KR20160045667A

KR20160045667A - 스퍼터링 성막 장치 및 스퍼터링 성막 방법

Info

Publication number: KR20160045667A
Application number: KR1020167000917A
Authority: KR
Inventors: 미치노부 미주무라
Original assignee: 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2016-04-27
Also published as: JP2015040330A; CN105492650A; WO2015025823A1; TW201522676A

Abstract

본 발명은 캐소드 전극에 고전압의 캐소드 전압을 인가하여 타겟(10)과 기판(12) 사이에 플라즈마를 생성하고, 마스크(11)를 통해 기판(12)에 성막을 행하는 스퍼터링 성막 장치로서, 이러한 스터터링 성막 장치는 상기 기판(12)에 대한 성막 과정에서, 상기 마스크(11)에 펄스상의 부전압을 인가할 수 있는 펄스 바이어스 전원(6)을 구비한다. 이에 의하여, 성막하면서 마스크의 세정을 실시할 수 있다.

Description

스퍼터링 성막 장치 및 스퍼터링 성막 방법{SPUTTERING FILM FORMATION DEVICE AND SPUTTERING FILM FORMATION METHOD}

본 발명은 타겟에 대하여 대향 배치된 기판에 마스크를 통해 성막(成膜)을 행하는 스퍼터링 성막 장치에 관한 것으로, 특히 성막을 행하면서 마스크의 세정도 할 수 있는 스퍼터링 성막 장치 및 스퍼터링 성막 방법에 관한 것이다.

종래의 성막 장치에 있어서, 마스크의 세정 기능을 구비한 성막 장치는 감압된 성막실 내에서 마스크를 사용하여 유기 화합물의 증착을 완료한 후, 성막실을 대기압으로 하지 않고, 마스크에 고주파 전압을 인가하여 성막실에 도입된 가스를 여기하고 플라즈마를 발생시켜서, 마스크에 부착된 상기 유기 화합물을 제거하는 것이었다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1: 일본 공개 특허 공보 제2012－197518호

그러나, 이와 같은 종래의 성막 장치에 있어서는, 마스크의 세정이 기판에 대한 성막 이후에 적절하게 실시되었기 때문에, 마스크의 세정 중에는 성막을 행하지 못하여, 성막 기판의 스루풋(throughput)이 저하되는 문제가 있었다.

이에, 본 발명은 이와 같은 문제점에 대처하여, 성막을 행하면서 마스크의 세정도 할 수 있는 스퍼터링 성막 장치 및 스퍼터링 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 제1 발명에 의한 스퍼터링 성막 장치는 캐소드 전극에 고전압의 캐소드 전압을 인가하여 타겟과 기판 사이에 플라즈마를 생성하고, 마스크를 통해 기판에 성막을 행하는 스퍼터링 성막 장치이며, 상기 스퍼터링 성막 장치는 상기 기판에 대한 성막 과정에서, 상기 마스크에 펄스상의 부전압(pulse-like negative voltage)을 인가할 수 있는 펄스 바이어스 전원을 구비한다.

또한, 제2 발명에 의한 스퍼터링 성막 방법은 캐소드 전극에 고전압의 캐소드 전압을 인가하여 타겟과 기판 사이에 플라즈마를 생성하고, 마스크를 통해 기판에 성막을 행하는 스퍼터링 성막 방법으로서, 상기 기판에 대한 성막 과정에서, 상기 마스크에 펄스상의 부전압을 인가하는 것이다.

본 발명에 의하면, 캐소드 전극에 고전압의 캐소드 전압을 인가하여 실행되는 기판에 대한 성막 과정에서, 마스크에 펄스상의 부전압을 인가함으로써, 마스크의 표면에 퇴적된 박막을 불활성 가스의 양이온으로 때려서 제거할 수 있다. 따라서, 성막을 행하면서 마스크의 세정도 실시할 수 있으므로, 성막 기판의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 스퍼터링 성막 장치의 제1 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 2는 상기 제1 실시 형태에 의한 스퍼터링 성막 방법에 대하여 설명하는 플로우 차트이다.
도 3은 상기 제1 실시 형태에 있어서의 바이어스 전압의 인가 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 4는 상기 제1 실시 형태에 있어서의 시즈닝 기간의 성막에 대하여 설명하는 도면이며, (a)는 성막 개시시를 나타내고, (b)는 성막이 진행된 상태를 나타낸다.
도 5는 상기 제1 실시 형태에 의한 스퍼터링 성막에 있어서의 마스크 세정에 대하여 도시하는 설명도이다.
도 6은 상기 제1 실시 형태에 의한 스퍼터링 성막에 있어서의 성막 재개 후에 대하여 설명하는 도면으로, (a)는 성막 재개시를 나타내고, (b)는 성막이 한층 더 진행된 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 의한 스퍼터링 성막 장치의 제2 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 정면도이다.
도 8은 상기 제 2의 실시 형태에 있어서의 바이어스 전압의 인가 타이밍을 나타내는 타이밍 차트이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 스퍼터링 성막 장치의 제1 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 정면도이다. 이 스퍼터링 성막 장치는 타겟 홀더에 고주파 전압을 인가하여 타겟과 기판 사이에 플라즈마를 생성하고, 마스크를 통해 기판에 성막을 행하는 RF 스퍼터링 장치이며, 진공 챔버(1)와, 타겟 홀더(2)와, 기판 홀더(3)와, 셔터(4)와, 고주파 전원(5)과, 펄스 바이어스 전원(6)을 구비하여 구성되어 있다.

상기 진공 챔버(1)는 내부에 성막실(7)을 형성하는 밀폐 용기이며, 가스 도입구(8)와 배기구(9)를 구비하고 있다. 또한, 배기구(9)에 연결되어 구비되는 진공 펌프(도시 생략)에 의하여 성막실(7) 내의 공기 또는 스퍼터 가스를 배기하여 성막실(7) 내를 일정한 진공도로 유지할 수 있게 되어 있다. 또한 가스 도입구(8)에는 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성 가스의 가스 봄베(gas bombe)(도시 생략)가 배관에 의하여 연결되어, 성막실(7) 내에 스퍼터 가스를 도입할 수 있게 되어 있다.

상기 진공 챔버(1)의 성막실(7) 내에는 타겟 홀더(2)가 설치되어 있다. 이 타겟 홀더(2)는 타겟(10)을 고정시켜 유지하는 것으로, 진공 챔버(1)와 전기적으로 절연된 상태로 금속 재료에 의하여 형성되어 있다. 또한, 타겟 홀더(2)는, 필요에 따라, 내부에 타겟(10)을 냉각시키기 위한 냉각수를 외부로부터 도입할 수 있도록 수로를 설치하여도 좋다.

상기 진공 챔버(1)의 성막실(7) 내에는 타겟 홀더(2)와 대향하도록 기판 홀더(3)가 설치되어 있다. 이 기판 홀더(3)는 복수의 개구 패턴이 형성된(예를 들면 수지제의 필름으로 이루어지는) 마스크(11)를 기판(12)의 성막 표면에 밀착시킨 상태에서 기판(12)을 유지시키는 것으로, 금속 재료로 형성되어 있다.

또한, 상기 마스크(11)는 수지제 필름과 같은 비도전성의 재료로 형성된 것에 한정되지 않고, 도전성의 메탈 마스크이어도 좋다. 이 경우, 성막으로 형성되는 박막이 도전성의 막일 때에는 비도전성의 마스크와 도전성의 메탈 마스크 중 어느 하나를 사용하여도 좋다. 또한, 성막으로 형성되는 박막이 비도전성의 막일 때에는 도전성의 메탈 마스크, 또는 비도전성의 마스크의 타겟측 표면에 도전성의 박막을 피착(被着)시킨 복합 마스크를 사용하는 것이 좋다. 본 실시 형태의 설명에 있어서, 성막으로 형성되는 박막은 도전성의 막이며, 마스크(11)가 비도전성의 수지제 필름인 경우에 대하여 설명한다.

상기 타겟 홀더(2)와 기판 홀더(3)는 진공 챔버(1)의 성막실(7) 내에 어떻게 배치되어도 좋다. 예를 들면, 타겟 홀더(2)와 기판 홀더(3)가 상하로 대향 배치되어도 좋고, 또는 좌우로 대향 배치되어도 좋다. 다만, 본 실시 형태와 같이, 마스크(11)가 필름제인 경우에는 기판 홀더(3)가 아래쪽이 되도록 하여 타겟 홀더(2)와 기판 홀더(3)를 상하로 대향 배치하거나, 또는 진공실(7)의 수직 축에 대하여 기울여서 대향 배치하는 것이 좋다. 이렇게 하면, 필름제의 마스크(11)가 자체 중량으로 인하여 처지기 때문에, 마스크(11)를 기판(12)의 성막면에 밀착시킬 수 있다.

상기 타겟 홀더(2)와 기판 홀더(3)의 사이에는 셔터(4)가 설치되어 있다. 이 셔터(4)는 성막의 개시와 종료의 타이밍을 제어하기 위한 것으로, 타겟(10)으로부터 기판(12)을 향하여 날아가는 스퍼터 입자(19)(도 4 참조)의 통로를 자유롭게 개폐할 수 있도록 설치되어 있다. 즉, 셔터(4)가 도 1에 나타내는 화살표 A 방향으로 이동하여 스퍼터 입자(19)의 통로가 열리면 성막이 개시되고, 셔터(4)가 도 1에 나타내는 화살표 B 방향으로 이동하여 스퍼터 입자(19)의 통로가 닫히면 성막이 종료한다. 이에 의하여, 성막으로 형성되는 박막 패턴의 막 두께를 제어할 수 있다. 또한, 스퍼터 입자(19)의 통로가 셔터(4)에 의하여 닫힌 상태를 「셔터(4)가 닫혀 있다」고 하고, 스퍼터 입자(19)의 통로가 열린 상태를 「셔터(4)가 열려 있다」고 한다.

상기 타겟 홀더(2)에 전기적으로 연결되어 고주파 전원(RF 전원)(5)이 구비되어 있다. 이 고주파 전원(5)은 타겟 홀더(2)에 13.56 MHz의 고주파 전력을 공급하고 타겟 홀더(2)에 고주파 전압(RF 전압)을 인가하여 타겟(10)과 기판(12) 사이에 플라즈마를 발생시키기 위한 것으로, 고주파 전력을 조정하는 고주파 정합기(도시 생략)를 구비하고 있다. 이 경우, 타겟 홀더(2)측이 캐소드 전극이 되고, 기판 홀더(3)측이 어스 전극(애노드 전극)이 된다. 또한, 도 1에 있어서, 도면 부호 13은 타겟 홀더(2)에 직렬로 연결된 바이패스 콘덴서이고, 도면 부호 14는 기판(12)과 대향하고 있는 타겟(10) 부분 이외의 부분, 예를 들면 타겟 홀더(2) 부분에는 양극 이온이 충돌하지 않도록 하기 위한 쉴드 부재이며, 타겟(10)의 중앙 영역에 대응하여 개구(15)가 형성되어 있다.

상기 마스크(11)의 타겟(10)측 표면에는 통전(通電)이 가능하게 펄스 바이어스 전원(6)이 설치되어 있다. 이 펄스 바이어스 전원(6)은 캐소드 전압에 동기되어 구동하며, 캐소드 전압이 정전압일 때에 ON 구동하여 펄스상의 부전압을 출력하고, 마스크(11)에 바이어스 전압을 인가하게 되어 있다. 이 경우, 펄스 바이어스 전원(6)에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 마스크(11)의 표면에 접촉하는 바이어스 전극(16)과, 이 바이어스 전극(16)과 펄스 바이어스 전원(6) 사이에 삽입되어 과전류가 흐르는 것을 제한하기 위한 제한 저항(17)이 직렬로 연결되어 있다.

다음으로, 이와 같이 구성된 스퍼터링 성막 장치를 사용하는 스퍼터링 성막 방법에 대하여, 도 2의 플로우 차트를 참조하여 설명한다.

먼저, 스텝 S1에 있어서, 성막을 위한 준비를 한다. 상세하게는 진공 챔버(1)의 성막실(7)의 진공을 뚫고, 성막실(7) 내의 타겟 홀더(2)에, 예를 들어 ITO (인듐-주석을 주성분으로 하는 복합 산화물 성막 재료)의 타겟(10)이 설치된다.

다음으로, 기판 홀더(3) 위에 기판(12)이 설치되고, 또한 기판(12)의 성막면에 밀착시켜 마스크(11)가 설치된다. 그 후, 펄스 바이어스 전원(6)에 연결된 바이어스 전극(16)이 마스크(11)의 표면에 접촉된다.

스텝 S2에 있어서는 성막 개시 준비를 한다. 상세하게는 타겟(10) 및 기판(12)의 설치가 종료되면, 진공 챔버(1)가 닫힌다. 또한, 진공 챔버(1)의 배기구(9) 측에 구비된 배기 밸브(도시 생략)가 서서히 열려, 진공 펌프에 의하여 성막실(7) 내의 공기가 배기된다. 또한, 이때, 가스 도입구(8) 측에 구비된 가스 도입 밸브(도시 생략)는 닫혀 있다. 또한, 셔터(4)도 닫힌 상태이다.

성막실(7) 내의 진공도가 미리 정해진 소정의 값에 이르면, 가스 도입 밸브가 열리고, 예를 들면 매스 플로우 컨트롤러(mass flow controller)에 의하여 일정 유량으로 조정된 Ar 가스가 도입된다. 이어서, 배기 밸브를 조절함으로써 배기 펌프의 배기량이 조정되어, 성막실(7) 내의 전체 가스 압력이 미리 정해진 소정의 값으로 조절된다.

스텝 S3에 있어서는, 투명 도전막(21)의 성막이 실시된다. 상세하게는 성막실(7) 내의 가스 압력이 소정의 값이 되면 고주파 전원(5)이 기동되어, 미리 정해진 소정의 값의 (도 3(a)에 나타내는) 고주파(RF) 전압이 타겟(10)에 인가된다. 이 고주파 전력은 고주파 정합기 및 전원 출력에 의해 조정된다.

타겟(10)에 소정의 고주파 전력이 인가되면 성막실(7) 내의 Ar 가스가 전리(電離)되고, 타겟(10)과 셔터(4) 사이에 플라즈마가 생성된다. 또한, 일정 시간만 프리 스퍼터링이 실행되어 타겟(10)의 표면의 불순물이 제거되면 셔터(4)가 열리고, 기판(12)에 대한 스퍼터링 성막이 개시된다.

이하, 본 발명의 스퍼터링 성막에 대하여 상세하게 설명한다.

타겟 홀더(2)에 도 3의 (a)에 도시하는 RF 전압이 인가되면, 캐소드 전압은 바이패스 콘덴서(13)가 있기 때문에, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이 부전압측에 치우친 정현파형이 된다. 또한, 도 3에 빗금을 그어 나타내는 바와 같이, 캐소드 전압이 부전압인 기간에 타겟의 스퍼터링이 실행되어 기판(12)에 성막을 행한다. 스퍼터링이 개시하고 나서 일정 기간(도 3의 (c)에 도시하는 시즈닝 기간)이 경과할 때까지는, 마스크(11)의 표면에는 펄스 바이어스 전원(6)으로부터의 바이어스 전압이 인가될 수 있는 충분한 막 두께의 투명 도전막(21)이 퇴적되어 있지 않기 때문에, 펄스 바이어스 전원(6)을 기동하여도 마스크(11)의 표면에는 바이어스 전압이 인가되지 않는다. 이에 본 실시 형태에 있어서는, 상기 시즈닝 기간에 펄스 바이어스 전원(6)은 0V로 되어 있다.

상기 시즈닝 기간에 있어서는, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 전리한 Ar 가스의 양이온(18)은 캐소드 전압이 부전압일 때 타겟(10)측으로 끌려와서, 도 4에 화살표로 나타내는 바와 같이, 타겟(10)에 충돌하여 스퍼터 입자(19)가 튕겨나가게 한다. 이렇게 튕겨나간 스퍼터 입자(19)는 기판(12)측을 향하여 날아가고, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 마스크(11)의 개구 패턴(20)을 통하여 기판(12)의 표면에 부착되어 성막이 실행된다. 동시에, 마스크(11)의 표면에도 스퍼터 입자(19)가 부착되어 투명 도전막(21)이 퇴적된다. 이와 같이, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 캐소드 전압이 부전압인 타겟 스퍼터 기간에 성막이 실시된다.

시즈닝 기간이 경과하면, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 펄스 바이어스 전원(6)이 기동된다. 또한, 캐소드 전압이 정전압이 되어 스퍼터가 정지되어 있는 기간(도 3의 (b)에 도시하는 타겟 스퍼터 정지 기간)에, 펄스 바이어스 전원(6)이 부전압을 출력하고, 마스크(11)의 표면에 퇴적된 투명 도전막(21)에 펄스상의 바이어스 전압(-Vb)이 인가된다. 이에 의하여, 도 5에 도시하는 바와 같이, 전리된 Ar 가스의 양이온(18)은 마스크(11)측으로 끌어 당겨져서, 도 5에 화살표로 나타내는 바와 같이, 마스크(11)의 표면에 퇴적된 투명 도전막(21)을 때려서 이온 봄바드먼트(ion bombardment)가 일어나게 한다(마스크 세정).

다음으로, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 캐소드 전압이 정전압인 기간이 종료되고, 캐소드 전압이 부전압으로 바뀌면, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 상기 캐소드 전압에 동기되어 펄스 바이어스 전원(6)이 제어되어서, 마스크(11)에 대한 인가 전압이 0V로 된다(펄스 바이어스 전원(6)의 OFF 구동). 이에 의하여, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 다시 마스크(11)를 사용한 통상의 스퍼터링 성막이 개시되고, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 투명 도전막(21)이 기판(12) 및 마스크(11) 표면에 퇴적된다.

이후, 스퍼터링 성막과 마스크(11) 세정이 교대로 실시되어, 미리 정해진 소정의 시간이 경과하면 셔터(4)가 닫히고 성막이 종료된다. 또한, 고주파 전원(5) 및 펄스 바이어스 전원(6)이 OFF된다.

이어서, 스텝 S4에서는 기판을 꺼낸다. 상세하게는 배기 밸브 및 가스 도입 밸브가 닫히고 리크 밸브(도시 생략)가 열려 진공 챔버(1)의 성막실(7) 내의 진공이 해제된다. 이에 의하여, 성막실(7)을 열고 기판(12)을 꺼낼 수 있다. 또한, 기판(12)을 꺼낼 때 , 바이어스 전극(16)은 마스크(11)의 면내(面內)에서 면외(面外)로 퇴피(退避)된다.

도 7은 본 발명에 의한 스퍼터링 성막 장치의 제2 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 정면도이다. 여기에서는 제1 실시 형태와 다른 부분에 대하여 설명한다.

이 제2 실시 형태는 제1 실시 형태에 있어서의 고주파 전원(5)이 바뀌어 직류 전원(22)을 구비한 것으로, 직류 전원(22)의 부극측을 저항(23)을 통해 타겟 홀더(2)(캐소드 전극)에 연결하고, 정극측을 기판 홀더(3)(양극 전극)에 연결한 DC 스퍼터링 장치이다. 이 경우, 사용되는 타겟 재료는 도전성 재료에 한정된다.

또한, 제2 실시 형태에 있어서의 펄스 바이어스 전원(6)은, 타겟 홀더(2)에 캐소드 전압(-Vc)이 인가된 상태에서, 일정 주기의 펄스상의 부전압을 출력하여 마스크(11)에 상기 캐소드 전압(-Vc)보다 전압의 절대값이 큰 바이어스 전압(-Vb)을 인가할 수 있게 되어 있다(Vc＜Vb).

이 제2 실시 형태에 의하면, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 성막시에는 캐소드 전극에 상시 수백 볼트의 부전압의 직류 전압(캐소드 전압)이 인가되고, 타겟(10)과 기판(12) 사이에 플라즈마를 발생시켜 기판(12)에 성막을 행한다.

상세하게는, 상기 제1 실시 형태와 같이, Ar 가스가 플라즈마화하여 생긴 아르곤의 양이온(18)으로 타겟(10)을 때리고, 이에 의하여 튕겨나간 스퍼터 입자(19)를 기판(12) 위에 퇴적시켜 도전막의 성막을 실시한다.

또한, 펄스 바이어스 전원(6)은, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 성막 개시 후의 시즈닝 기간에는 마스크(11)에 대한 인가 전압을 0V로 하고, 시즈닝 기간 경과 후에 일정 주기의 펄스상의 부전압을 출력하여 마스크(11)에 캐소드 전압 (-Vc)보다 전압의 절대값이 큰 바이어스 전압(-Vb)을 인가한다(Vc＜Vb). 이에 의하여, 펄스상의 바이어스 전압(-Vb)이 마스크(11)에 인가되고 있을 때에는, 아르곤의 양이온(18)은 마스크(11)측으로 끌어 당겨져서 제1 실시 형태와 마찬가지로 마스크(11)의 표면에 퇴적된 도전막을 때려서 이온 봄바드먼트가 일어나게 한다(마스크 세정).

이와 같이, 본 발명에 의한 스퍼터링 성막 장치에 의하면, 캐소드 전극에 고전압의 캐소드 전압을 인가하여 실시하는 성막 과정에서, 마스크(11)에 펄스상의 부전압을 인가함으로써, 마스크(11)의 표면에 퇴적된 박막을 불활성 가스의 양이온(18)으로 때려서 제거할 수 있다. 따라서, 성막을 행하면서 마스크(11)의 세정도 실시할 수 있어, 성막 기판의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는 시즈닝 기간에 펄스 바이어스 전원(6)이 정지되어 마스크(11)에 대한 인가 전압이 0V로 되는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 고주파 전원(5) 또는 직류 전원(22)을 기동하는 것과 동시에, 펄스 바이어스 전원(6)을 기동하고, 마스크(11)에 일정 주기의 부전압이 인가되도록 하여도 좋다. 다만, 마스크(11)의 표면의 전면에 충분한 막 두께의 도전막이 퇴적되어 바이어스 전압의 통전이 가능하게 될 때까지는 펄스 바이어스 전원(6)이 기동되고 있어도 도전막에 바이어스 전압이 인가되지 않기 때문에, 마스크 세정 기능은 발휘되지 않는다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 기판(12)에 대한 성막으로 형성되는 막이 도전막인 경우에 대하여 설명하였지만, 마스크(11)가 도전성의 메탈 마스크이거나, 메탈 마스크와 수지제 필름을 밀접하게 결합시킨 복합 마스크인 경우에는 성막으로 형성되는 막은 비도전막이어도 좋다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서는 배치(batch) 방식의 스퍼터링 성막 장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 인라인(inline) 방식의 스퍼터링 성막 장치이어도 좋다. 이 경우, 성막실(7)을 사이에 두고 기판(12)의 반송 방향 상류측에 로드록실을 구비하고, 하류측에 언로드실을 구비하여 구성된다. 이 경우, 먼저 로드록실의 상류측의 게이트 밸브를 열고, 기판(12)을 로드록실에 반입한다. 다음으로, 상기 게이트 밸브를 닫고 로드록실을 배기한 후에, 로드록실의 하류측의 게이트 밸브를 열어 기판(12)을 성막실(7) 내에 반입하고, 기판 홀더(3)에 설치한다. 그 후, 상기 하류측 게이트 밸브를 닫는 동시에, 성막실(7) 내의 마스크 홀더에 미리 보관된 마스크(11)를 로딩하여 기판(12) 위에 설치하고, 또한 바이어스 전극(16)을 마스크(11)의 표면에 접촉시킨다. 이에 의하여, 전술한 RF 스퍼터링 성막이 가능해진다. 한편, 성막이 종료하면, 바이어스 전극(16)을 퇴피시킨 후, 마스크(11)를 언로딩한다. 또한, 성막실(7)을 배기한 후, 성막실(7)의 하류측의 게이트 밸브를 열고, 기판(12)을 언로드실로 반출한다. 그 후, 성막실(7)의 하류측의 게이트 밸브를 닫는 동시에, 언로드실 내의 진공을 해제함으로써 기판(12)을 꺼낼 수 있게 된다.

2 타겟 홀더
3 기판 홀더
5 고주파 전원
6 펄스 바이어스 전원
10 타겟
11 마스크
12 기판
22 직류 전원

Claims

캐소드 전극에 고전압의 캐소드 전압을 인가하여 타겟(target)과 기판(substrate) 사이에 플라즈마를 생성하고, 마스크를 통해 기판에 성막(成膜)을 행하는 스퍼터링 성막 장치로서,
상기 기판에 대한 성막 과정에서, 상기 마스크에 펄스상의 부전압(pulse-like negative voltage)을 인가할 수 있는 펄스 바이어스 전원을 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 캐소드 전압은 고주파 전압이며,
상기 펄스 바이어스 전원은, 상기 캐소드 전압에 동기되어 구동하며, 상기 캐소드 전압이 정전압(positive voltage)일 때 상기 펄스상의 부전압을 출력하여 상기 마스크에 부전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 장치.
제1항에 있어서,
상기 캐소드 전압은 직류 전압이며,
상기 펄스 바이어스 전원은 상기 캐소드 전압이 인가된 상태에서, 일정 주기의 상기 펄스상의 부전압을 출력하여 상기 마스크에 상기 캐소드 전압보다 전압의 절대값이 큰 부전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 기판에 대한 성막으로 형성되는 박막은 도전성의 막이며,
상기 마스크는 비도전성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 마스크는 도전성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 장치.
캐소드 전극에 고전압의 캐소드 전압을 인가하여 타겟과 기판 사이에 플라즈마를 생성하고, 마스크를 통해 기판에 성막을 행하는 스퍼터링 성막 방법으로서,
상기 기판에 대한 성막 과정에서, 상기 마스크에 펄스상의 부전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 방법.
제6항에 있어서,
상기 캐소드 전압은 고주파 전압이며,
상기 캐소드 전압이 정전압일 때에 상기 펄스상의 부전압을 상기 마스크에 인가하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 방법.
제6항에 있어서,
상기 캐소드 전압은 직류 전압이며,
상기 캐소드 전압이 인가된 상태에서, 상기 캐소드 전압보다 전압 값의 절대값이 큰 일정 주기의 상기 펄스상의 부전압을 상기 마스크에 인가하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 마스크에는 성막이 개시되고 나서, 미리 정해진 시간이 경과한 후에 상기 펄스상의 부전압의 인가가 개시되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 기판에 대한 성막으로 형성되는 박막은 도전성의 막이며,
상기 마스크는 비도전성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 방법.
제9항에 있어서,
상기 기판에 대한 성막으로 형성되는 박막은 도전성의 막이며,
상기 마스크는 비도전성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 마스크는 도전성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 방법.
제9항에 있어서,
상기 마스크는 도전성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 성막 방법.