KR20160041875A

KR20160041875A - Ecr 플라즈마 스퍼터링 장치

Info

Publication number: KR20160041875A
Application number: KR1020160038253A
Authority: KR
Inventors: 김성봉; 박승일; 유석재
Original assignee: 한국기초과학지원연구원
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2016-04-18
Also published as: KR101677441B1

Abstract

본 발명의 목적은, 종래 기술과 비교하여 고속으로 고성능 및 대면적의 박막이 용이하게 획득가능하고 타깃의 이용 효율이 높은 고효율 스퍼터링 장치를 제공하고자 하는 것으로서, 대상물에 박막을 형성하기 위한 장치로서, 회전 중심축을 중심으로 회전 가능한 실린더 형상의 타깃; 상기 타깃 주위에 스퍼터링을 위한 전력을 공급하도록 구성된 전원; 및 상기 타깃 주위에 ECR 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 대상물과 상기 타깃 사이에 마이크로파를 도입하도록 구성된 2개의 마이크로파 도입부를 포함하여 이루어지고, 상기 2개의 마이크로파 도입부 각각은, 상기 타깃의 회전 중심축과 평행한 중심축을 갖는 실린더 형상으로 이루어져 상기 타깃을 중심으로 양 측면에 배치되며, 상기 대상물을 향하는 타깃 저부면 방향으로 마이크로파가 안내되도록 실린더의 길이에 걸쳐 장방향으로 형성된 슬릿을 포함한다.

Description

ECR 플라즈마 스퍼터링 장치{ECR Plasma-Enhanced Sputtering Apparatus}

본 발명은 진공 중에서 박막을 대상물 상에 형성하기 위한 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 특히, 마이크로파 도입부(Microwave launcher)를 슬릿을 갖는 원통형으로 설계함으로써 타깃 사이의 마이크로파 도입부 배열이 용이해지므로, 여러 개의 타깃을 배치함으로써 공정 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 박막소재는 자동차 소재는 물론 전자부품과 광학 부품 그리고 기계나 공구 등 다양한 분야에 응용가능하고, 또한, 이러한 박막소재와는 별도로 진공코팅용 장치와 소스 및 증발 재료에서도 시장이 크게 확대되고 있다.

이와 같은 시장의 확대 배경에는 습식도금 기술의 환경규제와 더불어 진공증착 기술의 진보 그리고 반도체 및 디스플레이 산업의 발전에 있다고 할 수 있으며, 박막소재 및 진공증착 기술의 세계 시장은 연간 수백 조에 달하는바, 친환경을 기반으로 개발된 고성능의 박막소재는 국내 부품소재 산업의 획기적인 변화는 물론 미래의 새로운 성장동력으로 자라날 것으로 기대되고 있다.

이와 관련하여, 반도체 부품을 비롯하여, 디스플레이 및 각종 전자제품의 표면공정 처리에 있어 핵심재료인 스퍼터링 타깃은 이온이 빠른 속도로 타깃 표면에 충돌하면서 그 충격으로 떨어져 나온 원자들이 피코팅재 표면에 부착되도록 하는 건식도금에 필요한 재료로서 스퍼터링 타깃의 용도는 주로 반도체 공정에 사용되고 있으며, 응용분야로는 LCD, PDP, CRT 등 디스플레이 제품과 유리, 아크릴, 섬유 등 미세하고 은 금속 막을 코팅할 수 있는 등 두께 조정에 의해 투과조절도 가능하기 때문에 각종 전자제품 및 부품, 자동차, 건축용 유리 등 산업 전반에 걸쳐 응용될 수 있다. 특히 이는 전기도금 방식 등 여타의 표면처리 공정에 비해 환경친화적이기 때문에 향후 높은 성장이 예상된다.

진공증착 공정 연구는 주로 피막의 조직제어 연구가 주를 이루었는데, 1970년대에 SZM 모델을 통해 기반이 확립되었고 현재는 HIPMIS나 GLAD 같은 새로운 기술의 등장으로 나노복합구조를 구현하는 연구가 진행되고 있다. 박막제조 공정을 이용하여 자연모사를 통한 기능 창출 연구가 다양하게 연구되고 있으며, 한편으로는 융복합 공정을 통한 기능 향상 연구가 활발히 진행되고 있다. 증발원 기술은 초고속 증착과 원가 저감을 위한 기술 개발이 가속화되어 EML 소스 등의 기술이 개발되었으며, 향후에는 피막 특성을 위한 다양한 공정 개발과 함께 초고속 증착과 저원가 기술을 실현하기 위한 연구, 그리고 에너지 소재 및 친환경 공정에 적용하기 위한 연구개발이 꾸준히 진행될 것으로 전망된다.

한편, 진공증착에 의한 박막 성형과 관련한 스퍼터링 장치로서, ECR(전자 이온가속기 공명) 스퍼터링 장치, 한 벌형 교류(AC) 스퍼터링 장치, 원통형의 회전 캐소드 스퍼터링 장치 각각은 당업계에 이미 널리 알려져 왔지만, 각각 다음과 같은 특징과 단점을 가지고 있었다.

먼저, ECR 스퍼터링 장치는, 플라스마의 발생에 ECR 현상을 이용해 스퍼터링을 실시함으로써, 그 고밀도로, 고온의 전자를 위해서 고밀도의 플라스마를 타깃 근방에 효율적으로 형성할 수 있다.

이 장치의 특징은, 고밀도의 플라스마를 타깃 근방에 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 성막 속도를 떨어뜨리지 않고도 고성능의 박막을 형성할 수 있다. 그러나 종래의 마그네트론 스퍼터링 장치와 같이 아킹(arching)을 위해서 성막 속도를 일정한 값 이상으로 올릴 수 없는 문제가 있다. 나아가, 타깃 자석의 불균일한 자장 분포로 인하여 타깃의 소모 정도가 장소에 따라 극단적으로 달라, 타깃을 유효하게 이용할 수 없다고 하는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 한 벌형 교류(AC) 스퍼터링 장치는, 한 쌍의 캐소드 사이에 10 Hz~1 MHz의 교류 전력을 인가함으로써, 아킹 없이 스퍼터링을 실시함으로써, 대전력을 투입해도 아킹이 발생하기 어렵기 때문에, 종래 이상으로 높은 성막 속도를 얻을 수 있다는 특징을 가진다.

그러나 이 장치 또한 종래의 마그네트론 스퍼터링 장치와 마찬가지로 고밀도의 플라스마가 얻을 수 없기 때문에, 고성능의 박막을 용이하게 얻을 수 없다는 문제점을 가지고 있었다. 나아가, 타깃 자장에 의한 불균일한 자장 분포로 인하여 타깃을 유효하게 이용할 수 없다고 하는 단점을 또한 가지고 있었다.

한편, 원통형의 회전 캐소드 스퍼터링 장치는, 종래의 평면형의 캐소드에서는 타깃의 유효 이용을 도모할 수 없다고 하는 단점의 해소를 목적으로 하여 제안된 것으로서, 종래의 평면형 캐소드의 타깃 이용률 20~30%를 이 캐소드에 의해70~80%까지 높일 수 있는 특징을 가진다.

그러나 이것만으로는, 고밀도의 플라스마가 얻을 수 없기 때문에, 고성능의 박막이 용이하게 얻을 수 없다. 게다가 아킹 발생의 제한을 위해서 성막 속도를 일정한 값 이상으로는 올릴 수 없다고 하는 결점을 여전히 가지고 있었다.

대한민국공개특허공보 제10-2013-0125685호

본 발명의 목적은, 종래 기술이 가지고 있던 상술한 문제점을 해소함과 동시에, 종래 기술과 비교하여 고속으로 고성능 및 대면적의 박막이 용이하게 획득가능하고 타깃의 이용 효율이 높은 고효율 스퍼터링 장치를 제공하는 것으로서, 마이크로파 도입부(Microwave launcher)를 슬릿을 갖는 원형으로 설계함으로써 타깃 사이의 마이크로파 도입부 배열이 용이해지므로, 여러 개의 타깃을 배치함으로써 공정 길이(시간)을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 스퍼터링 장치을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은, 1 mTorr 이하의 고진공 하에서도 기존 스퍼터링 장치에서 보여주는 증착률 등의 성능이 발휘될 수 있으며, 또한, 타깃에 전원 인가시 기존의 경우, 일반적으로 -400 내지 -600 볼트를 인가함에 비해 -200 볼트 이하로 인가하더라도 기존과 실질적으로 동일한 수준의 성능 구현이 가능하므로 박막 형성에 큰 영향을 미치는 타깃 인가 전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 나아가 기존에 있어서는 타깃 근처에 바로 고밀도 플라즈마를 형성함에 비해, 자기장 내에 바로 플라즈마를 형성할 수 있는 스퍼터링 장치을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 스퍼터링 장치는, 대상물에 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 장치로서, 회전 중심축을 중심으로 회전 가능한 실린더 형상의 타깃; 상기 타깃 주위에 스퍼터링을 위한 전력을 공급하도록 구성된 전원; 및 상기 타깃 주위에 ECR 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 대상물과 상기 타깃 사이에 마이크로파를 도입하도록 구성된 하나 이상의 마이크로파 도입부를 포함하여 이루어지고,

상기 마이크로파 도입부는, 상기 타깃의 회전 중심축과 평행한 중심축을 갖는 실린더 형상으로 이루어져 상기 타깃 인근에 배치되며, 상기 대상물을 향하는 타깃 저부면 방향으로 마이크로파가 안내되도록 실린더의 길이에 걸쳐 장방향으로 형성된 슬릿을 포함한다.

상기 마이크로파 도입부는 그 중심축을 중심으로 회전 가능하여 마이크로파의 입사 방향 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 마이크로파 도입부는, 마이크로파 생성기에서 발생한 마이크로파가 실린더 내부로 도입되는 마이크로파 윈도우; 상기 마이크로파가 상기 마이크로파 윈도우를 지나 진행하면서 상기 슬릿을 통해 플라즈마 안으로 입사되는 실린더형 가이드; 및 상기 플라즈마 안으로 입사되지 않고 남은 마이크로파를 위한 단부를 포함하여 이루어진다.

바람직하게는 상기 타깃 근처에 2.45 GHz의 경우 875 가우스의 공명 자기장이 형성되도록 구성된다.

한편, 이러한 과제를 해결하기 위한 또 다른 본 발명에 의한 스퍼터링 장치는, 대상물에 박막을 형성하기 위한 장치로서, 각각의 회전 중심축을 중심으로 회전 가능한 실린더 형상으로 이루어지고 서로 나란히 배열된 복수의 타깃; 상기 타깃 주위에 스퍼터링을 위한 전력을 공급하도록 구성된 전원; 및 상기 타깃 주위에 ECR 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 대상물과 상기 타깃 사이에 마이크로파를 도입하도록 구성된 복수의 마이크로파 도입부를 포함하여 이루어지고, 상기 복수의 마이크로파 도입부 각각은, 상기 타깃의 회전 중심축과 평행한 중심축을 갖는 실린더 형상으로 이루어져 상기 타깃들 사이에 배치되며, 상기 타깃 주위에 마이크로파가 안내되도록 실린더의 길이에 걸쳐 장방향으로 형성된 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 마이크로파 도입부는, 상기 복수의 타깃들 중 최외곽 타깃들의 측면에 각각 배치되는 최외측 마이크로파 도입부들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 마이크로파 도입부는, 상기 대상물의 반대측 상부에 설치되며 2개의 타깃들 사이마다 배치되는 복수의 도입부들을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 대상물의 반대측 상부에 설치되며 2개의 타깃들 사이마다 배치되는 복수의 도입부들 각각의 슬릿은 상기 2개의 타깃들 사이 방향을 향하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 마이크로파 도입부 각각은 그 중심축을 중심으로 회전 가능하여 마이크로파의 입사 방향 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 복수의 마이크로파 도입부 각각은, 마이크로파 생성기에서 발생한 마이크로파가 실린더 내부로 도입되는 마이크로파 윈도우; 상기 마이크로파가 상기 마이크로파 윈도우를 지나 진행하면서 상기 슬릿을 통해 플라즈마 안으로 입사되는 실린더형 가이드; 및 상기 플라즈마 안으로 입사되지 않고 남은 마이크로파를 위한 단부를 포함하여 이루어진다.

바람직하게는, 상기 복수의 타깃들 중 적어도 하나의 근처에 2.45 GHz의 경우 875 가우스의 공명 자기장이 형성되도록 구성된다.

이와 같이, 본 발명에 의한 스퍼터링 장치에 의하면, 증착 공정에서 입자 문제를 피하면서 효율적으로 마이크로파를 전달할 수 있는 것으로서, 마이크로파 도입부를 슬릿을 갖는 원형으로 설계함으로써 타깃 사이의 마이크로파 도입부 배열이 용이해지므로, 여러 개의 타깃을 배치함으로써 공정 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러, 본 발명에 의한 스퍼터링 장치에 의하면, 1 mTorr 이하의 고진공 하에서도 기존 스퍼터링 장치에서 보여주는 증착률 등의 성능이 발휘될 수 있으며, 또한, 타깃에 전원 인가시 기존의 경우보다 절반 이하인 가령 -200 볼트 이하로 인가하더라도 기존과 실질적으로 동일한 수준의 성능 구현이 가능하므로 박막 형성에 큰 영향을 미치는 타깃 인가 전압을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 나아가 기존에 있어서는 타깃 근처에 바로 고밀도 플라즈마를 형성함에 비해, 자기장 내에 바로 플라즈마를 형성할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 장치 외관 사시도,
도 2는 도 1에 대한 일부 단면도 및 B-필드 및 E-필드 시뮬레이션 결과,
도 3은 도 1 및 2에 있어서의 마이크로파 도입부의 측면도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 대한 개념도
를 각각 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

제1 실시예

본 실시예에 의한 스퍼터링 장치는, 대상물에 박막을 형성하기 위한 장치로서, 회전 중심축을 중심으로 회전 가능한 실린더 형상의 타깃(10), 상기 타깃 주위에 스퍼터링을 위한 전력을 공급하도록 구성된 전원, 및 상기 타깃 주위에 ECR 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 대상물과 상기 타깃 사이에 마이크로파를 도입하도록 구성된 2개의 마이크로파 도입부(20)를 포함하여 이루어진다.

실린더 형상의 회전 타깃(10)은, 그 측면 상에 기판 등에 있어서 박막의 원료가 되는 타깃 재료(11)를 배치해, 그 회전 중심축(10a)을 중심으로 회전할 수 있는 기구를 가지고, 그 내부에는, 타깃 표면에 전자를 유효하게 포착하기 위한 자장 를 형성하는 영구자석 등의 자장 형성 수단(12)이 배치된다. 이 경우, 자장 형성 수단(13)은, 넓은 영역에서 타깃 표면에 수평으로, 그 강도가 강해지도록 하는 한편 방전의 안정화와 타깃의 유효 이용을 위해서 고정되는 것이 바람직하다.

이러한 실린더 타입의 회전 타깃은, 그 내부의 자장 형성 수단에 의해 형성된 자장을 타깃이 회전이동하는 것에 따라, 타깃 위의 소모 영역이 타깃 전역에 퍼져, 목표 이용 효율이 기존에 비해 약 3 ~ 4 배로 향상된다. 게다가 타깃 위의 방전 영역이 회전에 의해 이동해, 타깃의 온도 상승을 억누를 수 있다. 따라서 플라스마에 의한 타깃의 열적인 파괴가 생기기 어렵고, 보다 높은 스퍼터링 전력을 인가할 수 있다. 한편, 일반적으로 회전 타입의 타깃 사용시 타깃 사용 효율이 80% 이상으로 평면 타깃 대비 고효율이다.

또한, 본 실시예에 의한 스퍼터링 기법으로서, 타깃에 대해, 가령 교류 전원에 의한 주파수 10 Hz ~ 1 MHz 정도의 교류 전압을 인가해, 스퍼터링 전압을 발생시키는 구조를 이룬다. 성막 속도의 시간적 안정화, 아킹의 감소, 매칭 박스가 필요하지 않다고 하는 관점으로부터 30 kHz ~ 500 kHz의 교류 전원을 이용하는 것이 바람직하며, 스퍼터링 전압으로서 DC, 펄스, AC 등이 필요에 따라 사용될 수도 있다.

그리고 ECR 부분으로서, 타깃 주위에 마이크로파 도입부(20)로 ECR 조건을 만족시키기 위한 자장을 발생하기 위한 자장 형성 수단을 가지며, 도파관 등에 의해 외부에서 마이크로파를 타깃 근방에 투입할 수 있는 구조를 가진다.

구조의 단순화와 마이크로파와 플라스마의 정합이라는 점으로부터, 새로운 자장 형성 수단의 도입 없이, 즉, 타깃 내부의 자장 형성 수단(12)만으로 ECR 자장 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

특히, 주파수 2.45 GHz의 마이크로파를 사용하는 경우에는, 타깃 내부의 자장 형성 수단에 의해 타깃 근방에 875 가우스의 자장을 형성할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 875 Gauss(2.45 GHz 경우)의 공명 자기장이 타깃 부근에 형성하도록 설계하며 타깃 표면 자기장의 세기를 극대화함으로써 미러 비율(mirror ratio)를 증가시켜 플라즈마 가둠(plasma confinement) 효과를 극대화하도록 하는 것이 바람직하다. 나아가, 마이크로파를 도입해, 플라스마 안에 ECR 상태를 형성함으로써 고온, 고밀도의 플라스마를 얻을 수 있고, ECR 조건을 만족시키기 위해서 타깃 표면 근방에 강자장을 형성하므로, 저전압, 고전류의 저임피던스 방전이 용이하게 실현될 수 있다. 즉, 방전 전압을 상승시키지 않고, 투입 전력을 증가시킬 수 있고 박막에 데미지를 주는 고속 입자의 발생이 억제되며, 고밀도의 플라스마에 의해, 성막 물질의 화학적 활성도가 높아져, 고성능의 박막을 용이하게, 나아가 한층 더 고속으로 형성할 수 있다고 하는 효과를 가진다.

한편, 증착 공정에서 입자상 문제를 피하면서 효율적으로 마이크로파를 전달할 수 있도록 마이크로파 도입부(microwave launcher)가 설계되어야 한다. 본 실시예에 있어서는, 슬릿을 갖는 실린더형 웨이프가이드(cylindrical waveguide with slit) 구조로 되어 있다는 점에서 종래의 구성과는 구조상 차이점이 있으며, 기존의 구조변화 없이 슬릿의 방향 변화가 자유로운 기능상 장점을 가지고 있다.

보다 상세하게는 도 2에서 확인되는 바와 같이, 본 실시예에 의한 스퍼터링 장치에 있어서 플라즈마 생성 파워를 위한 마이크로파(microwave)가 2개의 마이크로파 도입부(20)에 의해 타깃(10)과 성막 대상물(미도시) 사이로 도입된다.

이들 마이크로파 도입부 각각은, 타깃의 회전 중심축(10a)과 평행한 중심축(22b)을 갖는 실린더 형상으로 이루어져 타깃(10)을 중심으로 그 양 측면에 배치된다.

마이크로파 도입부(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 마이크로파 생성기(미도시)에서 발생한 마이크로파가 실린더 내부로 도입되는 마이크로파 윈도우(21), 상기 마이크로파가 상기 마이크로파 윈도우(21)를 지나 진행하면서 슬릿(22a)을 통해 플라즈마 안으로 입사되는 실린더형 가이드(22)를 포함하고, 상기 플라즈마 안으로 입사되지 않고 남은 마이크로파는 단부(23)까지 계속 진행된다. 즉, 마이크로파 생성기에서 발생한 마이크로파는 선단부에 위치되는 마이크로 윈도우(21)를 지나 진공의 실린더형 웨이브가이드(22)로 진행하면서 슬릿을 통해 마이크로파가 플라즈마 안으로 입사되고 남은 마이크로파는 단부(23)에 도달하게 된다. 단부(23)는 남은 마이크로파를 버리기 위한 더미 로드 기능, 또는 남은 마이크로파를 막기 위한 숏 서킷 기능 등이 구현되도록 구성될 수 있다.

여기서, 마이크로파 윈도우는 금속과 같은 타깃 물질로 증착되면 마이크로파의 투과율이 낮아지기 때문에 이와 같은 윈도우 코팅을 위한 설계가 필수적으로 요구된다.

특히, 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 마이크로파 도입부(20)는, 성막 대상물(30)을 향하는 타깃 저부면 방향으로 마이크로파가 안내되도록 실린더의 길이에 걸쳐 장방향으로 길게 형성된 슬릿(22a)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 이와 같이 마이크로파로 인한 전기장은 수직이 되도록 하여 ECR 히팅(heating) 효과를 극대화할 수 있다. 슬릿(22a)은 단순히 장방향으로 길게 오픈된 형상일 수도 있으며, 이러한 오픈된 부분에 별도의 돌출 가이드를 추가로 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 마이크로파 도입부(20)는 그 중심축(22b)을 중심으로 회전 가능하여 그 결과 슬릿(22a)의 방향 변환에 따른 마이크로파의 입사 방향 조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 설계로 인하여, 공정 압력 1 mTorr 이하에서 고밀도 플라즈마를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 5×10^-5 Torr에서도 안정적인 플라즈마를 얻을 수 있어 초고진공에서 스퍼터가 가능하다는 효과뿐만 아니라, 대면적 확장의 용이성, 즉 타깃 길이방향으로 5G급 이상이 가능하며, 나아가 마이크로파 입사 방향 조절의 용이함으로 인하여 부품의 추가 혹은 설계 변경 없이 입사 방향 조절이 가능한 효과를 기대할 수 있다.

제2 실시예

본 실시예에 개시된 스퍼터링 장치는 앞서 설명한 제1 실시예에 의한 장치의 기본 개념을 그대로 공유하고 있다. 따라서, 동 실시예에만 한정되는 구조상, 배열상의 특징들만을 언급하고, 기타 공통되는 사항들(가령, 개별적인 마이크로파 도입구의 구조 등)에 대해서는 설명을 생략한다.

근본적으로, 동 실시예에 의한 스퍼터링 장치는 "복수의 타깃을 활용한 ECR 스퍼터 설계"로서, 여러 개의 타깃을 도 5와 같은 구조로 배치하여 성막 공정의 시간을 단축하여 대면적의 성막 공정에 보다 유용하게 적용할 수 있도록 고안된 것이다.

동 실시예에 의한 스퍼터링 장치는, 대상물에 박막을 형성하기 위한 장치로서, 각각의 회전 중심축을 중심으로 회전 가능한 실린더 형상으로 이루어지고 서로 나란히 배열된 복수의 타깃을 전제로 하고, 이러한 복수의 타깃 주위에 스퍼터링을 위한 전력을 공급하도록 구성된 전원 및 상기 타깃 주위에 ECR 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 대상물과 상기 타깃 사이에 마이크로파를 도입하도록 구성된 복수의 마이크로파 도입부를 포함하여 이루어진다.

복수의 마이크로파 도입부 각각은, 상기 타깃의 회전 중심축과 평행한 중심축을 갖는 실린더 형상으로 이루어져 상기 타깃들 사이에 배치되며(도 5 참조), 상기 타깃 주위에 마이크로파가 안내되도록 실린더의 길이에 걸쳐 장방향으로 길게 형성된 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 마이크로파 도입부는, 상기 복수의 타깃들 중 최외곽 좌우 타깃들(51, 52)의 측면에 각각 배치되는 최외측 마이크로파 도입부들(41, 42)을 포함한다.

나아가, 이러한 복수의 마이크로파 도입부는, 상기 대상물의 반대측 상부에 설치되며 2개의 타깃들(53) 사이마다 배치되는 복수의 도입부들(43)을 또한 포함한다.

이와 같이, 상기 대상물의 반대측 상부에 설치되며 2개의 타깃들 사이마다 배치되는 복수의 도입부들(43)에 형성된 각각의 슬릿은 상기 2개의 타깃들(53) 사이 방향(가령, 2개의 타깃 사이의 중앙부)을 향하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 실린더형 타깃
11 타깃 재료
12 자장형성수단
20 마이크로파 도입부
21 마이크로파 윈도우
22 실린더형 가이드
22a 장방향 슬릿
23 단부
30 대상물(성막 대상)

Claims

대상물에 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 장치에 있어서,
회전 중심축을 중심으로 회전 가능한 실린더 형상의 타깃;
상기 타깃 주위에 스퍼터링을 위한 전력을 공급하도록 구성된 전원; 및
상기 타깃 주위에 ECR 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 대상물과 상기 타깃 사이에 마이크로파를 도입하도록 구성된 하나 이상의 마이크로파 도입부
를 포함하여 이루어지고,
상기 마이크로파 도입부는, 상기 타깃의 회전 중심축과 평행한 중심축을 갖는 실린더 형상으로 이루어져 상기 타깃 인근에 이격되어 배치되며, 상기 대상물을 향하는 타깃 저부면 방향으로 마이크로파가 안내되도록 실린더의 길이에 걸쳐 장방향으로 형성된 슬릿을 포함하되,
상기 마이크로파 도입부는 그 중심축을 중심으로 회전 가능하여 마이크로파의 입사 방향 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서,
상기 마이크로파 도입부는, 마이크로파 생성기에서 발생한 마이크로파가 실린더 내부로 도입되는 마이크로파 윈도우; 상기 마이크로파가 상기 마이크로파 윈도우를 지나 진행하면서 상기 슬릿을 통해 플라즈마 안으로 입사되는 실린더형 가이드; 및 상기 플라즈마 안으로 입사되지 않고 남은 마이크로파를 위한 단부를 포함하여 이루어지는 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서,
상기 타깃 근처에 2.45 GHz의 경우 875 가우스의 공명 자기장이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
대상물에 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 장치에 있어서,
각각의 회전 중심축을 중심으로 회전 가능한 실린더 형상으로 이루어지고 서로 나란히 배열된 복수의 타깃;
상기 타깃 주위에 스퍼터링을 위한 전력을 공급하도록 구성된 전원; 및
상기 타깃 주위에 ECR 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 대상물과 상기 타깃 사이에 마이크로파를 도입하도록 구성된 복수의 마이크로파 도입부
를 포함하여 이루어지고,
상기 복수의 마이크로파 도입부 각각은, 상기 타깃의 회전 중심축과 평행한 중심축을 갖는 실린더 형상으로 이루어져 상기 타깃들 사이에 배치되며, 상기 타깃 주위에 마이크로파가 안내되도록 실린더의 길이에 걸쳐 장방향으로 형성된 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제4항에 있어서,
상기 복수의 마이크로파 도입부는, 상기 복수의 타깃들 중 최외곽 타깃들의 측면에 각각 배치되는 최외측 마이크로파 도입부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 복수의 마이크로파 도입부는, 상기 대상물의 반대측 상부에 설치되며 2개의 타깃들 사이마다 배치되는 복수의 도입부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제6항에 있어서,
상기 대상물의 반대측 상부에 설치되며 2개의 타깃들 사이마다 배치되는 복수의 도입부들 각각의 슬릿은 상기 2개의 타깃들 사이 방향을 향하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제4항에 있어서,
상기 복수의 마이크로파 도입부 각각은 그 중심축을 중심으로 회전 가능하여 마이크로파의 입사 방향 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제4항에 있어서,
상기 복수의 마이크로파 도입부 각각은, 마이크로파 생성기에서 발생한 마이크로파가 실린더 내부로 도입되는 마이크로파 윈도우; 상기 마이크로파가 상기 마이크로파 윈도우를 지나 진행하면서 상기 슬릿을 통해 플라즈마 안으로 입사되는 실린더형 가이드; 및 상기 플라즈마 안으로 입사되지 않고 남은 마이크로파를 위한 단부를 포함하여 이루어지는 스퍼터링 장치.
제4항에 있어서,
상기 복수의 타깃들 중 적어도 하나의 근처에 2.45 GHz의 경우 875 가우스의 공명 자기장이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.