에 이 캐소드와 동심으로 배치된다. 전극 애노드는 전기 컴포넌트일 뿐이고 자기 회로의 일부는 아니다.

'053 특허에서 개시된 디스크 형상의 구성에서, 자극은 자기장이 방사 방향으로 투과성 캐소드를 투과하고 내부 직경 표면에서 또는 그 부근에서 캐소드로부터 방출되도록 배열된다. 자기력선은 조립체의 대칭축과 실질적으로 평행하게 캐소드들 사이 공간에 호(arc)를 형성하고 애노드의 내부 직경 표면을 실질적으로 가교시킨다. 이런 방식으로, 캐소드로부터 방출된 전자는 자기력선을 가로질러 용이하게 애노드에 도달할 수 없기 때문에 캐소드들 사이에 끌려간다. 그 결과 공동 내에 전자가 풍부한 플라즈마를 형성할 수 있다. 전자의 일부분은 중심 축을 따라 및 기판을 향해 공급원을 탈출한다.

'053 특허에 개시된 디스크 형상의 구성에서, DC 전원은 캐소드와 접지 사이에 연결되고 캐소드 전위에 캐소드를 유지한다. 2개의 별개의 구형파(square-wave) 전원이 애노드 전극과 캐소드 사이에 연결된다. 이들 전원은 하나의 전극이 애노드 전위에 있는 동안 다른 전극은 캐소드 전위에 있도록 교대로 펄스화된다. 한번에 하나의 애노드를 캐소드 전위로 주기적으로 구동하면 시스템은 다른 것을 스퍼터로-클리닝하는 동안 활성 애노드를 항상 유지할 수 있다. 이런 방식으로, 애노드는 적어도 부분적으로 클리닝되고 기능이 유지된다.

모든 전극들은 '053 특허에 개시된 디스크 형상의 구성으로 물리적으로 서로 근접해 있으므로, 전자에 대해 적절히 균일한 자기 경로를 수립하고 유지하는 것이 훨씬 더 쉬워진다. '053 특허는 '089 특허 및 '652 특허의 시스템에 의해 실현된 이익을 유지하면서 '652 특허의 비-균일성의 문제를 해결하는 것으로 보인다. 추가적으로, '053 특허에서 개시된 공급원은 '652 특허에 개시된 시스템보다 훨씬 더 콤팩트하게 만들어질 수 있어서 구 시스템에 보다 용이하게 개조될 수 있다. 그러나, '053 특허에 개시된 배열은 불필요하게 복잡하고, 냉각 및 전력 시설(utility)을 3개의 별개의 전기 컴포넌트에 제공해야 하는 요구조건으로 인해 실제 모델을 설계 및 제조하는 것이 곤란하다. '053 특허의 설계에서 상당한 공정 문제는 주요 캐소드가 DC 전압으로 구동되는 전류 운반 전극이라는 것이다. 이 캐소드는 공정에 노출되기 때문에, 이 캐소드는 유전체 물질로 코팅될 수 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 이것이 호 형성을 통해 공정 불안정성을 야기할 수 있는 것으로 잘 알려져 있다.

일 실시형태는 공동이 형성된 본체 및 상기 공동 내에 배치된 적어도 2개의 독립적인 마그네트론 조립체를 포함하는 플라즈마 공급원에 관한 것이다. 상기 마그네트론 조립체들은 서로 간에 및 상기 본체와 상호 간에 전기적으로 절연된다. 이러한 실시형태의 일 구현예에서, 상기 독립적인 마그네트론 조립체들은 밀폐된-드리프트(closed-drift)형 마그네트론 조립체들을 포함한다.

다른 실시형태는 플라즈마를 공급(sourcing)하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 플라즈마 공급원의 본체 내에 형성된 공동으로 공정 가스를 공급하는 단계를 포함하되, 상기 플라즈마 공급원은 상기 공동 내에 배치된 적어도 2개의 독립적인 마그네트론 조립체를 포함하고, 상기 마그네트론 조립체들은 서로 간에 및 상기 본체와 상호 간에 전기적으로 절연된다. 상기 방법은 전구체 가스를 상기 플라즈마 공급원으로 공급하는 단계 및 상기 마그네트론 조립체 내에 있는 각각의 전극을, 서로 반대 극성들을 가지도록, 교대로 바이어스시키는 단계를 더 포함한다.

또 다른 실시형태는 공동이 형성된 본체, 상기 공동 내에 배치된 적어도 하나의 독립적인 마그네트론 조립체, 및 상기 공동 내에 배치된 적어도 2개의 비-마그네트론 전극들을 포함하는 플라즈마 공급원에 관한 것이다. 상기 플라즈마 공급원은 출력 코일을 구비하는 교류 전류(AC) 전원을 더 포함한다. 상기 적어도 2개의 비-마그네트론 전극들은 서로 간에 및 상기 공동을 포함하는 본체와 상호 간에 전기적으로 절연된다. 상기 마그네트론 조립체는 상기 AC 전원의 상기 출력 코일의 중심 탭에 연결되고, 상기 비-마그네트론 전극들은 상기 AC 전원의 상기 출력 코일의 단부 탭들에 연결된다.

도 1은 플라즈마 공급원의 일례시적인 실시형태의 단면도;
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 공급원의 사시도;
도 3 및 도 4는 바이너리 매니폴드(binary manifold)를 사용하여 구현된 적절한 전구체 가스 매니폴드를 도시한 도면;
도 5는 플라즈마를 공급하는 방법의 일례시적인 실시형태를 표시한 흐름도;
도 6은 플라즈마 공급원의 또 다른 예시적인 실시형태의 단면도;
도 7은 플라즈마 공급원의 또 다른 예시적인 실시형태의 단면도;
도 8은 플라즈마 공급원의 또 다른 예시적인 실시형태의 단면도.

도 1은 플라즈마 공급원(100)의 일례시적인 실시형태의 단면도이다. 이 플라즈마 공급원(100)은 공동(104)이 형성된 하우징 또는 본체(102)를 포함한다. 플라즈마 공급원(100)은, 공동(104) 내에 배치되고 서로 간에 그리고 본체(102)와 상호 간에 전기적으로 절연된 적어도 2개의 완전한 독립적인 밀폐된-드리프트형 마그네트론 조립체(106)를 포함한다.

"독립적인"라는 용어는 마그네트론 조립체(106)가 하나 이상의 전극(108), 하나 이상의 자석(110) 및 냉각 서브시스템(112)을 포함하는 동작 마그네트론에 필요한 모든 컴포넌트를 포함한다는 것을 의미한다. 일 구현예에서, 마그네트론 조립체(106)는 밀폐된-드리프트형 마그네트론 조립체로 구현된다.

도 1에 도시된 예시적인 실시형태에서, 각 마그네트론 조립체(106)는 단일 전극(108)과 한 쌍의 자석(110)을 포함하지만, 다른 개수의 전극(108) 또는 자석(110)이 사용될 수 있다. 각 전극(108)과 자석(110)은 단일 부품으로 형성되거나 또는 다수의 컴포넌트 부품으로부터 조립될 수 있다(다수의 컴포넌트의 경우 각 전극(108) 또는 자석(110)은 각각 "전극 조립체" 또는 "자석 조립체"로 고려될 수 있다).

도 1에 도시된 예시적인 실시형태에서, 각 마그네트론 조립체(106)는 전극(108) 또는 자석(110)의 일부가 아닌 코어(114)를 더 포함한다. 이 실시형태에서, 전극(108)과 자석(110)은 코어(114) 상에 조립된다.

도 1에서, 4개의 마그네트론 조립체 부분(107)의 단면이 도시되는데, 여기서 4개의 마그네트론 조립체 부분(107) 각각은 참조 부호(107-A, 107-B, 107-C 및 107-D)를 각각 사용하여 도 1에 개별적으로 참조된다.

도 1과 관련하여 본 명세서에 설명된 특정 실시형태에서, 하나의 완전한 마그네트론 조립체(참조 부호 106-A를 사용하여 도 1에 개별적으로 참조된)는 전구체 가스 매니폴드(128)(후술됨)를 둘러싸는 도 1의 상부 부분 상에 위치된 링 구조물로 형성되고, 여기서 상부 2개의 마그네트론 조립체 부분(107-A 및 107-C)은 이 상부 마그네트론 조립체(106-A)의 단면 부분이다. 마찬가지로, 다른 완전한 마그네트론 조립체(참조 부호 106-B를 사용하여 도 1에 개별적으로 참조된)는 전구체 가스 매니폴드(128)를 둘러싸는 도 1의 하부 부분 상에 위치된 링 구조물로 형성되고, 여기서 2개의 마그네트론 조립체 부분(107-B 및 107-D)은 도 1의 하부측에 있고 이 하부 마그네트론 조립체(106-B)의 단면 부분이다. 도 1에 도시된 예시적인 실시형태에서, 본체(102)는 전극(108) 또는 자석(110)의 일부가 아니고, 많은 응용에서, 본체(102)가 이들 기능을 제공하는 것은 바람직하지 않다.

'053 특허에 개시된 시스템과 달리, (자석(110) 그 자체가 아니라) 자기 투과 물질이 마그네트론 조립체(106)에 요구되지 않는다는 것이 주목된다.

또한, 이 실시형태에서, 마그네트론 냉각 서브시스템(112)은 각 마그네트론 조립체(106)에 형성된 하나 이상의 냉각 채널(116)을 사용하여 각 마그네트론 조립체(106)에 구현된다. 보다 구체적으로, 도 1에 도시된 예시적인 실시형태에서, 마그네트론 냉각 서브시스템(112)은 각 마그네트론 조립체(106)의 코어(114)에 형성된 하나 이상의 냉각 채널(116)을 사용하여 각 마그네트론 조립체(106)에 구현된다.

이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 잘 이해되는 바와 같이, 냉각 채널(116)은 대응하는 마그네트론 조립체(106)를 냉각시키기 위하여 냉각 채널(116)을 통해 적절한 냉각 유체(예를 들어, 물)를 통과시키기 위하여 펌프 또는 다른 종래의 메커니즘(미도시)에 연결된다.

각 마그네트론 조립체(106)에서 전극(108), 자석(110) 및 냉각 서브시스템(112)은 다른 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 코어(114)(만약 사용된다면)는 전극 조립체 또는 자석 조립체의 일 부분일 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 코어(114)가 사용되지 않을 수 있다. 이러한 접근법의 예로는 코어(114)로 도 1에 도시된 구조물이 전극(108)과 통합되거나 또는 하나의 자석(110) 또는 두 개의 자석과 통합되도록 도 1에 도시된 실시형태를 변경하는 것을 제한 없이 포함한다. 나아가, 플라즈마 공급원(100)에서 마그네트론 조립체(106)는 모두 동일한 방식으로 구현되어야 하는 것은 아니다.

도 1에 도시된 예시적인 실시형태에서, 마그네트론 조립체(106)는 플라즈마 공급원(100)의 공동(104) 내에 조립체(106)를 배치하는 것에 의해 서로 간에 그리고 본체(102)와 상호 간에 전기적으로 절연되어, 각 조립체(106)는 원하는 전기적 분리를 제공할 수 있을 만큼 충분한 간격에 의해 본체(102)와도 분리되고 다른 조립체(106)와도 분리된다. 이 전기적 분리는 다른 방식으로 (예를 들어, 마그네트론 조립체(106)들 사이에 위치되거나 및/또는 마그네트론 조립체(106)들 중 하나 이상과 본체(102) 사이에 위치된 적절한 전기 절연체를 사용하여) 제공될 수 있는 것으로 이해된다.

도 1에 도시된 예시적인 실시형태에서, 마그네트론 조립체(106)(및 그 컴포넌트)는 일반적으로 직선 링 형상을 구비하도록 구성된다. 이것은 도 1에 도시된 플라즈마 공급원(100)의 사시도인 도 2에 도시된다. 각 전극(108)과 자석(110)은 직선 링으로 형성되고, 각 마그네트론 조립체(106) 내에 자석(110)을 형성하는 2개의 링은 이 마그네트론 조립체(106)의 전극(108)을 형성하는 링의 외부 직경 주위에 동심으로 배치된다. 보다 구체적으로, 도 1에 도시된 예시적인 실시형태에서, 각 마그네트론 조립체(106) 내에 전극(108)을 형성하는 링은 2개의 대향하는 플랜지(118)를 구비한다. 이 실시형태에서, 각 마그네트론 조립체(106)의 자석(110)을 형성하는 2개의 링들 중 하나는 상부 플랜지(118) 뒤에 배치되고, 이 마그네트론 조립체(106)의 자석(110)을 형성하는 2개의 링들 중 다른 링은 하부 플랜지(118) 뒤에 배치된다.

자석(110)의 극성은 플라즈마 공급원(100)의 중심 축과 실질적으로 평행한 방향으로 각 마그네트론 조립체(106)의 전극(108)의 타깃 부분(120)의 내부 직경에 걸쳐 호(arc)를 형성하는 자기장을 생성하도록 배열된다. 타깃 부분(120)의 내부 직경의 표면은 활성 표면이고, 다른 표면은 암-공간(dark-space) 또는 절연체에 의해 비활성으로 만들어진다. 타깃 부분(120)을 냉각시키는 것은 타깃 부분 내 액체를 냉각시키는 채널에 의해 직접 제공될 수 있다. 대안적으로 냉각시키는 것은 타깃 부분(120)과 열 접촉하는 코어(114)(도 1에 도시) 내 액체를 냉각시키는 채널(116)에 의해 간접 제공될 수 있다.

전극(108)의 타깃 부분(120), 자석(110) 및 선택적인 코어(114)는 모두 동일한 전기 전위에 있을 수 있다. 단일 AC 또는 이극 펄스 전원(미도시)은 하나의 마그네트론 조립체(106) 내 전극(108)이 캐소드와 애노드로 교대로 바이어스되는 동안, 다른 마그네트론 조립체(106) 내 다른 전극(108)이 (즉, 각각 애노드와 캐소드로) 반대 극성을 가지도록 교대로 바이어스되도록 2개의 마그네트론 조립체(106)들 사이에 연결된다.

도 2에 도시된 실시형태의 일 구현예에서, 플라즈마 공급원(100)의 본체(102)는 플로팅 전위에 있을 수 있다. 다른 구현예에서, 본체(102)는 접지 전위에 있거나 또는 일부 다른 전위로 바이어스될 수 있다. 본체(102)를 플로팅 전위에 두는 장점은 전자를 거부할 수 있는 음의 자체 바이어스를 얻을 수 있어서, 공동(104)으로부터 전자를 기판(미도시) 쪽으로 지향시키는 것을 도와준다는 것이다. 자체 바이어스는 전자가 이온보다 훨씬 더 높은 이동성을 구비하여, 훨씬 더 높은 속도로 표면에 충격을 주고 표면에 부착되는 것으로 인한 것이다. 다른 실시형태에서, 본체(102)의 바이어스는 필요에 따라 전력을 정류하는 다이오드를 사용하여 전원의 출력 코일에 추가적인 탭을 추가하는 것에 의해 또는 별도의 전원을 사용하여 달성될 수 있다.

도 1에 도시된 실시형태의 일 구현예에서, 자석(110)은 자화 방향이 방사 방향이고 2개의 자석(110)은 반대 방향으로 극성화되도록 배향된다. 그러나, 자성 요소의 다른 배향도 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 일반적으로, 자기장의 최종 구성은 바람직하게는 플라즈마 공급원(100)으로부터 전자를 기판(미도시) 쪽으로 지향시키고, 플라즈마 공급원(100)의 내부 표면으로부터 멀어지게 지향시키는 것이 바람직하다. 다른 실시형태에서, 추가적인 자성 요소가 마그네트론과 직접 접촉되지 않게 플라즈마 공급원(100) 내 어딘가에 배치되어, 자기장의 구조를 최적화시키는 것을 도와줄 수 있다. 자기장의 구조는 마그네트론 조립체 내 위치를 포함하여 플라즈마 공급원 내 유리한 위치에 자기 투과성 물질을 포함하는 분로(shunt)를 배치하는 것에 의해 더 변경될 수 있다.

전극 물질은 특정 공정에 맞도록 선택될 수 있다. 일례에서, 공정은 불소와 같은 부식 가스를 포함할 수 있다. 그래서, 스테인레스 스틸과 같은 부식 저항 물질이 바람직한 선택일 수 있다. 다른 예에서, 산소와 같은 반응 가스가 사용될 수 있고, 이 경우에 그 산화물이 천천히 스퍼터링되고 산화 시 다소 전도성이 유지되는 전극 물질을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우에, 티타늄이 바람직할 수 있다. 추가적으로, 전극(108)의 활성 표면은 플라즈마 스프레이 증착에 의해 원하는 특성 세트를 구비하도록 선택된 물질로 코팅될 수 있다. 각 전극(108)을 코팅하는 하나의 장점은 활성 표면에 가장 바람직한 물질이 전극(108)으로 형성하는 것이 가능하지 않을 수 있다는 것이다. 다른 장점은 표면 부식으로 인해 유지보수가 요구될 때 값비싼 전극(108)을 교체하는 것보다 전극 코팅을 다시 적용하는 것이 간단할 수 있다는 것이다. 전극 물질을 선택할 때 추가적으로 고려할 사항은 최종 코팅에 부작용을 야기하지 않는 최종 막 또는 호환가능한 오염물과 동일한 물질인 스퍼터링된 오염물을 생성하는 전극 물질을 사용하는 것이다. 예를 들어, Si 전극이 Si02 또는 SiN 공정에 사용될 수 있다. 일부 경우에, 전극 물질은 증착된 막의 특성을 개선시키는 유리한 도펀트(dopant)를 제공할 수 있다.

일반적으로, 플라즈마 공급원(100)은 공정 가스를 마그네트론 조립체(106)에 제공하는 매니폴드 또는 다른 도관(124)을 포함한다. 공정 가스를 제공하는데 사용되는 매니폴드(124)는 본 명세서에서 "공정 가스 매니폴드"(124)라고도 지칭된다. 공정 가스는 통상적으로 비활성 가스와 적어도 하나의 반응 가스를 포함한다(다른 공정 가스도 사용될 수 있다). 도 1에 도시된 예시적인 실시형태에서, 공정 가스 매니폴드(124)는 본체(102)의 베이스에 구축된 채널(126)을 사용하여 구현된다. 공정 가스 매니폴드(124)는 여러 유형의 매니폴드를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 공정 가스 매니폴드(124)는 바이너리 매니폴드를 사용하여 구현될 수 있다. 바이너리 매니폴드는 하나의 입력 라인을 구비하는 매니폴드이다. 이 입력 라인은 2개의 동일하고 대칭적인 지선(branch)으로 분할된다. 이들 지선 각각은 2개의 보다 동일하고 대칭적인 지선으로 분할된다. 채널은 공급원의 외주나 길이에 걸쳐 충분한 지선이 존재할 때까지 이런 방식으로 계속 분할된다. 적절히 설계된 바이너리 매니폴드는 매우 균일한 가스 분배를 제공할 수 있다.

또한, 플라즈마 공급원(100)은 일반적으로 전구체 가스를 분배하는 적어도 하나의 다른 매니폴드 또는 다른 도관(128)을 포함한다. 공정 가스를 제공하는데 사용되는 매니폴드(128)는 본 명세서에 "전구체 가스 매니폴드"(128)라고도 지칭된다. 도 1에 도시된 예시적인 실시형태에서, 전구체 가스 매니폴드(128)는 복수의 채널(130)을 사용하여 구현된다. 또한, 이 실시형태에서, 전구체 가스 매니폴드(128)는 공동(104)의 중심에 배치되고, 공동(104)의 외부로부터, 기판(미도시) 쪽으로 연장하여, 공동(104)의 외부로부터 기판 부근으로 전구체 가스를 전달한다. 이 실시형태에서, 전구체 가스 매니폴드(128)의 외부 표면은 전극 표면의 임의의 점으로부터 스퍼터링된 물질이 전극(108)의 다른 점으로 재-증착하는 것을 방지하는 응결 차폐물(condensation shield)로 작용한다. 이것은 이러한 재-증착과 연관된 공정 안정성 문제를 회피시킨다. 선택적으로, 추가적인 매니폴드(들)는 플라즈마 공급원(100) 외부에 배치될 수 있다. 전구체 가스 매니폴드(128)는 여러 유형의 매니폴드를 사용하여 구현될 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전구체 가스 매니폴드(128)는 바이너리 매니폴드를 사용하여 구현될 수 있다.

동작시, 플라즈마 공급원(100)은 플라즈마를 공급하는 방법(500)의 일례시적인 실시형태를 구현하는데 사용될 수 있다. 도 5는 플라즈마를 공급하는 방법(500)의 일례시적인 실시형태를 도시하는 흐름도이다. 도 5에 도시된 방법(500)은 도 1과 관련하여 전술한 플라즈마 공급원(100)을 사용하여 구현된 것으로 본 명세서에 설명되지만, 방법(500)은 다른 방식으로 (예를 들어, 본 명세서에 설명된 다른 플라즈마 공급원을 사용하여) 구현될 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 방법(500)은 방법(500)의 요소들이 설명의 편의를 위해 특정 순서로 발생하는 것으로 도 5에 도시되어 있으나, 방법(500)의 요소들은 상이한 순서로 발생하거나 또는 여러 요소들이 동시에 발생할 수 있는 것으로 이해된다.

방법(500)은 플라즈마 공급원의 본체(102) 내에 형성된 공동(104)으로 공정 가스를 공급하는 단계(블록 502); 상기 플라즈마 공급원(100)으로 전구체 가스를 공급하는 단계(블록 504); 및 서로 반대 극성을 가지도록 상기 마그네트론 조립체(106) 내 각 전극(108)을 교대로 바이어스시키는 단계(블록 506)를 포함한다. 방법(500)은 플라즈마 공급원(100)을 동작시 사용할 수 있는 방법의 일례를 포함하지만, 플라즈마 공급원(100)은 다른 방식으로 사용될 수 있는 것으로 이해된다.

설명된 플라즈마 공급원의 실시형태는 일반적으로 '089, '652 및 '053 특허 문헌에 개시된 시스템과 동일한 장점을 구비한다. 나아가, 본 명세서에 설명된 플라즈마 공급원의 실시형태는 '053 특허에 개시된 시스템보다 간단하게 만들어질 수 있다. 예를 들어, '053 특허에 개시된 시스템에 사용된 캐소드/자기 회로/본체 조립체를 제거하고, '053 특허에 개시된 시스템에 사용된 애노드-전극을 완전한 마그네트론으로 교체하는 것에 의해, 본 명세서에 설명된 플라즈마 공급원의 전체적인 복잡성이 상당히 감소될 수 있어서, 플라즈마 공급원 설계와 전원 배열을 간략화할 수 있다. 나아가, 본 명세서에 설명된 플라즈마 공급원은 본 명세서에 설명된 플라즈마 공급원이 유전체 물질로 코팅되어 호 형성 문제를 야기할 수 있는 전류-운반 DC 전극을 요구하지 않는다는 점에서 '053 특허에 개시된 시스템에 비해 처리 장점을 더 구비할 수 있다. 본 명세서에 설명된 플라즈마 공급원의 간략화된 구조는 플라즈마 공급원의 유지보수와 연관된 곤란성을 더 최소화한다. 본 명세서에 설명된 플라즈마 공급원이 매우 간략화된 설계를 사용하여 구현될 수 있으면서, '053 특허에 개시된 시스템의 이중 전극 배열의 장점은 이러한 플라즈마 공급원에 보존된다. 본 명세서에 설명된 플라즈마 공급원에는 활성 캐소드가 항상 존재하기 때문에 '053 특허에 개시된 시스템에 비해 기능의 손실이 없다.

일례시적인 실시형태가 도 1 내지 도 5에 도시되어 있으나, 다른 실시형태가 다른 방식으로 구현될 수 있는 것으로 이해된다.

예를 들어, 도 1에 도시된 실시형태의 변형인 일 대안적인 실시형태에서, 하나의 완전한 마그네트론 조립체가 도 1의 좌측 부분에 위치된 링 구조물로 형성되고, 여기서 2개의 좌측 마그네트론 조립체 부분(107-A 및 107-B)은 이 좌측 마그네트론 조립체의 단면 부분이다. 마찬가지로, 다른 완전한 마그네트론 조립체가 도 1의 우측 부분에 위치된 링 구조물로 형성되고, 여기서 2개의 우측 마그네트론 조립체 부분(107-C 및 107-D)이 이 우측 마그네트론 조립체의 단면 부분이다.

다른 대안적인 실시형태가 도 6에 도시되어 있다. 도 6은 플라즈마 공급원(600)의 다른 예시적인 실시형태의 단면도이다. 일반적으로, 도 6에 도시된 플라즈마 공급원(600)은 후술된 것을 제외하고는 도 1 내지 도 5와 관련하여 전술한 플라즈마 공급원(100)과 동일한 것이다. 도 1에 도시된 예시적인 실시형태의 대응하는 요소와 유사한 도 6에 도시된 예시적인 실시형태의 요소는 도 1에 사용된 것과 동일한 참조 부호를 사용하되 선두 숫자를 "1"에서 "6"으로 바꾼 것으로 사용하여 도 6에서 참조된다. 후술된 것을 제외하고는, 도 1 내지 도 5에 도시된 예시적인 실시형태와 관련하여 전술한 요소에 대한 설명은 도 6에 도시된 예시적인 실시형태의 대응하는 요소에도 적용되지만 일반적으로 간명함을 위해 도 6과 관련하여 여기서 반복되지 않는다.

도 6에 도시된 실시형태에서, 전극(608)의 활성 표면은 서로를 향해 배향될 수 있다. 이 구성에서, 증착 차폐물(632)은 2개의 전극(608)들 사이에 배치되어, 전극(608)의 일 영역으로부터 스퍼터링된 물질이 다른 전극 영역으로 재-증착되는 것을 방지한다. 자석(610)의 극성은 처리 장점을 제공하는 임의의 방향으로 배향될 수 있다. 도 6에 도시된 실시형태의 변형인 다른 실시형태에서, 전극의 활성 표면은 서로 반대쪽을 향하거나 또는 두 면이 동일한 방향으로 향할 수 있다.

도 6과 관련하여 전술한 실시형태는 2개의 방식으로 구성될 수 있다. 제1 구성에서, 하나의 완전한 마그네트론 조립체(606-A)는 증착 차폐물(632)을 둘러싸는 도 6의 좌측에 위치된 링 구조물로 형성되고, 여기서 2개의 마그네트론 조립체 부분(607-A 및 607-B)은 도 6의 좌측에 있고 이 좌측 마그네트론 조립체(606-A)의 단면 부분이다. 마찬가지로, 다른 완전한 마그네트론 조립체(606-B)는 증착 차폐물(632)을 둘러싸는 도 6의 우측에 위치된 링 구조물로 형성되고, 여기서 2개의 마그네트론 조립체 부분(607-C 및 607-D)은 도 6의 우측에 있고 이 우측 마그네트론 조립체(606-B)의 단면 부분이다. 이 제1 구성에서, 활성 표면은 각 마그네트론 조립체(606)의 링 구조물의 내부 표면이다. 제2 구성에서, 하나의 완전한 마그네트론 조립체는 공정 가스 매니폴드(624)를 둘러싸는 도 6의 상부 부분에 위치된 링 구조물로 형성되고, 여기서 2개의 상부 마그네트론 조립체 부분(607-A 및 607-C)은 이 상부 마그네트론 조립체의 단면 부분이다. 마찬가지로, 다른 완전한 마그네트론 조립체는 도 6의 하부 부분에 위치된 링 구조물로 형성되고, 여기서 하부 마그네트론 조립체는 증착 차폐물(632)을 둘러싸고 2개의 하부 마그네트론 조립체 부분(607-B 및 607-D)은 이 하부 마그네트론 조립체의 단면 부분이다. 이 제2 구성에서, 상부 마그네트론 조립체의 활성 표면은 아래쪽을 향하는 평면 형상을 구비하고, 하부 마그네트론 조립체의 활성 표면은 위쪽을 향하는 평면 형상을 구비한다. 이 제2 구성에서, 활성 표면은 환형 형상을 구비한다.

또 다른 대안적인 실시형태는 도 7에 도시된다. 이 실시형태에서, 플라즈마 공급원(700)은 전극(708)의 활성 표면이 서로를 향하게 공동(704) 내에 배치된 2개의 표준 평면 마그네트론(706)을 포함한다. 전극(708)들 사이에 배치된 증착 차폐물(미도시)이 바람직할 수 있다.

활성 표면의 배향이 반대 방향으로 회전된 추가적인 대안적인 실시형태도 가능하다. 링 구조물이 사용되는 하나의 예시적인 대안적인 실시형태에서, 활성 표면은 내부 직경이 아니라 마그네트론 조립체의 외부 직경일 수 있고 본체의 벽을 향할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 메인 챔버 쪽 공동의 개구는 원(circle)일 수 있다. 다른 예시적인 대안적인 실시형태에서, (원통형 링 형상이 아니라) 원추형 구조물이 사용될 수 있고, 챔버 쪽 개구는 원통형 공급원의 것보다 더 작을 수 있고 유출구(efflux)는 수렴한다. 또는, 개구는 더 클 수 있고 유출구는 발산한다. 도 7과 관련하여 전술한 평면 마그네트론의 예에서, 활성 표면은 서로 실질적으로 반대 방향으로 향할 수 있다. 이 경우에, 2개의 선형 출력 슬릿이 있을 수 있다. 이 실시형태의 변형은 2개의 전극의 활성 표면이 서로에 대해 일정 각도로 있을 수 있다는 것이다. 이것은 2개의 출력 슬릿이 발산하는 유출구로 서로 떨어져 있는 것을 초래할 수 있다. 또는 이 슬릿은 수렴하는 유출구로 서로 가까이 이동되어 하나의 슬릿으로 결합될 수 있다.

본 명세서에 설명된 임의의 실시형태는 2개를 초과하는 전극을 선택적으로 구비할 수 있다. 2개 이상의 전극은 밀폐된-드리프트형 마그네트론일 수 있다. 2개를 초과하는 전극을 포함하는 실시형태에서, 추가적인 전극은 별도의 전원에 의해 전력 공급될 수 있다. 대안적으로, 다수의 전극은 전원의 단일 출력으로부터 전력 공급될 수 있고, 이 경우에 다수의 전극은 동일한 전위에 있을 수 있다. 또 다른 대안은 각 전극이 AC 전원의 출력 코일의 상이한 탭으로부터 전력 공급될 수 있고, 이 경우에 각 전극은 상이한 전기 전위에 있을 수 있다는 것이다. AC 전원의 출력 코일에 다수의 탭이 있는 경우, 일례에서, 중심 탭에 연결된 단일 마그네트론 조립체와, 외부 탭에 연결된 2개의 비-마그네트론 전극이 사용될 수 있다. 2개의 비-마그네트론 전극은 리던던트 애노드 세트를 구성한다. 반-사이클마다 하나의 애노드 전극이 캐소드의 크기의 2배의 음의 전위에 있을 수 있다. 이것은 애노드의 스퍼터링 클리닝을 제공할 수 있으나, 스퍼터링 정도는 자기적으로 개선된 전극의 것보다 훨씬 더 작을 수 있다. 그러나, 리던던트 애노드 구성의 변형은 인접한 마그네트론 조립체로부터 플린지 자기장으로 인해 일부 자성을 개선할 수 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에 설명된 변형을 결합하는 다른 치환이 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.

하나의 이러한 치환은 도 8에 도시되어 있다. 도 8은 플라즈마 공급원(800)의 대안적인 실시형태의 단면도이다. 이 플라즈마 공급원(800)은 후술된 것을 제외하고는 도 1과 관련하여 전술한 플라즈마 공급원(100)과 유사하다.

플라즈마 공급원(800)은 공동(804)이 형성된 본체(802)를 포함한다. 이 플라즈마 공급원(800)은 공동(804) 내에 배치된 적어도 하나의 독립적인 마그네트론 조립체(806)를 더 포함한다. 도 8에 도시된 실시형태의 일 구현예에서, 마그네트론 조립체(802)는 밀폐된-드리프트형 마그네트론 조립체를 포함한다.

도 8에 도시된 실시형태에서, 플라즈마 공급원(800)은 공동(804) 내에 배치된 적어도 2개의 비-마그네트론 전극(811)과, 출력 코일(882)을 구비하는 교류 전류(AC) 전원(880)을 더 포함한다. 비-마그네트론 전극(811)은 서로 간에 및 공동(804)을 포함하는 본체(802)와 상호 간에 전기적으로 절연된다. 비-마그네트론 전극(811)은 도 1에 도시된 플라즈마 공급원(100)의 마그네트론 조립체(106)가 서로 간에 그리고 본체(102)와 상호 간에 전기적으로 절연될 수 있는 동일한 방식으로 서로 간에 그리고 본체(802)와 상호 간에 전기적으로 절연될 수 있다.

도 8에 도시된 실시형태에서, 마그네트론 조립체(806)는 AC 전원(880)의 출력 코일(882)의 중심 탭(884)에 연결되고, 비-마그네트론 전극(811)은 AC 전원(880)의 출력 코일(882)의 단부 탭들(886)에 연결된다. 이 실시형태에서, 비-마그네트론 전극(811)은 인접한 마그네트론 조립체(806)로부터 일부 자성 개선을 경험할 수 있다.

예시적인 실시형태

실시예 1은, 공동이 형성된 본체; 및 상기 공동 내에 배치된 적어도 2개의 독립적인 마그네트론 조립체를 포함하고; 상기 마그네트론 조립체들은 서로 간에 및 상기 본체와 상호 간에 전기적으로 절연된 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 2는 실시예 1에서, 상기 마그네트론 조립체들이 밀폐된-드래프트형 마그네트론 조립체들을 포함하는 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 3은 실시예 1 또는 실시예 2에서, 상기 마그네트론 조립체들 각각은 적어도 하나의 전극, 적어도 하나의 자석 및 냉각 서브시스템을 포함하는 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 4는 실시예 3에서, 상기 마그네트론 조립체들 중 적어도 하나가 상기 전극과 상기 자석 중 적어도 하나에 연결된 코어를 포함하는 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 5는 실시예 4에서, 상기 마그네트론 조립체들 중 적어도 하나 내에 있는 상기 냉각 서브시스템이 상기 코어에 형성된 적어도 하나의 채널을 포함하는 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 6은 실시예 4 또는 실시예 5에서, 상기 마그네트론 조립체들 중 적어도 하나 내에 있는 상기 냉각 서브시스템이 상기 마그네트론 조립체에 포함된 적어도 하나의 전극의 타깃 부분에 형성된 적어도 하나의 채널을 포함하는 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 7은 실시예 1 내지 실시예 6 중 어느 하나의 실시예에서, 상기 플라즈마 공급원 내로 공정 가스를 분배하는 매니폴드 또는 도관을 더 포함하는 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 8은 실시예 7에서, 상기 공정 가스를 분배하는 상기 매니폴드 또는 도관이 바이너리 매니폴드를 포함하는 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 9는 실시예 1 내지 실시예 8 중 어느 하나의 실시예에서, 전구체 가스를 분배하는 매니폴드 또는 도관을 더 포함하는 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 10은 실시예 1 내지 실시예 9 중 어느 하나의 실시예에서, 적어도 하나의 전원이 상기 마그네트론 조립체 내에 있는 각각의 전극들이 서로 반대 극성들을 가지도록 교대로 바이어스되도록 상기 마그네트론 조립체들 사이에 연결된 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 11은 실시예 10에서, 상기 적어도 하나의 전원이 교류 전류 전원과 이극 펄스 전원 중 적어도 하나를 포함하는 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 12는 실시예 1 내지 실시예 11 중 어느 하나의 실시예에서, 상기 플라즈마 공급원의 상기 본체가 플로팅 전위 또는 접지 전위 중 하나에 있도록 플라즈마 공급원이 구성된 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 13은 실시예 1 내지 실시예 12 중 어느 하나의 실시예에서, 상기 플라즈마 공급원의 상기 본체가 특정 비-접지 전위에 바이어스되도록 플라즈마 공급원이 구성된 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 14는 실시예 1 내지 실시예 13 중 어느 하나의 실시예에서, 상기 마그네트론 조립체들은 평면 마그네트론들을 포함하는 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

실시예 15는, 플라즈마를 공급하는 방법으로서, 플라즈마 공급원의 본체 내에 형성된 공동으로 공정 가스를 공급하는 단계로서, 상기 플라즈마 공급원은 상기 공동 내에 배치된 적어도 2개의 독립적인 마그네트론 조립체를 포함하고, 상기 마그네트론 조립체들은 서로 간에 및 상기 본체와 상호 간에 전기적으로 절연된, 상기 공급하는 단계; 상기 마그네트론 조립체 내에 있는 각각의 전극들을, 서로 반대 극성을 가지도록, 교대로 바이어스하는 단계; 및 상기 플라즈마의 공그를 주로 기판을 향해 지향시키는 단계를 포함하는 플라즈마를 공급하는 방법을 포함한다.

실시예 16은 실시예 15에서, 전구체 가스의 공급을 상기 기판 부근에 있는 상기 플라즈마로 지향시키는 단계를 더 포함하는 방법을 포함한다.

실시예 17은 실시예 15 또는 실시예 16에서, 상기 마그네트론 조립체들은 밀폐된-드래프트형 마그네트론 조립체들을 포함하는 것인 방법을 포함한다.

실시예 18은 실시예 15 내지 실시예 17 중 어느 하나의 실시예에서, 상기 공정 가스를 공급하는 단계는 바이너리 매니폴드를 사용하여 상기 공정 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것인 방법을 포함한다.

실시예 19는 실시예 15 내지 실시예 18 중 어느 하나의 실시예에서, 상기 전구체 가스를 공급하는 단계는 바이너리 매니폴드를 사용하여 상기 전구체 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것인 방법을 포함한다.

실시예 20은, 플라즈마 공급원으로서, 공동이 형성된 본체; 상기 공동 내에 배치된 적어도 하나의 독립적인 마그네트론 조립체; 상기 공동 내에 배치된 적어도 2개의 비-마그네트론 전극들; 및 출력 코일을 구비하는 교류 전류(AC) 전원을 포함하되; 상기 적어도 2개의 비-마그네트론 전극들은 서로 간에 및 상기 공동을 포함하는 상기 본체와 상호 간에 전기적으로 절연되고; 상기 마그네트론 조립체는 상기 AC 전원의 상기 출력 코일의 중심 탭에 연결되며, 상기 비-마그네트론 전극들은 상기 AC 전원의 상기 출력 코일의 단부 탭들에 연결된 것인 플라즈마 공급원을 포함한다.

다수의 실시형태가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 설명된 실시형태에 여러 변형이 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 전술한 실시형태의 개별 특징의 조합이 본 명세서에 개시된 본 발명의 범위 내에서 고려된다.

Claims (20)

1. 플라즈마 공급원(plasma source)으로서,
   공동(cavity)이 형성된 본체; 및
   상기 공동 내에 배치된 적어도 2개의 독립적인(self-contained) 마그네트론 조립체를 포함하되;
   상기 마그네트론 조립체들은 서로 간에 그리고 상기 본체와 상호 간에 전기적으로 절연된, 플라즈마 공급원.
2. 제1항에 있어서, 상기 마그네트론 조립체들은 밀폐된-드래프트형(closed-draft) 마그네트론 조립체들을 포함하는, 플라즈마 공급원.
3. 제1항에 있어서, 상기 마그네트론 조립체들 각각은 적어도 하나의 전극, 적어도 하나의 자석 및 냉각 서브시스템을 포함하는, 플라즈마 공급원.
4. 제3항에 있어서, 상기 마그네트론 조립체들 중 적어도 하나는 상기 전극과 상기 자석 중 적어도 하나에 연결된 코어를 포함하는, 플라즈마 공급원.
5. 제4항에 있어서, 상기 마그네트론 조립체들 중 적어도 하나 내에 있는 상기 냉각 서브시스템은 상기 코어에 형성된 적어도 하나의 채널을 포함하는, 플라즈마 공급원.
6. 제4항에 있어서, 상기 마그네트론 조립체들 중 적어도 하나 내에 있는 상기 냉각 서브시스템은 상기 마그네트론 조립체에 포함된 적어도 하나의 전극의 타깃 부분에 형성된 적어도 하나의 채널을 포함하는, 플라즈마 공급원.
7. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 공급원 내로 공정 가스(process gas)를 분배하는 매니폴드 또는 도관을 더 포함하는, 플라즈마 공급원.
8. 제7항에 있어서, 상기 공정 가스를 분배하는 상기 매니폴드 또는 도관은 바이너리 매니폴드(binary manifold)를 포함하는, 플라즈마 공급원.
9. 제1항에 있어서, 전구체 가스(precursor gas)를 분배하는 매니폴드 또는 도관을 더 포함하는, 플라즈마 공급원.
10. 제1항에 있어서, 상기 마그네트론 조립체들 내에 있는 각각의 전극이 서로 반대 극성을 가지도록 교대로 바이어스되도록 상기 마그네트론 조립체들 사이에 적어도 하나의 전원이 연결되는, 플라즈마 공급원.
11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전원은 교류 전류 전원과 이중극 펄스 전원 중 적어도 하나를 포함하는, 플라즈마 공급원.
12. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 공급원의 상기 본체가 플로팅 전위 또는 접지 전위 중 하나에 있도록 플라즈마 공급원이 구성되는, 플라즈마 공급원.
13. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 공급원의 상기 본체가 특정 비-접지 전위로 바이어스되도록 플라즈마 공급원이 구성되는, 플라즈마 공급원.
14. 제1항에 있어서, 상기 마그네트론 조립체들은 평면 마그네트론들을 포함하는, 플라즈마 공급원.
15. 플라즈마를 공급(sourcing)하는 방법으로서,
    플라즈마 공급원의 본체 내에 형성된 공동으로 공정 가스를 공급하는 단계로서, 상기 플라즈마 공급원은 상기 공동 내에 배치된 적어도 2개의 독립적인 마그네트론 조립체를 포함하고, 상기 마그네트론 조립체들은 서로 간에 그리고 상기 본체와 상호 간에 전기적으로 절연된, 상기 공정 가스를 공급하는 단계;
    상기 마그네트론 조립체들 내에 있는 각각의 전극을, 서로 반대 극성들을 가지도록, 교대로 바이어스시키는 단계; 및
    상기 플라즈마를 주로 기판 쪽으로 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
16. 제15항에 있어서, 전구체 가스의 공급을 상기 기판 부근에 있는 상기 플라즈마로 지향시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 마그네트론 조립체들은 밀폐된-드래프트형 마그네트론 조립체들을 포함하는, 방법.
18. 제15항에 있어서, 상기 공정 가스를 공급하는 단계는 바이너리 매니폴드를 사용하여 상기 공정 가스를 공급하는 단계를 포함하는, 방법.
19. 제15항에 있어서, 상기 전구체 가스를 공급하는 단계는 바이너리 매니폴드를 사용하여 상기 전구체 가스를 공급하는 단계를 포함하는, 방법.
20. 플라즈마 공급원으로서,
    공동이 형성된 본체;
    상기 공동 내에 배치된 적어도 하나의 독립적인 마그네트론 조립체;
    상기 공동 내에 배치된 적어도 2개의 비-마그네트론 전극들; 및
    출력 코일을 구비하는 교류 전류(AC) 전원을 포함하되;
    상기 적어도 2개의 비-마그네트론 전극들은 서로 간에 그리고 상기 공동을 포함하는 상기 본체와 상호 간에 전기적으로 절연되며;
    상기 마그네트론 조립체는 상기 AC 전원의 상기 출력 코일의 중심 탭에 연결되고, 상기 비-마그네트론 전극들은 상기 AC 전원의 상기 출력 코일의 단부 탭들에 연결되는, 플라즈마 공급원.

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