KR20170005084A - 회전가능 캐소드를 위한 실딩 디바이스, 회전가능 캐소드, 및 증착 장치에서의 암공간을 실딩하기 위한 방법 - Google Patents

회전가능 캐소드를 위한 실딩 디바이스, 회전가능 캐소드, 및 증착 장치에서의 암공간을 실딩하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시물에 따라서, 기판 상에 재료를 스퍼터링하기 위한 회전가능 타겟(10)을 갖는 회전가능 캐소드용 실딩 디바이스(20), 및 증착 장치에 암공간 영역을 실딩하기 위한 방법이 제공된다. 실딩 디바이스(20)는 회전가능 타겟(10)의 일부를 커버하도록 구성되는 실드(21), 및 실드(21)를 회전가능 타겟(10)에 연결하기 위한 픽스처(80)를 포함한다. 픽스처는 실드가 회전가능 타겟의 축 방향으로 회전가능 타겟의 중심으로부터 본질적으로 멀어지게 확장되도록 하기 위해 실드와 맞물리도록(engage with) 구성된다.

Description

회전가능 캐소드 어셈블리를 위한 실딩 디바이스 및 증착 장치에서의 암공간을 실딩하기 위한 방법{SHIELDING DEVICE FOR ROTATABLE CATHODE ASSEMBLY AND METHOD FOR SHIELDING A DARK SPACE IN A DEPOSITION APPARATUS}
[001] 본 개시물은 회전가능 캐소드를 실딩하기 위한 디바이스, 특히 실드 및 실드를 회전가능 캐소드에 연결하기 위한 픽스처(fixture)를 구비한 실딩 디바이스와 증착 장치 내의 암공간 영역(dark space region)을 실딩하기 위한 방법에 관한 것이다.
[002] 많은 애플리케이션들에서 기판 상에 박층들을 증착하는 것이 바람직하다. 박층들을 증착하기 위한 공지된 기법들은 특히, 증발, 화학 기상 증착 및 스퍼터링 증착이다. 예를 들어, 스퍼터링은 금속, 예를 들어, 알루미늄 또는 세라믹스의 박층과 같은 박층을 증착시키는데 사용될 수 있다. 스퍼터링 프로세스 동안에, 코팅 재료는 타겟의 표면을 저압에서 통상적으로 비활성 프로세싱 가스의 이온들로 포격함(bombarding)으로써 코팅될 재료의 스퍼터링 타겟으로부터 이송된다. 이온들은 프로세싱 가스의 전자 충격 이온화에 의해 생성되고, 스퍼터링 캐소드로 작동하는 타겟과 애노드 사이의 전압 차에 의해 가속된다. 타겟의 이러한 충격(bombardment)은 스퍼터링 캐소드에 대향하여, 예를 들어, 스퍼터링 캐소드 아래에 배열된 기판 상에 증착된 막으로서 축적되는 코팅 재료의 원자들 또는 분자들의 방출을 초래한다.
[003] 로터리 캐소드(rotary cathode)는 통상적으로 스퍼터링 설비의 캐소드 구동 유닛에 의해 지지된다. 캐소드들의 지오메트리(geometry) 및 설계로 인해, 회전가능 타겟들은 통상적으로 평면 타겟들보다 높은 이용률 및 증가된 작동 시간을 갖는다. 따라서, 회전가능 타겟들의 사용은 통상적으로 사용 기간을 연장시키고 비용을 감소시킨다. 스퍼터링 동안에, 캐소드 구동 유닛은 로터리 캐소드로 회전가능하게 운동을 전달한다. 예를 들어, 최대 약 4m의 로터리 캐소드들의 길이방향 연장 및 수 일간의 스퍼터링 설비의 통상적인 연속 작동 시간이 주어진다면, 캐소드 구동 유닛의 베어링은 통상적으로 장시간에 걸쳐 과중한 기계적 부하를 신뢰성 있게 지지하는 것이 바람직하다.
[004] 캐소드 바디를 가스 방전 및 결과적인 이온 충격으로부터 보호하기 위해, 암실(dark room) 실드들이 캐소드의 구동 단부 및 자유 단부 모두에 제공될 수 있다. 캐소드 몸체의 구동 단부 주위의 실드는 프로세싱 가스 배출이 구동 단부와 접촉하는 것을 방지해야 한다. 암실 실드들은 챔버 벽 또는 구동 유닛 상에 장착될 수 있으며, 장착 표면과 전기적으로 절연될 수 있다.
[005] 타겟의 에지들로부터 스퍼터링된 재료는 불균일한 증착들에 기여할 수 있다. 균일한 증착을 촉진시키기 위해, 암공간 실드(들)를 타겟의 에지에 인접하게 배치하는 것이 종종 선호된다. 암공간 실드는 타겟 에지들을 플라즈마로부터 실딩함으로써 타겟 에지들의 스퍼터링을 감소시킨다.
[006] 스퍼터링 동안, 증착 재료의 막은 암실 실드들의 표면 위에, 즉 기판에 면한 암실 실드 표면의 영역 상에 성장한다. 결국, 형성된 막은 대개 막이 더 두꺼운 영역들에서 칩들 또는 파편(fragment)들로 나뉘기 시작한다. 결과적인 재료 파편들이 기판 상에 떨어지면, 파편들은 파편들이 떨어지는 기판 영역들 상의 증착을 방해하여, 결함 있는 제품을 초래한다. 따라서, 그러한 암실 실드는 종종 교환되어야 하고, 따라서 스퍼터링 유닛의 유지 비용을 증가시킨다.
[007] 또한, 반복적인 열 순환 동안에, 암실 또는 암공간 실드(들)는 종종 열 팽창을 겪는다. 따라서, 암실 또는 암공간 실드(들)는, 예를 들어 암공간 실드와 증착 장치의 다른 피처 사이에 갭들 또는 빈 공간들을 제공함으로써, 열팽창의 길이방향 및 측방향 공차들을 허용하도록 배열된다.
[008] 열 팽창 동안의 암공간 실드의 크기 변화로 인해, 갭들 또는 빈 공간들은 바람직하지 않은 위치들에 형성될 수 있으며, 이는 예를 들어 타겟으로부터 기판 상으로의 재료 스퍼터링을 위한 타겟 상에 이용가능한 공간을 감소시킬 수 있다.
[009] 따라서, 증착 장치의 암공간을 차폐하기 위한 개선된 디바이스 및 방법에 대한 요구가 계속되고 있다.
[0010] 상기의 관점에서, 일 양태에 따르면, 기판 상에 재료를 스퍼터링하기 위한 회전가능 타겟을 갖는 회전가능 캐소드용 실딩 디바이스가 제공된다. 디바이스는: 회전가능 타겟의 일부를 커버하도록 구성되는 실드; 및 실드를 회전가능 타겟에 연결하기 위한 픽스처를 포함한다. 픽스처는 실드가 회전가능 타겟의 축 방향으로 회전가능 타겟의 중심으로부터 본질적으로 멀어지게 확장되도록 하기 위해 실드와 맞물리도록(engage with) 구성된다.
[0011] 또한, 다른 양태에 따르면, 기판 상에 재료를 스퍼터링하기 위한 회전가능 타겟을 갖는 회전가능 캐소드용 실딩 디바이스가 제공된다. 디바이스는: 회전가능 타겟의 일부를 커버하도록 구성되는 실드; 및 실드를 회전가능 타겟에 연결하기 위한 픽스처를 포함한다. 픽스처는 실드가 회전가능 타겟의 축 방향으로 회전가능 타겟의 중심으로부터 본질적으로 멀어지게 확장되도록 하기 위해 실드와 맞물리도록(engage with) 구성된다.
[0012] 또한, 증착 장치의 작동 동안에 증착 장치 내의 암공간 영역을 실딩하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 실드를 증착 장치의 회전가능 타겟에 연결하기 위한 픽스처를 제공하는 단계, 및 복수의 부분(part)들을 함께 조립하는 단계를 포함하며, 증착 장치 내의 암공간 영역을 실딩하기 위하여 회전가능 타겟의 일부를 커버하는 실드를 형성한다. 실드는, 증착 장치의 작동 동안에 실드가 회전가능 타겟의 축 방향으로 회전가능 타겟의 중심으로부터 본질적으로 멀어지게 확장되도록, 회전가능 타겟과 맞물리게끔 조립된다.
[0013] 또한, 증착 장치의 작동 동안에 증착 장치 내의 암공간 영역을 실딩하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 실드를 증착 장치의 회전가능 타겟에 연결하기 위한 픽스처를 제공하는 단계, 및 복수의 부분(part)들을 함께 조립하는 단계를 포함하며, 증착 장치 내의 암공간 영역을 실딩하기 위하여 회전가능 타겟의 일부를 커버하는 실드를 형성한다. 실드는, 증착 장치의 작동 동안에 실드가 회전가능 타겟의 축 방향으로 회전가능 타겟의 중심으로부터 본질적으로 멀어지게 확장되도록, 회전가능 타겟에 매달리게끔 조립된다.
[0014] 본 개시물의 추가적인 양태들, 이점들 및 특징들은 종속항들, 상세한 설명 및 첨부 도면들로부터 명백하다.
[0015] 전술한 실시예들 중 일부는 다음의 도면을 참조하여 통상적인 실시예들에 대한 이하의 설명에서 보다 상세히 설명될 것이다:
[0016] 도 1은 실시예들에 따른 기판 상에 재료를 스퍼터링하기 위한 증착 장치의 실딩 디바이스, 회전가능 타겟 및 캐소드 구동부의 측면도를 개략적으로 도시한다.
[0017] 도 2는 실시예들에 따른 도 1에 도시된 실시예의 섹션 A의 확대도를 도시한다.
[0018] 도 3은 실시예들에 따른 실딩 디바이스의 실딩의 분해도를 개략적으로 도시한다.
[0019] 도 4는 실시예들에 따른 암공간 실드를 회전가능 타겟에 연결하기 위한 실딩 디바이스의 일부분을 개략적으로 도시한다.
[0020] 도 5는 실시예들에 따른 암공간 실드를 회전가능 타겟에 연결하기 위한 실딩 디바이스의 추가 부분을 개략적으로 도시한다.
[0021] 도 6은 실시예들에 따른 암실 실드의 상면도를 개략적으로 도시한다.
[0022] 도 7은 실시예들에 따른 실드 부분을 3차원 도면으로 개략적으로 도시한다.
[0023] 도 8은 실시예들에 따른 스퍼터링 설비의 단면도를 개략적으로 도시한다.
[0024] 도 9는 실시예들에 따른 스퍼터링 설비의 단면도를 개략적으로 도시한다.
[0025] 이제 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 그 중 하나 이상의 예들이 각각의 도면에 예시된다. 각각의 예는 설명을 위해 제공되며, 제한을 위한 것이 아니다. 예를 들어, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 설명된 피쳐들은 다른 실시예들에서 또는 다른 실시예와 함께 사용되어 또 다른 실시예들을 산출해낼 수 있다. 본 개시물은 이러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0026] 본 개시물의 실시예들은 박막들 및 코팅들의 증착에 사용되는 장비, 프로세스들 및 재료들을 포함하는 나노 제조 기술 솔루션들에 관한 것이며, 대표적인 예들은 다음을 포괄하는 애플리케이션들을 포함한다(그러나 이에 제한되는 것은 아님): 반도체 및 유전체 재료들 및 디바이스들, 실리콘 기반 웨이퍼들, 평판 디스플레이들(TFT들과 같은), 마스크들 및 필터들, 에너지 변환 및 저장(광전지들, 연료 전지들 및 배터리들 같은), 고체 조명(LED들과 같은), 자기 및 광학 저장장치, 마이크로 전기기계 시스템들(MEMS, micro-electromechanical system) 및 나노 전자 기계 시스템들(NEMS, nano-electro-mechanical system), 마이크로 광학 및 광전자 디바이스들, 건축용 및 자동차용 유리들, 금속 및 폴리머 호일들 및 패키징을 위한 금속화 시스템들, 마이크로 몰딩 및 나노 몰딩.
[0027] 스퍼터링(Sputtering)은 에너제틱한(energetic) 입자들에 의한 타겟의 폭격으로 인해 고체 타겟 재료로부터 원자들이 방출되는 프로세스이다. 스크래핑(scraping)시 재료로서 기판을 코팅하는 프로세스는 통상적으로 박막 애플리케이션들과 관련된다. 용어 "코팅” 및 용어 "증착"은 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용된다. 용어 "스퍼터링 설비” 및 "증착 장치"는 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용되며, 기판 상에 통상적으로 박막으로서 타겟 물질을 증착하기 위해 스퍼터링을 사용하는 장치를 지칭할 것이다.
[0028] 통상적인 타겟 재료는, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 및 금(Au)과 같은 순수 금속들; 알루미늄-니오브(AlNb) 합금 또는 알루미늄-니켈(AlNi) 합금과 같은 금속 합금들; 실리콘(Si)과 같은 반도체 재료들; 및 질화물들, 탄화물들, 티타네이트들, 실리케이트들, 알루미네이트들 및 산화물들, 예컨대, Sn 도핑된 In2O3(ITO) 및 F 도핑된 SnO2 뿐 아니라, 불순물 도핑된 ZnO, 예컨대, ZnO:Al, AlZnO, In2O3, SnO2 및 CdO와 같은 투명 전도성 산화물들(TCO)과 같은 유전체 재료들 포함한다(그러나 이에 제한되는 것은 아님). 산화물들, 질화물들, 산질화물들 등도 또한 반응성 스퍼터링에 의해 증착될 수 있으며, 여기서 타겟 재료는 프로세싱 가스 내의 반응성 가스와 반응한다.
[0029] 본 명세서에서 사용되는 용어 "기판"은 비가요성 기판들, 예를 들어 웨이퍼 또는 유리 플레이트, 및 웹(web)들 및 호일들과 같은 가요성 기판들 모두를 지칭할 것이다.
[0030] 본 명세서에서 사용되는 용어 "암공간 실드"는 일반적으로 캐소드의 원하지 않는 부분들의 스퍼터링을 방지하는 실드들을 지칭할 것이다. 용어 "암공간 실드” 및 "암실 실드"는 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용된다.
[0031] 도 1은 회전가능 타겟(10)에 의해 한정된 회전축(50)에 평행 한 방향을 따라 통상적인 단면으로 기판 상에 재료를 스퍼터링하기 위한 증착 장치의 섹션(100)을 도시한다. 섹션(100)은 회전가능 타겟(10)을 회전시키기 위한 구동 유닛(30) 및 회전가능 타겟(10)의 적어도 일부를 커버하기 위해 회전가능 타겟(10)에 연결된 실딩 디바이스(20)를 포함한다. 증착 장치의 작동 동안, 회전가능 타겟은 회전축(50) 둘레로 회전할 수 있다.
[0032] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 실딩 디바이스(20)의 실드(21)는 예를 들어, 회전가능 타겟(10)의 바닥 단부(15)와 같은 회전가능 타겟(10)의 일부를 커버할 수 있다. 회전가능 타겟(10)의 바닥 단부(15)는 구동 유닛(30)에 연결되는 회전가능 타겟(10)의 단부로서 정의될 수 있다. 회전가능 타겟(10)의 중간 섹션(16)은 스퍼터링 장치의 작동 동안에 기판 상에 재료를 증착시키는데 사용될 수 있다. 용어 "중간 섹션” 및 "커버되지 않은 섹션"은 여기서 상호교환가능하게 사용된다. 회전가능 타겟(10)의 상단 단부(17)는, 예를 들어 전기장 축적에 의해 야기된 가스 배출을 방지하기 위해 실딩 디바이스(도면들에는 미도시됨)에 의해 커버될 수 있다.
[0033] 이와 관련하여, "상단", "바닥", "상부", "하부", "위", "아래", "~상에” 등과 같은 방향적 용어는 회전축(50)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "축 방향"은 회전축(50)에 평행한 방향을 설명하도록 의도된다. 마찬가지로, 본 명세서에서 사용되는 용어 "반경 방향"은 회전축(50)에 직교하고 회전축(50)으로부터 멀어지는 방향을 설명하도록 의도된다. 마찬가지로, 본 명세서에서 사용되는 용어 "축방향 거리"는 회전축(50)의 방향으로의 거리를 설명하도록 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "축방향 연장부"는 회전축(50)의 방향으로의 연장부를 설명하도록 의도된다.
[0034] 도 2는 도 1에 도시된 기판 상에 재료를 스퍼터링하기 위한 증착 장치의 섹션(100)의 발췌 부분(excerpt)(60)을 개략적으로 도시한다. 특히, 본 명세서의 실시예들에 따른 실딩 디바이스(20)는 회전가능 타겟(10)의 구동 단부 주위에 조립된 것으로 도시된다.
[0035] 실딩 디바이스(20)의 실드(21)는 제1 섹션(26) 및 제2 섹션(27)을 포함한다. 제1 섹션은 구동부(drive)에 대한 회전가능 타겟의 부착 지점 위의 타겟의 축방향으로 회전가능 타겟의 일부분을 커버하는 실드의 섹션으로 설명될 수 있다. 제2 섹션은 구동부에 대한 회전가능 타겟의 부착 지점에서 타겟의 축방향으로 회전가능 타겟의 일부분을 커버하는 실드의 섹션으로 설명될 수 있으며, 선택적으로 제2 섹션은 구동부에 대한 회전가능 타겟의 부착 지점 아래에서 축 방향으로 연장될 수 있다.
[0036] 본 실시예에 따르면, 실드(21)의 제1 섹션(26)의 직경은 실드(21)의 제2 섹션(27)의 직경보다 더 작을 수 있다. 실드(21)의 제1 섹션(26)의 직경은 본질적으로 회전가능 타겟(10)의 직경과 동일할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 타겟(10)의 직경은 실딩 디바이스(20)의 실드(21) 바로 위에 있는 회전가능 타겟(10)의 부분의 직경으로 정의될 수 있다. 실드(21) 바로 위의 회전축(50)에 평행한 축 방향의 회전가능 타겟(10)의 부분은 증착 장치의 작동 동안에 기판 상에 재료를 증착시키는데 사용될 수 있다.
[0037] 도 2에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 실드(21)를 회전가능 타겟(10)에 연결하기 위한 픽스처(80)는 실드(21)의 제1 섹션(26)에서 실드(21)에 연결될 수 있다. 특히, 실드(21)와 맞물리는 픽스처(80)는 실드(21)의 내부 둘레에서 실드(21)에 연결될 수 있다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 픽스처는 하나 이상의 나사들 등과 같은 고정 요소에 의해 실드와 맞물릴 수 있고 및/또는 픽스처는 본 명세서에 설명된 바와 같은 픽스처에서 실드를 매달도록 구성될 수 있다.
[0038] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 실드를 안정화 및/또는 가이딩하기 위한 가이딩 디바이스(90)가 증착 장치의 구동부에 부착될 수 있다. 가이딩 디바이스(90)는 실드(21)의 제2 섹션(27)에 의해 커버될 수 있다. 가이딩 디바이스는 실드를 방사상으로 중심에 놓을 수 있다.
[0039] 도 3은 도 1에 도시된 기판 상에 재료를 스퍼터링하기 위한 증착 장치의 섹션(100)의 발췌 부분(60)의 확대도를 개략적으로 도시한다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 실시예들에 따르면, 실드는 암실 실드(21)의 반경방향 내부 둘레를 따라 형성된 하나 이상의 노치들, 트렌치들, 채널들 또는 중공부들을 포함할 수 있다. 노치(22)는 실드(21)의 상단의 50 % 또는 그 미만 내에, 특히 20 % 또는 그 미만 내에 있는 실드의 축 방향 위치에 위치될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 노치(22)는 픽스처(80)와 실드(21)를 서로 단단히 고정하기 위한 오버행(overhang) 또는 돌출부(23)를 포함할 수 있다.
[0040] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 노치(22)는 실드(21)가 픽스처(80)를 통해 회전가능 타겟(10)에 연결될 수 있도록, 픽스처(80)의 적어도 일부를 수용하도록 치수 설정될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에서, 예를 들어 PEEK 링과 같은 픽스처(80)는 회전가능 타겟(10)에 클램프 고정될 수 있다.
[0041] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 회전가능 타겟(10)은 픽스처(80)를 수용하도록 적응된 회전가능 타겟(10)의 외부 둘레를 따라 형성된 하나 이상의 노치들, 트렌치들, 채널들 또는 공동들을 포함할 수 있다. 노치(11)는 이후 제 1 노치로 지칭될 수 있다. 제 1 노치(11)는 증착 장치의 작동 동안에 실딩 디바이스(20)의 실드(21)에 의해 커버되도록 회전가능 타겟(10)의 구동 단부에 위치될 수 있다.
[0042] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 회전가능 타겟(10)은 오목부(recessed portion) 또는 노치(12)를 포함할 수 있다. 이하에서 제2 노치로 지칭되는 오목부 또는 노치(12)는, 실딩 디바이스(20)가 회전가능 타겟(10)에 장착될 때, 증착 프로세스에 관련된 회전가능 타겟(10)의 외부 표면 및 실드(21)의 상단의 외부 표면이 동일한 평면 내에 있도록(도 2에 도시된 평면(70) 참조), 실딩 디바이스(20)를 수용하도록 적응될 수 있다.
[0043] 본 명세서에 설명된 실시예들에 따르면, 실드를 회전가능 타겟에 연결하기 위해 픽스처를 수용하도록 적응된 제1 노치(11)는 제2 노치(12) 내에 위치될 수 있다. 픽스처 자체는 증착 장치의 작동 동안에 실드에 의해 커버될 수 있다.
[0044] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 예를 들어, 회전가능 타겟의 일부와 같은 타겟의 일부를 커버할 수 있는 실딩 디바이스가 제공된다. 실딩 디바이스는 실드 및 실드를 타겟에 연결하기 위한 픽스처를 포함할 수 있다. 픽스처는 실드가 타겟의 축 방향에서 타겟의 중심으로부터 본질적으로 멀어지게 확장되게 하도록 구성될 수 있다(도 2의 화살표 25 참조). 실드의 축 방향 확장을 설명하기 위해 본 명세서에서 사용되는 용어 "본질적으로"는 실드의 대부분이 타겟의 축 방향으로 타겟의 중심으로부터 멀어지면서 확장할 수 있다는 것(도 1의 참조 번호 13 참조)을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 실드의 50 % 또는 그 초과, 특히 70 % 또는 그 초과가 타겟의 축 방향에서 타겟의 중심으로부터 멀어지도록 확장될 수 있다.
[0045] 실드는 실드의 상단의 50 % 또는 그 미만 내에, 특히 20 % 또는 그 미만 내에 있는 실드의 축 방향 위치에서 픽스처에 연결가능할 수 있다. 실드의 상단은 회전가능 타겟의 중심에 가장 가까운 실드의 단부로 정의될 수 있다. 대안적으로, 실드의 상단은 그 축 방향에서 구동 유닛을 향하는 실드의 단부에 대향되는 실드의 단부로서 정의될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 실드의 무게 중심은 실드가 회전가능 타겟에 부착되는 지점 아래에 있을 수 있다. 예를 들어, 실드가 타겟의 일부 주위에 배열될 때 실드의 무게 중심은 실드를 타겟에 연결하기 위한 픽스처 아래에 있을 수 있다.
[0046] 픽스처와 실드를 서로 연결하기 위해, 실드는 실드의 상단의 50 % 또는 그 미만, 특히 20 % 또는 그 미만 내에 위치한 특수 부착 부위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실드는 노치를 포함할 수 있다. 노치는 실드가 타겟 주위에 설치될 때 노치가 타겟을 향하도록, 실드의 내부 둘레에 위치될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 노치는 실드의 내부 둘레를 따라 부분적으로 또는 완전히 연장될 수 있다.
[0047] 용어 "노치” 및 용어 "채널"은 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용된다. 실드의 노치 또는 노치의 적어도 일부는 양쪽 측벽에 의해 둘러싸인 바닥 영역을 포함할 수 있다. 본 명세서의 실시예들에서, 측벽들 중 적어도 하나는 미리 결정된 위치에 픽스처를 유지하기 위해 측벽의 적어도 일부를 따라 연장되는 오버행 구조 또는 돌출부를 포함할 수 있다.
[0048] 본 명세서의 실시예들에 따른 실딩 디바이스의 픽스처는 로터리(rotary) 타겟과 같은 타겟으로부터 실드를 매달거나 현수(suspend)하도록 적응될 수 있다. 용어들 "매달기(hanging)” 또는 "현수(suspending)"는 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 실드의 매달기 또는 현수는 일반적으로 실드가 회전가능 타겟의 일부를 커버하기 위해 회전가능 타겟에 연결될 때, 실드가 본질적으로 픽스처 아래에서 지지되지 않는다는 것을 의미한다. 열 순환 동안에, 이것은 실드가 부착 지점으로부터 픽스처까지 하향으로 확장될 수 있게 한다(예를 들어, 도 2 참조). 실드는 타겟의 중심으로부터 타겟의 구동 단부쪽으로 축 방향으로 확장될 수 있다. 따라서, 실드의 확장은 제어되고, 미리 결정된 방향으로 지향될 수 있다. 중력의 영향으로 인해, 본 명세서에 설명된 실시예들에서, 실드는 본질적으로 지구의 표면을 향한 단일 방향으로 확장될 수 있다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 픽스처 및/또는 가이딩 디바이스는 절연 재료를 포함할 수 있다. 절연 재료는 선택적으로 내열성 플라스틱을 포함할 수 있다. 내열성 플라스틱은 스퍼터링 증착 챔버에서의 사용을 향상시킬 수 있다.
[0049] 실시예들에 따른 실딩 디바이스는 실드의 축 방향에 대해 직각 또는 방사 방향으로 실드를 가이딩하고 안정화시키기 위한 가이딩 디바이스를 더 포함할 수 있다. 가이딩 디바이스는 실드의 회전축으로부터 멀어지는 방향으로의 이동들에 대해 실드를 안정화시킬 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 가이딩 디바이스는 증착 장치의 구동부에 연결되도록 적응될 수 있다.
[0050] 가이딩 디바이스는 실드에 대한 접촉점에 하나 또는 그 초과의 마찰 감소 섹션들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 초과의 마찰 감소 섹션들은 실드와 함께 이동가능할 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 마찰 감소 섹션들은 나머지 가이딩 디바이스로부터 독립적으로 이동가능할 수 있다. 예를 들어, 마찰 감소 섹션은 하나 또는 그 초과의 롤러들일 수 있다. 대안적으로 또는 그에 부가하여, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 실드는 가이딩 디바이스와의 접촉점에 마찰 감소 섹션을 포함할 수 있다.
[0051] 실드는 통상적으로 회전가능 타겟으로부터 전기적으로 절연된다. 예를 들어, 적어도 실드와 가이딩 디바이스 및 픽스처의 접촉면들은 절연 재료로 제조될 수 있다. 절연 재료는 예를 들어, 폴리 에테르 에테르 케톤(PEEK)과 같은 내열성 플라스틱일 수 있다.
[0052] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 회전가능 타겟은 픽스처를 통해 실드를 회전가능 타겟에 연결하기 위한 특수 부착 부위를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부착 부위는 타겟의 외부 둘레를 따라 연장되는 제1 노치일 수 있다. 제1 노치는 타겟의 외부 둘레를 따라 부분적으로 또는 완전히 연장될 수 있다. 픽스처는 예를 들어 위치결정 및 잠금 피쳐들(제약 피쳐들)을 포함하는 회전가능 타겟과 형상 맞춤(form-fit) 또는 스냅 맞춤(snap-fit)으로 부착될 수 있다.
[0053] 회전가능 타겟은 오목부 또는 제2 노치를 포함할 수 있다. 회전가능 타겟의 오목부 또는 노치는 실딩 디바이스를 수용하기 위한 공간 또는 갭을 제공하도록 적응될 수 있다. 이 공간 또는 갭은 기판 상의 재료의 증착에 사용되는 회전가능 타겟의 표면 및 실드가 본질적으로 공통 평면에 있도록 적응된다.
[0054] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 실드와 회전가능 타겟 사이의 접합부는 본질적으로 편평하거나 동일 높이의 전이 영역을 형성할 수 있다. 실딩 디바이스의 실드의 상단 및 실딩 디바이스의 실드의 상단부 바로 위에 있는 회전가능 타겟의 섹션은 동일한 평면 상에 있을 수 있다. 이는 증착 장치의 작동 동안에 기판 상에 재료의 균일한 증착을 보장한다.
[0055] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 실딩 디바이스의 픽스처를 연결하기 위한 회전가능 타겟의 제1 노치는 회전가능 타겟의 제2 노치 또는 오목부 내에 위치될 수 있다.
[0056] 도면들에 도시된 바와 같은 실딩 디바이스(20)는 회전가능 타겟(10)과 함께 회전하도록 적응된 분할된(segmented) 암공간 실드(21)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 분할된 암공간 실드는 두 개의 세그먼트들(본 명세서에서 "부분(part)들"이라고도 함)로 구분될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 “분할된”은 암공간 실드를 함께 조립된 많은 부분들로 구성되는 것으로 설명하도록 의도된다. 본 명세서에서 용어들 "분할된", "다중 부분" 및 "여러 부분들에서"는 동시에 사용된다. 통상적으로, 실드는 RZ 25와 RZ 70 사이의 통상적인 조도를 갖는 고르지 않은 표면을 갖는다.
[0057] 암공간 실드는 함께 조립될 수 있는 복수의 세그먼트들로 분할될 수 있다. 적어도 2 개의 부분들은 예를 들어 패스너와 같은 고정 디바이스를 사용하여 실드가 타겟에 장착될 때 함께 고정될 수 있다. 세그먼트들은 별도의 조각들일 수 있거나, 대안적으로, 세그먼트들은 예를 들어 힌지 또는 조인트에 의해 함께 링크될 수 있다. 특히, 힌지 또는 조인트는 반경 방향에 대해 세그먼트들의 내측 상에 위치될 수 있다.
[0058] 암공간 실드가 여러 부분들을 포함한다는 사실을 감안할 때, 암공간 실드는 회전가능 타겟의 적어도 일부분 위에 용이하게 배열될 수 있고, 거기에 장착될 수 있다. 일체형 실드는 타겟의 적어도 일부 위에 배열되도록 타겟 위에 배치되어야 할 것이다. 타겟들은 수 미터에 달하는 상당한 길이를 가질 수 있고, 타겟들은 실드와의 접촉에 쉽게 영향을 받을 수 있기 때문에, 본 명세서에 설명된 바와 같이 다중 부분 실드의 사용에 의해 유지 보수 노력들은 본질적으로 감소될 수 있다. 실시예들에 따라, 실드 또는 그 적어도 일부는 회전가능 타겟에 동심원으로 조립될 수 있다.
[0059] 본 명세서에서 사용되는 용어 "회전가능 타겟"은 스퍼터링 설비에 회전가능하게 장착되도록 적응된 임의의 캐소드 어셈블리를 지칭할 것이다. 통상적으로, 회전가능 타겟은 스퍼터링되도록 적응된 타겟 구조를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "회전가능 타겟"은 특히, 자기적으로 향상된 캐소드 어셈블리들을 지칭할 것이며, 여기서 어셈블리들은 향상된 스퍼터링을 위한 내부 자성 유닛들, 예를 들어 영구 자석들의 추가로 향상된다.
[0060] 후속하여 회전가능 스퍼터링 캐소드들 또는 로터리 캐소드들로도 지칭되는 회전가능 타겟들은 타겟 재료의 중공 원통형 바디로 만들어질 수 있다. 이들 회전 타겟들은 모놀리식 타겟들로도 지칭되며, 타겟 재료로부터 이들 타겟들을 주조 또는 소결함으로써 제조될 수 있다.
[0061] 비 모놀리식 회전가능 타겟들은 통상적으로 타겟 재료의 층이 그 외부 표면에 도포된 원통형 회전가능 튜브, 예를 들어 백킹 튜브(backing tube)를 포함한다. 그러한 회전가능 스퍼터링 캐소드들의 제조에서, 타겟 재료는, 예를 들어, 백킹 튜브의 외부 표면 상에 분말의 분무 또는 주조 또는 등압 압축성형에 의해 도포될 수 있다. 대안적으로, 로터리 캐소드를 형성하기 위해 타겟 튜브로도 지칭될 수 있는 타겟 재료의 중공 원통이 백킹 튜브 상에 배열되어 예를 들어 인듐과 결합될 수 있다. 또 다른 대안에 따르면, 비 결합된 타겟 실린더들은 백킹 튜브로부터 반경 방향 외측으로 제공될 수 있다.
[0062] 증가된 증착 속도를 얻기 위해, 자기적으로 강화된 캐소드들의 사용이 제안되었다. 이것은 또한 마그네트론 스퍼터링이라고도 지칭될 수 있다. 자석들의 어레이를 포함할 수 있는 자성 유닛들이 스퍼터링 캐소드 내부에, 예를 들어, 백킹 튜브(backing tube) 내부 또는 모놀리식 타겟 내부에 배치되고, 자기적으로 강화된 스퍼터링을 위한 자기장을 제공할 수 있다. 캐소드는 통상적으로 자신의 길이방향 축을 중심으로 회전가능하여, 캐소드가 자기 유닛들에 대해 회전될 수 있다. 회전가능 타겟 또는 캐소드의 문맥에서 본 명세서에 사용되는 용어 "단부” 또는 "에지"는 캐소드 또는 타겟의 축 방향의 단부 또는 에지를 지칭할 것이다. 통상적으로, 타겟 또는 캐소드의 외부 단면은 직경이 예를 들어 8cm 내지 30cm 인 원형인 반면, 타겟 또는 캐소드의 길이는 예컨대 최대 0.3m 또는 심지어 최대 4m와 같이 수 미터일 수 있다.
[0063] 작동 동안에, 전기적으로 비 차폐된(non-screened) 캐소드들은 전기장 누적으로 인해 캐소드 에지들에서 가스 방출(아킹(arching))을 겪을 수 있다. 이 방출은 바람직하지 않다. 캐소드 단부 옆의 가스 배출 영역을 "암실"이라고 부른다. 본 명세서에 설명된 실시예들에 따르면, 암실 실드들은 캐소드의 일 단부 또는 양 단부를 커버하도록 배열될 수 있다.
[0064] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 캐소드의 구동 단부 상의 가스 방출을 피하기 위해, 실드가 타겟의 암실 영역을 차폐하기 위해 제공된다. 실드는 통상적으로 절연체로 만들어진다. 비 회전 실드들에 의해 차폐된 타겟들은 스퍼터링 프로세스 동안에 암실 실드의 한쪽에서만 재료 증착을 겪을 수 있다. 암실 실드 표면 상에 형성된 결과적인 막은 몇 번의 증착 주기들 후에 파편화(fragment)될 수 있고, 재료 입자들은 기판의 표면 상에 증착되어, 스퍼터링된 재료의 증착을 마스킹하여 제품들에 결함들을 야기할 수 있다. 전술한 재료 입자들은 일반적으로 증착 장치를 축적하여 오염시킬 수 있다.
[0065] 본 명세서에 설명된 바와 같이 타겟과 함께 회전하는 암실 실드에 의해, 암실 실드의 표면은 재료 증착에 노출된다. 재료의 층은 균일한 방식으로 증착되어, 암실 실드의 표면에 걸쳐 막을 형성한다. 이것은 파편화되기 전에 막이 더 오랜 기간 동안 증착될 수 있음을 의미하며, 이는 막의 파편들이 기판으로 떨어질 가능성을 감소시킨다. 기판 및 증착 장치의 오염 위험, 유지 보수 시간 및 비용은 따라서 비 회전 암실 실드를 제공하는 것과 비교하여 감소될 수 있다.
[0066] 실시예들에 따르면, 복수의 세그먼트들은 함께 조립될 때 원통 형상 실드를 형성하는 원통형 세그먼트들일 수 있다. 통상적으로, 실린더 둘레의 180 °를 각각 커버하는 2 개의 세그먼트들이 제공된다. 다른 실시예들에 따르면, 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 실드(21)는 3 개의 세그먼트들(24)로 조립될 수 있으며, 각각의 세그먼트는 실린더의 120 °를 커버한다.
[0067] 실드는 구간별로 회전 대칭일 수 있다. 실드의 적어도 2 개 부분들은 예를 들어 둘레의 180 ° 또는 120 °를 커버하는 실린더 섹션 부분들이다. 함께 조립되면, 부분들은 부분들 사이의 교차점과는 별도로 회전 대칭을 이룰 수있는 실린더를 형성한다. 본 개시물에 따르면, 부분이 "회전 대칭적"이라고 하면, 부분을 회전시킨 후에 표면은 동일하다. 실린더 섹션들의 경우 실린더의 중심인 회전 중심에 대해 회전이 수행된다. 360 °/n(예를 들어, n = 2 또는 n = 3)을 커버하는 실린더 섹션은 360 °/n도에 달하는 임의의 각도로 회전할 수 있으며, 표면은 동일하다. 용어 표면은 특히 반경 방향 외부 둘레 상의 표면을 포함한다. 본 명세서의 임의의 특정 실시예에 제한되지 않고, 실드는 실린더의 360 °를 함께 커버하는 3 개 초과의, 예를 들어, 4 개, 6 개 또는 그 초과의 부분들을 포함할 수 있다.
[0068] 회전 대칭 실린더 섹션의 단면도가 도 7에 도시된다. 실린더의 180 °를 커버하는 실드 부분 또는 세그먼트(24)는 중심(26)을 갖는다. 예시적으로 도시된 화살표(25)는 부분이 180 °로 회전될 수 있고, 표면, 특히 방사상 외부 표면이 동일함을 예시할 것이다.
[0069] 특히, 본 명세서에 설명된 실시예들에 따르면, 실드 세그먼트들은 예를 들어 나사들 또는 핀들 등을 수용하기 위한 구멍을 갖지 않을 수 있다. 구멍은 실드 부분들을 회전 비대칭으로 만들 것이다. 기지의 실드들에서, 실드들을 다른 요소들과 조립하기 위한 구멍들이 제공되었다. 그러나, 실드에서 임의의 회전 비대칭 형상은 스퍼터링 동안에 전기장의 교란을 초래한다. 이는 결국 코팅된 기판 상의 층의 감소된 균질성을 초래한다.
[0070] 또한, 구멍들은 나사들 등이 삽입되는 것을 허용하도록 제공되었다. 따라서, 예를 들어 유지 보수를 위해 실드를 분해 또는 분리하기 위하여 나사를 풀 필요가 있다. 이것은 특히 나사 머리가 스퍼터링 동안에 코팅되고, 실드를 분해하거나 분리하기 위해서 먼저 나사의 머리로부터 코팅을 제거하고 두 번째로 나사를 풀 필요가 있기 때문에 시간 소모가 크다.
[0071] 따라서, 구멍과 같은 어떠한 회전 비대칭 요소들도 없이 회전 대칭형 실드를 제공하는 것은 코팅 품질을 향상시킬 뿐만 아니라, 유지보수 노력들 및 비용을 감소시킨다.
[0072] 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 특정 실시예들에 따르면, 회전가능 타겟은 상단 실드를 포함할 수 있다. 상단 실드는 회전가능 타겟의 상단에 위치된다. 용어 "상단부"는 타겟의 축 방향으로 구동부에 연결된 단부(여기서는 회전가능 타겟의 "구동 단부"라고 함)와 대향되는 타겟의 단부로서 이해될 것이다. 상단 실드는 회전가능 타겟과 함께 회전하도록 적응된다. 구동 단부 실드와 유사하게, 상단부 실드 또는 그 적어도 일부는 회전가능 타겟에 동심원으로 조립될 수 있다.
[0073] 증착 챔버의 반복적인 열 순환 동안에, 암실 또는 암공간 실드(들)는 종종 열 팽창을 겪는다. 따라서, 실드를 로터리 타겟에 연결하는 픽스처 또는 요소들은 로터리 타겟을 손상시키지 않고 그러한 반복적인 열 팽창을 용이하게 하도록 적응될 수 있다.
[0074] 본 기술 분야에서, 실드는 회전가능한 타겟의 구동 단부를 커버하기 위해 캐소드 구동부에 부착될 수 있다. 구동부는 실드 및 로터리 타겟을 지지한다. 그러한 경우들에 있어서, 실드는 타겟의 축 방향으로 지지 구동기로부터 로터리 타겟의 중심을 향해 확장한다. 따라서, 실드의 열팽창을 허용하기 위해 구동 단부의 실드와 로터리 타겟 사이에 넓은 공간들 또는 갭들이 제공될 수 있다. 이들 공간들은 재료를 기판 상에 증착하는데 사용되는 타겟의 표면적을 감소시킬 수 있다.
[0075] 도 4는 실시예들에 따른 암공간 실드를 회전가능 타겟에 연결하기 위한 실딩 디바이스의 일부분을 개략적으로 도시한다. 특히, 도 4는 도 2에 도시된 실시예의 발췌부분(61)의 확대도를 도시한다. 픽스처(80)는 회전가능 타겟(10)의 제 1 노치(11)에 연결될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 노치(11)는 예를 들어, 회전가능 타겟 내로 밀링될 수 있다.
[0076] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 픽스처(80)는 실드(21)의 노치(22) 내로 삽입되는 후크형 부분을 포함할 수 있다. 실드(21)는 후크형 부분에 현수되거나 매달릴 수 있다.
[0077] 본 명세서의 실시예들에서, 오버행 구조 또는 돌출부(23)는 노치(22)의 내부에 위치된 픽스처(80)를 보유할 수 있다. 예를 들어, 오버행 구조 또는 돌출부(23)는 실드(21)의 바닥 단부를 향해 실드(21)의 축 방향으로 연장될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 오버행 구조물 또는 돌출부(23)는 노치(22)의 에지, 특히 실드(21)의 상단에 가장 가까운 노치(22)의 에지에 위치될 수 있다.
[0078] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 픽스처(80)는 실드가 회전가능 타겟으로부터 1.5mm 내지 4.5mm, 예를 들어 약 3 mm ± 0.5 mm의 거리에서 이격되도록 구성될 수 있다. 실드(21)가 픽스처(80)로부터 매달리거나 현수될 수 있기 때문에, 실드와 회전가능 타겟 사이의 갭 또는 거리(40, 41)는 본질적으로 열 순환 작동들 동안에 일정하게 유지될 수 있다. 특히, 실드(21)를 매달도록 적응된 특수 픽스처(80)로 인해 실드(21)의 상단과 회전가능 타겟(10) 사이의 축 방향의 갭 또는 거리(40)는 열 순환 동안에 일정하게 유지될 수 있으며, 이는 열 순환 동안 실드(21)가 회전가능 타겟의 중심으로부터 본질적으로 아래쪽으로 확장되도록 한다. 바람직하게는, 기판 상에 재료를 증착하기 위한 증착 장치의 작동 동안에 사용되는 회전가능 타겟의 표면의 연장은 본질적으로 일정하게 유지되며, 이는 기판 상에 증착된 재료의 층의 균질성을 보장할 수 있다.
[0079] 도 5는 실시예들에 따른 암공간 실드를 회전가능 타겟에 연결하기 위한 실딩 디바이스의 부분을 개략적으로 도시한다. 특히, 도 5는 도 2에 도시된 실시예의 발췌부분(62)의 확대도를 도시한다. 특히, 도 5는 실딩 디바이스(20)의 바닥 섹션을 도시한다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 증착 장치의 작동 동안에, 실딩 디바이스(20)의 실드(21)의 바닥 부분은 회전가능 타겟(10)의 바닥 단부를 커버하도록 적응될 수 있다. 회전가능 타겟(10)의 바닥 단부는 증착 장치의 구동부에 연결된 회전가능 타겟의 부분을 포함할 수 있다.
[0080] 본 명세서의 실시예들에서, 실딩 디바이스(20)의 실드(21)는 회전가능 타겟의 축 방향에 수직인 방향으로 회전가능 타겟으로부터 이격될 수 있으며, 이는 증착 장치의 열 순환 작동 동안에 본질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 실시예들에 따르면, 회전가능 타겟과 실드(21) 사이의 거리 또는 갭(41)은 1.5mm 내지 4.5mm, 예를 들어 약 3 mm ± 0.5 mm일 수 있다.
[0081] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 실딩 디바이스(20)는 실딩 디바이스(20)의 실드(21)의 바닥 단부를 안정화시키기 위한 가이딩 디바이스(90)를 포함할 수 있다. 가이딩 디바이스는 실드의 축 방향에 직각인 방향으로 또는 회전가능 타겟으로부터 반경 방향으로 실드(21)를 안정화시킬 수 있다.
[0082] 가이딩 디바이스는 증착 장치의 구동부에 연결되도록 적응될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에서, 가이딩 디바이스는 실딩 디바이스(20)의 실드(21)와의 접촉점에 마찰 감소 섹션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 마찰 감소 섹션은 이동가능 섹션일 수 있다. 마찰 감소 섹션의 이동가능 섹션은 증착 장치의 작동 동안에 실드(21)와 함께 이동 가능하도록 적응될 수 있다.
[0083] 실딩 디바이스(20)의 실드(21) 및 가이딩 디바이스(90)는 실딩 디바이스(20)의 실드(21)와 가이딩 디바이스(90) 사이에 축 방향으로 갭 또는 공간(42)이 형성되도록 구성될 수 있다. 갭(42)은, 증착 장치의 열 순환 동작들 동안에, 실드(21)가 회전가능 타겟의 중심으로부터 하방으로 자유롭게 팽창하게 허용하도록 적응될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 갭(42)은 실드(21)가 펴지지 않은 상태에 있을 때와 반대로 실드(21)가 팽창된 상태에 있을 때 크기가 더 작을 수 있다.
[0084] 도 8은 실시예들에 따라서 회전 축(50)에 따른 스퍼터링 설비(200)의 단면도를 개략적으로 도시한다. 스퍼터링 설비(200)는 통상적으로 벽들(231 및 232)에 의해 형성된 프로세스 챔버(220)를 포함한다. 통상적인 실시예들에 따르면, 캐소드, 타겟 또는 백킹 튜브의 축(50)은 본질적으로 벽(231)에 평행하며, 여기서 캐소드의 드롭 인(drop-in) 구성이 실현된다.
[0085] 실시예들에 따르면, 회전가능 타겟을 회전시키기 위한 구동부를 포함할 수 있는 적어도 하나의 단부 블록(end-block)(101)이 프로세스 챔버(220)에 장착된다. 베이스 바디(110)는 통상적으로 절연 플레이트(116)를 통해 그리고 프로세스 챔버(220)의 플랩(flap) 또는 도어(230)에 고정된다. 스퍼터링 동안에, 플랩 또는 도어(230)는 폐쇄된다. 따라서, 베이스 바디(110)는 통상적으로 스퍼터링 동안에 고정되어 적어도 회전할 수 없다. 대안적으로, 외부 하우징(125)은 프로세스 챔버(220)의 벽(231)에 직접 고정될 수 있다.
[0086] 실시예들에 따르면, 통상적으로 전기 구동부인 회전 구동부(150)는 장착 지지부(152)를 통해 프로세스 챔버(220) 외부에 배열된다. 그러나, 회전 구동부(150)는 외부 하우징(125) 내에 배치될 수도 있다. 통상적으로, 회전 구동부(150)는 회전 구동부의 모터 축(154)을 통한 스퍼터링 동안에 회전가능 타겟(10), 회전 구동부에 연결된 피니언(pinion)(153), 및 피니언(153) 주위를 도는(loop around) 체인 또는 치형 벨트(toothed belt)(미도시) 및 회전자(122)의 베어링 하우징(123)에 부착된 기어 휠(151)을 구동시킨다.
[0087] 통상적으로, 냉각제 지원 튜브들(134) 및/또는 전기 지원 라인은 냉각제 공급 및 배출 유닛(130) 및/또는 전기 지원 유닛으로부터 외부 하우징(125)을 통해 프로세스 챔버(220)의 외부로 공급된다.
[0088] 회전가능 타겟(10)은 통상적으로 단부 블록(101)에 의해 지지된다. 또한, 회전가능 타겟(10)은 그 상단부에서 더 지지될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 이전의 도면들에 관해 보다 상세히 설명된 바와 같은 실딩 디바이스(20)는 타겟(10)의 적어도 일부를 커버할 수 있다. 실딩 디바이스는 타겟(10)의 회전축(50)의 축 방향으로 연장되고, 회전가능 타겟(10)과 단부 블록(101) 사이의 접합부의 적어도 일부를 커버할 수 있다.
[0089] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 회전가능 타겟(10)은 회전축(50)을 따라 단부 블록의 타겟 플랜지(121)에 장착될 수 있다. 실시예들에 따르면, 타겟 플랜지(121)와 회전가능 타겟(10)은 서로 동축이다. 실딩 디바이스(20)는 타겟 플랜지(121)의 적어도 일부를 커버하기 위해 타겟의 회전축(50)에 대해 축 방향으로 연장될 수 있다.
[0090] 회전가능 타겟(10)을 타겟 플랜지(121)에 가압하는 환형 클램프를 사용하여 타겟 플랜지(121)의 상부에 회전가능 타겟(10)이 핏팅될 수 있다. 타겟 플랜지(121)와 백킹 튜브의 인접한 부분과 회전가능 타겟(10) 사이에 O-링 시일(seal)이 각각 배열될 수 있다. 따라서, 회전가능 타겟(10)은 타겟 플랜지(121)에 진공 기밀하게 장착될 수 있다.
[0091] 실시예들에 따르면, 회전가능 타겟(10)은 예를 들어, 저압 프로세스 챔버로의 유체 누출을 방지하기 위해 타겟 플랜지(121)의 상부 부분에 진공 기밀하게 장착될 수 있다. 이것은 통상적으로 환형 실링(미도시)에 의해 달성된다.
[0092] 스퍼터링 동안에 회전가능 타겟(10)을 캐소드로서 작동시키기 위해, 회전가능 타겟(10)을 위한 적어도 하나의 전기 공(도시되지 않음)이 또한 타겟 플랜지(121)를 통해 제공될 수 있다.
[0093] 본 명세서에 개시된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 실시 예들에 따라, 타겟 플랜지 및 베어링 하우징은 모두 도전성 재료, 예를 들어 강철로 제조될 수 있다. 이들 실시예들에서, 전류는 전류 콜렉터 플레이트로부터 베어링 하우징 및 타겟 플랜지를 통해 회전가능 타겟으로 흐를 수 있다.
[0094] 본 명세서에 개시된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 실시 예들에 따라, 타겟 플랜지는 회전가능 타겟을 기계적으로 지지하도록 적응될 수 있다. 또한, 타겟 튜브에 대한 냉각제 및 전기 공급이 타겟 플랜지를 통해 제공될 수 있다.
[0095] 도 9는 도 8에 도시된 바와 같은 스퍼터링 설비(200)를 예시한다. 도 9의 개략적 단면은 도 8의 단면과 직교한다. 실시예에 따르면, 스퍼터링 설비(200)는 진공 챔버(220)에 프로세싱 가스, 예를 들어 아르곤을 제공하기 위한 가스 유입구(201)를 포함하는 진공 챔버(220)를 갖는다. 진공 챔버(220)는 기판 지지부(202) 및 기판 지지부(202) 상에 배열된 기판(203)을 더 포함한다. 또한, 진공 챔버(220)는 회전가능 타겟(10)을 포함한다.
[0096] 높은 전압 차가 캐소드로서 동작하는 회전가능 타겟(10)과 애노드로서 동작하는 기판 지지부(202) 사이에 인가될 수 있다. 플라즈마는 통상적으로 예를 들어, 아르곤 원자들로 가속된 전자들의 충격 이온화에 의해 형성된다. 형성된 아르곤 이온들은 회전가능 타겟(10)의 방향으로 가속되어, 회전가능 타겟(10)의 입자들, 통상적으로 원자들은 스퍼터링되고, 후속하여 기판(203) 상에 증착된다.
[0097] 실시예들에서, 다른 적절한 가스들, 예를 들어, 크립톤과 같은 다른 불활성 가스들 또는 산소 또는 질소와 같은 반응성 가스가 플라즈마를 생성하는데 사용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 다른 실시예들과 결합될 수 있는 통상적인 실시예들에 따르면, 플라즈마 영역의 압력은 약 10- 4mbar 내지 약 10- 2mbar, 통상적으로 약 10- 3mbar일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 진공 챔버(220)는 진공 챔버(220) 내외로 기판(203)을 도입 또는 회수하기 위한 하나 또는 그 초과의 개구들 및/또는 밸브들을 포함할 수 있다.
[0098] 마그네트론 스퍼터링은 그 증착 속도가 다소 높다는 점에서 특히 유리하다. 회전가능 타겟(10) 내부에 하나 또는 그 초과의 자석들(14)을 배열함으로써, 타겟 표면 바로 아래에 생성된 자기장 내의 자유 전자들이 포획될 수 있다. 이것은 가스 분자들을 이온화할 확률을 통상적으로 몇배나(several orders of magnitude) 향상시킨다. 결국, 증착 속도는 상당히 증가될 수 있다. 애플리케이션 및 스퍼터링될 재료에 따라, 정지 또는 시간 가변 자기장들이 사용될 수 있다. 또한, 냉각 유체는 자석(224) 및/또는 타겟(10)을 냉각시키기 위해 회전가능 타겟(10) 내에서 순환될 수 있다.
[0099] 회전가능 타겟(10)은 도시된 단면에서 보이지 않고 따라서 점선 원으로 도시되는 단부 블록(101)에 의해 지지될 수 있다. 단부 블록(101)은 도시된 단면에서는 볼 수 없고 따라서 점선 직사각형으로 도시되는 프로세스 챔버(220)의 벽(231) 또는 도어(230) 또는 플랩에 회전 불가능하게 장착될 수 있다.
[00100] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 증착 장치의 작동 동안에 증착 장치 내의 암공간 영역을 실딩하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 실드를 증착 장치의 회전가능 타겟에 연결하기 위한 픽스처를 제공하는 단계를 포함하고, 픽스처를 제공하는 단계는 픽스처를 회전가능 타겟에 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 복수의 부분들을 함께 조립하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 증착 장치 내의 암공간 영역을 실딩하기 위하여 회전가능 타겟의 일부를 커버하기 위한 실드를 형성하고, 실드는 증착 장치의 작동 동안에 실드가 회전가능 타겟의 축 방향으로 회전가능 타겟의 중심으로부터 본질적으로 멀어지게 확장되도록 회전가능 타겟에 매달리고/매달리거나 회전가능 타겟과 맞물리게끔 조립된다. 복수의 부분들을 조립하는 단계는 예를 들어, 실드를 형성하기 위한 두 개 또는 그 초과의 실드 부분들을 조립하는 단계를 포함할 수 있다.
[00101] 본 명세서의 실시예들에 따르면, 증착 장치의 작동 동안에 증착 장치 내의 암공간 영역을 실딩하기 위한 방법은, 실드가 부착 지점에서 회전가능 타겟에 매달리도록 실드를 조립하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 실드의 무게 중심은 부착 지점 아래에 있다. 방법은 실드의 축 방향에 수직인 방향으로 실드를 안정화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
[00102] 개시물의 다양한 실시예들의 특정 피쳐들이 일부 도면들에 도시되고, 다른 도면들에 도시되지는 않았지만, 이는 단지 편의를 위한 것이다. 도면의 임의의 피쳐는 임의의 다른 도면의 임의의 피쳐와 결합하여 참조 및/또는 청구될 수 있다.
[00103] 이 서술된 설명은 최선의 모드를 포함하는 개시내용을 개시하고, 또한 본 기술분야의 당업자가 임의의 디바이스들 또는 시스템들을 제작 및 사용하고 임의의 통합된 방법들을 수행하는 것을 포함하여 설명된 주제를 실시할 수 있게 한다. 다양한 특정 실시예들이 앞에서 개시되었지만, 본 기술분야의 당업자들은 청구항들의 사상 및 범위가 동등하게 효과적인 수정들을 가능하게 한다는 것을 인식할 것이다. 특히, 상기 설명된 실시예들의 상호 배타적인 피쳐들은 서로 결합될 수 있다. 특허가능한 범위는 청구항들에 의해 규정되며, 본 기술분야의 당업자에게 가능한 그러한 변형들 및 다른 예들을 포함할 수 있다. 이러한 다른 예들은, 그들이 청구항들의 문자 언어와 상이한 구조적 요소들을 갖는 경우 또는 그들이 청구항들의 문자 언어와 실질적으로 다른 차이를 갖는 등가의 구조적 요소들을 포함하는 경우, 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 기판 상에 재료를 스퍼터링하기 위한 회전가능 타겟(10)을 갖는 회전가능 캐소드용 실딩(shielding) 디바이스(20)로서,
    상기 회전가능 타겟(10)의 일부를 커버하도록 구성되는 실드(shield)(21); 및
    상기 실드(21)를 상기 회전가능 타겟(10)에 연결하기 위한 픽스처(fixture)(80)
    를 포함하며,
    상기 픽스쳐는 상기 실드가 상기 회전가능 타겟의 축 방향으로 상기 회전가능 타겟(10)의 중심(13)으로부터 본질적으로 멀어지게 확장되도록 하기 위해 상기 쉴드(21)와 맞물리도록(engage with) 구성되는,
    회전가능 캐소드용 실딩 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실드(21)는 상기 실드의 상단의 50% 또는 그 미만 내에서, 특히 20% 또는 그 미만 내에서, 상기 실드(21)의 축방향 위치에서 상기 픽스처(80)에 연결가능한,
    회전가능 캐소드용 실딩 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 픽스처(80)는 상기 회전가능 타겟의 축방향에 직각인 방향으로 상기 회전가능 타겟(10)으로부터 일정한 거리에 상기 실드(21)를 유지하도록 구성되는,
    회전가능 캐소드용 실딩 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 픽스처(80)는 상기 회전가능 타겟의 축방향에 직각인 방향으로 상기 회전가능 타겟(10)으로부터 1.5mm 내지 4.5mm까지 일정한 거리(41)에 상기 실드(21)를 유지하도록 구성되는,
    회전가능 캐소드용 실딩 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실드(21)의 무게 중심(centre of gravity)은 상기 실드를 상기 회전가능 타겟에 연결하기 위한 상기 픽스처(80) 아래에 있는,
    회전가능 캐소드용 실딩 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실드의 축방향에 직각인 방향으로 상기 실드(21)를 안정화시키기 위한 가이딩(guiding) 디바이스(90)를 더 포함하는,
    회전가능 캐소드용 실딩 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가이딩 디바이스(90)는 상기 실드(21)와의 접촉점에 마찰 감소 섹션을 포함하는,
    회전가능 캐소드용 실딩 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마찰 감소 섹션은 상기 실드(21)와 함께 이동가능한,
    회전가능 캐소드용 실딩 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 픽스처(80) 및/또는 상기 가이딩 디바이스(90)는 절연 재료를 포함하고, 상기 절연 재료는 내열성 플라스틱을 선택적으로 포함하는,
    회전가능 캐소드용 실딩 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 픽스처(80)는 상기 실드(21)를 걸기(hang) 위한 피크 링(peek ring)을 포함하는,
    회전가능 캐소드용 실딩 디바이스.
  11. 증착 장치의 기판 상에 스퍼터링되는 재료를 갖는 회전가능 타겟(10)으로서,
    상기 회전가능 타겟은 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 실딩 디바이스를 연결하기 위해 상기 회전가능 타겟의 둘레를 따라 제 1 노치(11)를 포함하는,
    회전가능 타겟.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 회전가능 타겟은 상기 실드 및 상기 회전가능 타겟이 본질적으로 서로 동일 높이가 되도록, 상기 실드(21)의 적어도 일부를 수용하기 위해 상기 회전가능 타겟의 둘레를 따라 제 2 노치(12)를 포함하는,
    회전가능 타겟.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 노치(11)는 상기 제 2 노치(12) 내에 위치되는,
    회전가능 타겟.
  14. 증착 장치의 작동 동안에 상기 증착 장치 내의 암공간 영역(dark space region)을 실딩하기 위한 방법에 있어서,
    실드(21)를 상기 증착 장치의 회전가능 타겟(10)에 연결하기 위한 픽스처(80)를 제공하는 단계; 및
    복수의 부분(part)들을 함께 조립하는 단계
    를 포함하며,
    상기 증착 장치 내의 상기 암공간 영역을 실딩하기 위하여 상기 회전가능 타겟(10)의 일부를 커버하는 실드(21)를 형성하고,
    상기 실드(21)는, 상기 증착 장치의 작동 동안에 상기 실드가 상기 회전가능 타겟의 축 방향으로 상기 회전가능 타겟(10)의 중심으로부터 본질적으로 멀어지게 확장되도록, 상기 회전가능 타겟과 맞물리게끔 조립되는,
    증착 장치 내의 암공간 영역을 실딩하기 위한 방법.
  15. 기판 상에 재료를 스퍼터링하기 위한 회전가능 타겟(10)을 갖는 회전가능 캐소드용 실딩 디바이스(20)로서,
    상기 회전가능 타겟(10)의 일부를 커버하도록 구성되는 실드(21); 및
    상기 실드(21)를 상기 회전가능 타겟(10)에 연결하기 위한 픽스처(80)
    를 포함하며,
    상기 픽스처(80)는 상기 실드가 상기 회전가능 타겟의 축 방향으로 상기 회전가능 타겟(10)의 중심(13)으로부터 본질적으로 멀어지게끔 확장되도록 하기 위해 상기 쉴드(21)와 맞물리도록 구성되고, 상기 픽스처(80)는 상기 회전가능 타겟의 축 방향에 직각인 방향으로 상기 회전가능 타겟(10)으로부터 일정한 거리에 상기 실드(21)를 유지하도록 구성되며,
    상기 실딩 디바이스는:
    상기 실드의 축 방향에 직각인 방향으로 상기 실드를 안정화시키기 위한 가이딩 디바이스(90); 및
    상기 증착 장치 내의 기판 상에 스퍼터링되는 재료를 갖는 회전가능 타겟(10)
    을 더 포함하고,
    상기 회전가능 타겟(10)은 상기 실딩 디바이스(20)를 연결하기 위해 상기 회전가능 타겟의 둘레를 따라 제 1 노치(11)를 포함하는,
    회전가능 캐소드용 실딩 디바이스.
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