KR20170061167A - 캐소드 스퍼터링 모드 - Google Patents
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Abstract
재료를 증착시키기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 캐소드 어레이로부터 재료를 스퍼터링하는 단계를 포함하고, 캐소드 어레이의 2개의 인접한 캐소드들 중 오직 하나만이, 하나 또는 그 초과의 시간 간격들을 갖도록 동작되며, 인접한 캐소드들 중 오직 하나의 캐소드만이, 동일한 기판에 대해 스퍼터링한다.
Description
[0001]
본원에서 설명되는 실시예들은, 타겟으로부터의 스퍼터링에 의한 층 증착에 관한 것이다. 특히, 본 게시물은, 대면적(large area) 기판들에 대한 스퍼터링, 더 구체적으로, 정적(static) 증착 프로세스들을 위한 스퍼터링에 관한 것이다. 실시예들은 특히, 기판 상에 재료의 층을 증착시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
[0002]
기판 상에 재료를 증착시키기 위한 여러 방법들이 공지되어 있다. 예를 들어, 기판들은 물리 기상 증착(PVD) 프로세스, 화학 기상 증착(CVD) 프로세스, 또는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 프로세스, 등에 의해 코팅될 수 있다. 프로세스는, 코팅될 기판이 로케이팅되는 프로세스 챔버 또는 프로세스 장치에서 수행된다. 증착 재료가 장치에 제공된다. 복수의 재료들뿐만 아니라 그러한 재료들의 산화물들, 질화물들, 또는 탄화물들이, 기판 상에서의 증착을 위해 사용될 수 있다. 코팅된 기판들은 여러 어플리케이션들 및 여러 기술 분야들에서 사용될 수 있다. 예컨대, 디스플레이들을 위한 기판들은 보통, 물리 기상 증착(PVD) 프로세스에 의해 코팅된다.
[0003]
PVD 프로세스에서 플라즈마를 생성하기 위해, 전력 공급부는, 플라즈마를 형성하는 프로세스 가스들을 포함하는 플라즈마 챔버에 위치된 하나 또는 그 초과의 애노드들과 캐소드 사이에 전위를 생성한다. 증착을 위해 이러한 프로세스들을 사용할 때, 플라즈마는, 일반적으로 캐소드 표면을 포함하는, 플라즈마 챔버에 위치된 타겟(또한 스퍼터링 소스로 지칭됨)의 재료에 대해 작동한다. 플라즈마 이온들은 타겟을 향해 가속되고, 충돌 시에 타겟 재료로 하여금 캐소드 표면으로부터 제거되게(dislodged) 한다. 그런 다음, 제거된 타겟 재료는 기판 상에 증착되어 필름(예컨대, 얇은 필름)을 형성한다. 필름은, 비-반응성 스퍼터링의 경우에, 타겟 표면으로부터 플라즈마에 의해 스퍼터링된 재료로 구성될 수 있다. 대안적으로, 필름은, 반응성 스퍼터링의 경우에, 타겟 재료와, 플라즈마 또는 프로세스 가스들에 포함된 어떤 다른 엘리먼트 간의 반응의 결과일 수 있다.
[0004]
스퍼터 재료, 즉, 기판 상에 증착될 재료는 다양한 방식들로 배열될 수 있다. 예컨대, 타겟은 증착될 재료로 만들어질 수 있거나, 또는 백킹 엘리먼트(backing element) - 증착될 재료는 백킹 엘리먼트 상에 고정됨 - 를 가질 수 있다. 증착될 재료를 포함하는 타겟은 증착 챔버에서 미리 정의된 포지션에 고정되거나 지지된다. 회전 가능한 타겟이 사용되는 경우에, 타겟은 회전식(rotating) 샤프트에 연결되거나, 또는 샤프트와 타겟을 연결하는 연결 요소에 연결된다.
[0005]
스퍼터링은 마그네트론(magnetron) 스퍼터링으로서 실행될 수 있고, 자석 조립체는, 개선된 스퍼터링 조건들을 위해, 플라즈마를 한정하는데(confine) 활용된다. 플라즈마 한정은 또한, 증착될 재료의, 기판 상에서의 분포(distribution)를 조정하는데 활용될 수 있다. 플라즈마 분포, 플라즈마 특성들, 및 다른 증착 파라미터들은, 기판 상에서의 미리 결정된 층 증착을 획득하기 위해, 제어될 필요가 있다. 이는 대면적 증착, 예컨대, 대면적 기판들 상에서 디스플레이들을 제조하는데 있어서 특히 유익하다. 또한, 균일성 및 프로세스 안정성(stability)은 특히, 기판이 증착 구역을 통해 연속적으로 이동되지 않는 정적 증착 프로세스들의 경우에, 달성하기 어려울 수 있다.
[0006]
따라서, 특히 대면적 기판들에 대한 개선된 PVD 증착을 위한 요구가 존재한다.
[0007]
상기 내용을 고려하여, 독립 청구항 제 1 항 및 제 10 항에 따른, 재료의 층을 기판 상에 증착시키기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 본 개시물의 실시예들의 추가적인 양태들, 장점들, 및 특징들은 종속 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부한 도면들로부터 자명하다.
[0008]
일 양태에 따르면, 재료의 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 캐소드 어레이로부터 재료를 스퍼터링하는 단계를 포함하고, 캐소드 어레이의 인접한 캐소드들은 하나 또는 그 초과의 시간 간격들을 갖도록 동작되며, 인접한 캐소드들 중 오직 하나의 캐소드만이, 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안 동일한 기판에 대해 스퍼터링한다.
[0009]
다른 양태에 따르면, 재료의 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 캐소드들의 제 1 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계 및 캐소드들의 제 2 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계를 포함하고, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹은 각각, 둘 또는 그 초과의 캐소드들을 포함하며, 캐소드들의 제 1 그룹의 제 1 캐소드는 캐소드들의 제 2 그룹의 제 1 캐소드에 인접하고, 캐소드들의 제 1 그룹의 제 2 캐소드는 캐소드들의 제 2 그룹의 제 2 캐소드에 인접하며, 캐소드들의 제 1 그룹은, 캐소드들의 제 2 그룹이 비활성화(inactive) 상태인 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안 활성화(active) 상태이다.
[0010]
다른 양태에 따르면, 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 캐소드들의 제 1 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계 및 캐소드들의 제 2 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계를 포함하고, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹은 각각, 둘 또는 그 초과의 캐소드들을 포함하며, 캐소드들의 제 1 그룹의 제 1 캐소드는 캐소드들의 제 2 그룹의 제 1 캐소드에 인접하고, 캐소드들의 제 1 그룹의 제 2 캐소드는 캐소드들의 제 2 그룹의 제 2 캐소드에 인접하며, 캐소드들의 제 1 그룹은, 캐소드들의 제 2 그룹이 재료를 제 2 방향으로 스퍼터링하는 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안, 재료를 제 1 방향으로 스퍼터링한다.
[0011]
다른 양태에 따르면, 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 캐소드들의 제 1 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계 및 캐소드들의 제 2 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계를 포함하고, 캐소드들의 제 1 그룹이 활성화 상태이며, 반면에 캐소드들의 제 2 그룹은 비활성화 상태이고, 캐소드들의 제 1 그룹이 활성화 상태일 때 캐소드들의 제 1 그룹의 자석 어레인지먼트들의 제 1 그룹은 제 1 방향으로 배향되며, 캐소드들의 제 2 그룹이 비활성화 상태일 때, 캐소드들의 제 2 그룹의 자석 어레인지먼트들의 제 2 그룹은, 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 배향된다.
[0012]
기판 상에서의 재료의 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 제 1 캐소드 스퍼터 시간 간격 시퀀스로 적어도 2개의 제 1 캐소드들을 이용하여 제 1 기판 상에 스퍼터링하는 단계; 및 제 1 캐소드 스퍼터 시간 간격 시퀀스와 상이한 제 2 캐소드 스퍼터 시간 간격 시퀀스로 2개의 제 1 캐소드들 사이의 적어도 하나의 제 2 캐소드를 이용하여 제 1 기판 상에 스퍼터링하는 단계를 포함한다.
[0013]
다른 양태에 따르면, 재료의 증착을 위한 장치가 제공된다. 장치는 프로세스 챔버 및 캐소드 어레이를 포함한다. 캐소드 어레이는, 각각 하나 또는 그 초과의 캐소드들을 포함하는, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹을 갖는다. 캐소드 어레이의 인접한 캐소드들은, 하나 또는 그 초과의 시간 간격들을 갖도록 동작되게 구성되며, 인접한 캐소드들 중 오직 하나의 캐소드만이, 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안 동일한 기판에 대해 스퍼터링한다.
[0014]
또다른 양태에 따르면, 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 장치가 제공된다. 장치는 프로세스 챔버 및 캐소드 어레이를 포함한다. 캐소드 어레이는, 각각 하나 또는 그 초과의 캐소드들을 포함하는, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹을 갖는다. 캐소드들의 제 1 그룹과 캐소드들의 제 2 그룹은, 캐소드들의 제 1 그룹이 활성화 상태이고 반면에 캐소드들의 제 2 그룹은 비활성화 상태이도록, 교번식(alternating) 캐소드 스퍼터링 모드로 작동한다.
[0015]
또다른 양태에 따르면, 기판 상에서의 재료의 증착을 위한 장치가 제공된다. 장치는 프로세스 챔버 및 캐소드 어레이를 포함한다. 캐소드 어레이는, 각각 하나 또는 그 초과의 캐소드들을 포함하는, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹을 갖는다. 캐소드들의 제 1 그룹과 캐소드들의 제 2 그룹은, 캐소드들의 제 1 그룹이 제 1 방향으로 재료를 스퍼터링하고 반면에 캐소드들의 제 2 그룹은 제 2 방향으로 재료를 스퍼터링하도록, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동한다.
[0016]
본 개시물의 실시예들의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 실시예들의 보다 구체적인 설명이, 본원에서 설명되는 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부한 도면들은 본 개시물의 실시예들에 관한 것이고, 이하에서 설명된다.
도 1은, 최신 기술(the state of the art)에 따른, 캐소드 어레이 구성의 평면도를 도시하고;
도 2a는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링을 사용하여 기판을 프로세싱하기 위한 장치의 평면도를 도시하며;
도 2b는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링을 사용하여 기판을 프로세싱하기 위한, 전력 공급부에 연결된 장치의 평면도를 도시하고;
도 3a는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동하는 캐소드 어레이 구성의 평면도를 도시하며;
도 3b는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링으로 작동하는 대안적인 캐소드 어레이 구성의 평면도를 도시하고;
도 4는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링을 사용하여 2개의 기판들을 동시에 프로세싱하기 위한 장치의 평면도를 도시하며;
도 5는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동하는, 도 4의 장치에서 사용되는 캐소드 어레이 구성의 평면도를 도시하고;
도 6은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 프로세스 챔버의 캐소드 어레이를 위한 DC 전력 공급부에 의해 생성되는 DC 전력의 예를 예시하는 그래프를 도시하며;
도 7a는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상의 재료의 정적 증착을 위한 방법을 예시하는 박스를 도시하고; 그리고
도 7b는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
도 1은, 최신 기술(the state of the art)에 따른, 캐소드 어레이 구성의 평면도를 도시하고;
도 2a는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링을 사용하여 기판을 프로세싱하기 위한 장치의 평면도를 도시하며;
도 2b는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링을 사용하여 기판을 프로세싱하기 위한, 전력 공급부에 연결된 장치의 평면도를 도시하고;
도 3a는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동하는 캐소드 어레이 구성의 평면도를 도시하며;
도 3b는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링으로 작동하는 대안적인 캐소드 어레이 구성의 평면도를 도시하고;
도 4는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링을 사용하여 2개의 기판들을 동시에 프로세싱하기 위한 장치의 평면도를 도시하며;
도 5는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동하는, 도 4의 장치에서 사용되는 캐소드 어레이 구성의 평면도를 도시하고;
도 6은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 프로세스 챔버의 캐소드 어레이를 위한 DC 전력 공급부에 의해 생성되는 DC 전력의 예를 예시하는 그래프를 도시하며;
도 7a는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상의 재료의 정적 증착을 위한 방법을 예시하는 박스를 도시하고; 그리고
도 7b는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법을 예시하는 흐름도를 도시한다.
[0017]
이제, 본 개시물의 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 다양한 실시예들 중 하나 또는 그 초과의 예들은 도면들에 예시된다. 도면들에 대한 이하의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 각각의 예는 본 개시물의 실시예들의 설명으로서 제공되고, 실시예들의 제한으로서 의미되지 않는다. 또한, 일 실시예의 부분으로서 예시되거나 설명되는 특징들은, 더 추가적인 실시예를 산출하기 위해 다른 실시예들과 함께 사용되거나 또는 다른 실시예들에 대해 사용될 수 있다. 상세한 설명은 그러한 수정들 및 변형들을 포함하도록 의도된다.
[0018]
정적 대면적 증착 프로세스들(예컨대, PVD)에서, 전형적으로, 병렬로 작동하는 증착 소스들의 어레이가 사용된다. 그러한 증착 시스템에 대한 일 예는, 대면적 기판들을 균일하게 코팅하기 위해, 수직으로 정렬된 회전식 캐소드들의 어레이를 사용하는 피봇(pivot) 증착 툴이다. 이러한 어플리케이션에서, 층 증착은, 타겟들 각각의 내부에 자석 조립체가 설치되는 마그네트론 스퍼터링에 의해 이루어진다. 자석 조립체는, 타겟의 부식을 국부적으로 강화하도록, 회전식 타겟 상에 플라즈마 레이스트랙(racetrack)을 생성하는 것을 돕는다.
[0019]
전형적으로, 이러한 어레이의 모든 캐소드들은, 기판들 상에 층들을 증착시키기 위해 서로 가까이에서 동기식으로(synchronously) 동작한다. 프로세스 조건들(예컨대, 전력, 압력, 프로세스 가스 조성, 자석 조립체 설계)에 따라서, 플라즈마는 상이한 캐소드들의 타겟 표면 가까이에 다소(more or less) 국부화될 수 있으며, 타겟과 기판 상의 성장(growing) 층 사이에 상이한 세기의 플라즈마 영향 및/또는 상호 작용을 야기할 수 있다. 이러한 상이한 세기는 층 특성들, 예컨대, 필름 모폴로지(morphology) 및 필름 응력(stress) 중 일부에 영향을 줄 수 있다.
[0020]
층 성장을 개선하기 위해, 예컨대, 스퍼터링 플라즈마의, 기판 상의 성장 층과의 상호 작용 및/또는 영향을 개선하기 위해, 본 개시물의 실시예들은 종래의 동기식 증착 모드를 교번식 증착 모드로 대체한다. 교번식 증착 모드는 특히, 기판이 정적 포지션에 있는 증착 프로세스들에 대해서 유익하다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "교번식 증착 모드"라는 용어는 "교번식 캐소드 스퍼터링 모드"와 동의적으로 사용된다.
[0021]
교번식 캐소드 스퍼터링 모드에서, 증착 프로세스는 2개의 단계들(phases)로 분할될 수 있다: 제 1 단계 동안 전력이 모든 제 2 캐소드에 인가될 수 있고, 반면에 다른 캐소드들은 오프(off) 상태일 수 있다. 제 2 단계에서, 제 1 단계 동안 오프 상태였던 캐소드들에 전력이 인가될 수 있고, 반면에 제 1 단계 동안 스퍼터링 중이었던 캐소드들은 이제 오프 상태일 수 있다. 따라서, 하나 또는 그 초과의 시간 간격들이 존재하고, 인접한 캐소드들은 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안 동일한 기판에 대해 스퍼터링하지 않으며, 그리고/또는 인접한 캐소드들 중 오직 하나의 캐소드만이 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안 동일한 기판에 대해 스퍼터링한다.
[0022]
본 실시예들에 따르면, 국부적인 플라즈마 조건들은, 모든 제 3 캐소드, 모든 제 4 캐소드, 모든 제 5 캐소드, 또는 추가적인 인접하지-않은 모든 캐소드가, 동작하는 캐소드들일 수 있도록, 즉, 동시에 스위칭 온(switched on)될 수 있도록 그리고/또는 동시에 제 1 방향으로 재료를 스퍼터링할 수 있도록, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드에 의해 변화될 수 있다. 마찬가지로, 동작하는 캐소드들 사이에 있는 2개의 캐소드들, 3개의 캐소드들, 4개의 캐소드들 또는 더 추가적인 캐소드들이 동시에 스위칭 오프될 수 있고 그리고/또는 동시에 제 2 방향으로 재료를 스퍼터링할 수 있다.
[0023]
정적 대면적 증착 프로세스들의 경우, 높은 처리량에서 필름 두께, 시트 저항(sheet resistance) 및 다른 특성들의 균일한 분포를 제공하기 위해, 거의 동일한 프로세스 파라미터들에서 캐소드들의 어레이를 동기식으로 실행하는 것이 일반적인 방법이다. 도 1은, 공동 캐소드 어레이(105) 및 기판(120)을 갖는 증착 장치(100)를 도시한다. 캐소드 어레이는 하나 또는 그 초과의 개별 캐소드들(110)을 포함한다. 각각의 개별 캐소드는, 기판 상에 증착될 재료의 타겟 및 자석 조립체(도시되지 않음)를 갖는다. 자석 조립체는, 타겟의 부식을 국부적으로 강화하도록, 캐소드 상에 플라즈마 지역(115)을 생성하는 데에 활용된다.
[0024]
도 1의 캐소드 어레이(105)는 동기식 증착 모드로 작동한다. 따라서, 개별 캐소드들(110)의 플라즈마 지역(115)은 단일 캐소드들의 특성들에 의해 완전히 결정되지는 않지만, 캐소드 어레이의 인접한 캐소드들의 플라즈마 지역들과의 일정량의 상호 작용을 나타낸다. 이는 또한, 타겟과 기판 상의 성장 층 간의 플라즈마 상호 작용에 영향을 준다. 결과적으로, 필름 모폴로지 및 필름 응력과 같은, 성장 층의 필름 특성들 중 일부가 영향을 받을 수 있다.
[0025]
본원에서 설명되는 실시예들은, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치 및 방법들에 관한 것이며, 캐소드 어레이는 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동한다. 교번식 캐소드 스퍼터링 모드는 인접한 캐소드들의 스퍼터링 플라즈마 지역들 간의 상호 작용을 감소시킨다. 따라서, 스퍼터링 플라즈마의, 기판 상의 성장 층과의 상호 작용 및/또는 영향이 개선될 수 있다. 결과적으로, 본 개시물의 실시예들은, 필름 모폴로지 및 필름 응력과 같은 층 특성들의 개선을 허용한다. 본원에서 설명되는 바와 같은 인접한 캐소드들은 이웃한 캐소드들이며, 기판 운송 방향을 따라서 이격되고 서로 옆에 제공된다.
[0026]
본원에서 설명되는 실시예에 따르면, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 캐소드 어레이로부터 재료를 스퍼터링하는 단계를 포함하며, 캐소드 어레이는 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동하고, 이로써, 캐소드 어레이의 인접한 캐소드들은 인접한 스퍼터링 플라즈마 지역들을 갖지 않는다.
[0027]
추가적인 실시예들에 따르면, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 캐소드들의 제 1 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계 및 캐소드들의 제 2 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계를 포함하며, 캐소드들의 제 1 그룹이 활성화 상태이고 반면에 캐소드들의 제 2 그룹은 비활성화 상태이도록, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹은 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동한다.
[0028]
다른 실시예에 따르면, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 캐소드들의 제 1 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계 및 캐소드들의 제 2 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계를 포함하며, 캐소드들의 제 1 그룹이 제 1 방향으로 재료를 스퍼터링하고 반면에 캐소드들의 제 2 그룹은 제 2 방향으로 재료를 스퍼터링하도록, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹은 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동한다.
[0029]
또 다른 실시예에 따르면, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 캐소드들의 제 1 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계 및 캐소드들의 제 2 그룹으로부터 재료를 스퍼터링하는 단계를 포함하며, 캐소드들의 제 1 그룹이 활성화 상태이고 반면에 캐소드들의 제 2 그룹은 비활성화 상태이도록 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹은 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동하고, 캐소드들의 제 1 그룹이 활성화 상태일 때 캐소드들의 제 1 그룹의 자석 어레인지먼트들의 제 1 그룹은 제 1 방향으로 배향되며, 캐소드들의 제 2 그룹이 비활성화 상태일 때, 캐소드들의 제 2 그룹의 자석 어레인지먼트들의 제 2 그룹은, 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 배향된다.
[0030]
도 2a를 참조하면, 프로세스 챔버(250), 캐소드 어레이(205), 및 기판(120)을 갖는 증착 장치(200)가 도시된다. 본 개시물의 실시예들에 따르면, 캐소드 어레이(205)는 캐소드들의 제 1 그룹(220) 및 캐소드들의 제 2 그룹(230)을 가질 수 있다. 캐소드들의 제 1 그룹(220) 및 캐소드들의 제 2 그룹(230)은 각각, 하나 또는 그 초과의 개별 캐소드들(210)을 가질 수 있고, 캐소드 어레이(205)는, 캐소드 어레이의 인접한 캐소드들(210)이, 인접한 스퍼터링 플라즈마 지역들(215)을 갖지 않을 수 있도록, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동할 수 있다. 각각의 개별 캐소드는, 기판(120) 상에 증착될 재료의 타겟 및 자석 조립체(300)(도 3a 및 3b에 도시됨)를 가질 수 있다. 자석 조립체(300)는, 타겟의 부식을 국부적으로 강화하도록, 캐소드 상에 플라즈마 지역(215)을 생성하는 데에 활용된다. "플라즈마 지역"이라는 용어는 본원에서, "스퍼터링 플라즈마 지역"과 동의적으로 사용된다.
[0031]
개별 캐소드들(210)은 활성화 또는 비활성화 상태일 수 있다. 재료가 캐소드로부터 스퍼터링되고 있을 때 캐소드는 활성화 상태이다. 더 구체적으로, 캐소드는, 전력이 캐소드에 인가될 때 활성화 상태이다. 반면, 재료가 캐소드로부터 스퍼터링되고 있지 않을 때 캐소드는 비활성화 상태이다. 더 구체적으로, 캐소드는, 전력이 캐소드에 인가되지 않을 때 비활성화 상태이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "활성화"라는 용어는 "스위칭-온된"이라는 것과 동의적으로 사용되고, "비활성화"라는 용어는 "스위칭-오프된"이라는 것과 동의적으로 사용된다.
[0032]
교번식 캐소드 스퍼터링 모드를 사용하는 것에 의해, 인접한 캐소드들의 스퍼터링 플라즈마 지역들 간의 상호 작용이 감소된다. 따라서, 활성화 상태의 캐소드들 간의 효과적으로 증가된 거리 때문에, 스퍼터링 플라즈마의, 기판 상의 성장 층과의 상호 작용 및/또는 영향이 개선될 수 있다.
[0033]
도 2b는, 캐소드 어레이(205), 애노드들(211), 및 기판(120)을 갖는 증착 장치(200)를 도시한다. 캐소드 어레이(205)는 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동할 수 있다. 캐소드 어레이(205)는 캐소드들의 제 1 그룹(220) 및 캐소드들의 제 2 그룹(230)을 포함할 수 있다. 캐소드들의 제 1 그룹(220) 및 캐소드들의 제 2 그룹(230)은 각각, 하나 또는 그 초과의 개별 캐소드들(210)을 가질 수 있다. 개별 캐소드들(210)은 상이한 전력 공급부들에 연결될 수 있다. 결과적으로, 개별 캐소드들만큼 많은 전력 공급부들이 존재할 수 있다.
[0034]
특히, 캐소드들의 제 1 그룹(220)은 제 1 전력 공급부(225)에 연결될 수 있고, 캐소드들의 제 2 그룹(230)은 제 2 전력 공급부(235)에 연결될 수 있다. 제 1 전력 공급부(225) 및 제 2 전력 공급부(235)는 상이할 수 있고 서로 독립적일 수 있다.
[0035]
도 2b에서, 전력 제어기(도시되지 않음)가 전력 공급부에 연결될 수 있다. 따라서, 개별 캐소드들(210)은, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드를 제공하기 위해 스위칭 온 및/또는 스위칭 오프될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 추가적인 실시예들에 따르면, 전력 제어기는 제 1 전력 공급부(225)에 그리고 제 2 전력 공급부(235)에 연결될 수 있다. 따라서, 캐소드들의 제 1 그룹(220)이 활성화 상태일 수 있고, 반면에 캐소드들의 제 2 그룹(230)은 비활성화 상태일 수 있다.
[0036]
본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증착 장치는, 캐소드 어레이의 캐소드들의 제 1 그룹과 캐소드들의 제 2 그룹 사이를 스위칭하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 제어기는 전력 제어기일 수 있다. 상이한 실시예들에 따르면, 제어기는 회전 제어기일 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 추가적인 실시예들에 따르면, 증착 방법은, 캐소드 어레이의 캐소드들의 제 1 그룹과 캐소드들의 제 2 그룹 사이를 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다.
[0037]
도 2b에 도시된 실시예들에 따르면, 제 1 전력 공급부(225) 및 제 2 전력 공급부(235)는, 일정한 방향으로 전하를 제공하는 DC 전력 공급부일 수 있다. 추가적인 실시예들에 따르면, 제 1 전력 공급부(225) 및 제 2 전력 공급부(235)는, 교번하는 방향들로 전하를 제공하는, AC, RF, 또는 MF 전력 공급부일 수 있다.
[0038]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 캐소드들(210)은 약 1MΩ의 저항으로 동작될 수 있고, 이로써, 캐소드들이 스위칭 오프될 때, 캐소드의 느린 방전(slow discharging)이 존재한다. 따라서, 스위칭-오프된 캐소드는 플로팅(floating) 상태일 수 있는데, 즉, 정의된 전위 상에 있지 않을 수 있다. 스위칭-오프된 캐소드는 전력 공급부에 의해 동작되지 않을 수 있고 따라서, 인접한 캐소드와 대응하는 애노드 사이에서 수행될 수 있는 플라즈마 생성에 관여하지 않을 수 있다. 결과적으로, 인접한 캐소드들의 스퍼터링 플라즈마 지역들 간의 상호 작용이 감소될 수 있고, 스퍼터링 플라즈마의, 기판 상의 성장 층과의 상호 작용 및/또는 영향이 개선될 수 있다.
[0039]
도 2b에 예시된 바와 같이, 애노드들(211)은 서로 이격될 수 있고, 개별 캐소드들(210)에 인접할 수 있다. 또한, 스퍼터링 동안 전자들을 수집하기 위해, 애노드들(211)은, 애노드들이 인접한 캐소드와 동일한 전력 공급부에 연결될 수 있다. 모든 애노드들(211), 그리고 또한 상이한 전력 공급부들에 연결된 애노드들은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 한편으로, 상이한 전력 공급부들에 연결된 캐소드들은 서로 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 예컨대, 캐소드들의 제 1 그룹(220)과 캐소드들의 제 2 그룹(230)은 서로 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
[0040]
도 3a는, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동하는 캐소드 어레이(205)의 실시예를 도시한다. 캐소드 어레이(205)는 캐소드들의 제 1 그룹(220) 및 캐소드들의 제 2 그룹(230)을 포함할 수 있다. 캐소드들의 제 1 그룹(220) 및 캐소드들의 제 2 그룹(230)은 각각, 하나 또는 그 초과의 개별 캐소드들(210)을 가질 수 있다. 개별 캐소드들(210)은, 자석 조립체(300)를 갖는 평면형(planar) 캐소드들일 수 있다. 도 3a는, 본원에서 설명되는 다른 실시예들을 위해서 또한 활용될 수 있는 평면형 캐소드들을 예시한다. 대안적으로, 도 3a에 대하여 설명되는 실시예들을 위해 회전 가능한 캐소드들이 또한 제공될 수 있다. 회전 가능한 캐소드들의 경우, 회전 가능한 자석 캐소드 어레이를 구성하기 위해, 자석 조립체들이 백킹 튜브 내에 제공될 수 있거나 또는, 자석 조립체들에 타겟 재료 튜브가 제공될 수 있다.
[0041]
도 3a에 도시된 바와 같이, 개별 캐소드들(210)의 자석 조립체들(300)은 동일한 회전 포지션들을 가질 수 있는데, 즉, 개별 캐소드들(210)의 모든 자석 조립체들(300)은 동일한 방향으로 향하고 있을 수 있다. 더 구체적으로, 개별 캐소드들(210)의 모든 자석 조립체들(300)은 기판을 향하고 있을 수 있다. 도 3a의 실시예에서, 캐소드들의 제 1 그룹(220)이 활성화 상태일 수 있고, 반면에 캐소드들의 제 2 그룹(230)은 비활성화 상태이다. 마찬가지로, 캐소드들의 제 2 그룹이 활성화 상태일 수 있고, 반면에 캐소드들의 제 1 그룹은 비활성화 상태이다. 결과적으로, 인접한 캐소드들의 스퍼터링 플라즈마 지역들 간의 상호 작용이 감소될 수 있다.
[0042]
도 3b에 도시된 바와 같이, 개별 캐소드들(210)의 자석 조립체들(300)은 상이한 회전 포지션들을 가질 수 있는데, 즉, 상이한 개별 캐소드들(210)의 자석 조립체들(300)은 상이한 방향들로 향하고 있을 수 있다. 도 3b의 실시예에서, 캐소드들의 제 1 그룹이 활성화 상태일 때 캐소드들의 제 1 그룹의 자석 조립체들의 제 1 그룹은 제 1 방향으로 배향될 수 있고, 캐소드들의 제 2 그룹이 비활성화 상태일 때 캐소드들의 제 2 그룹의 자석 조립체들의 제 2 그룹은, 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 배향될 수 있다. 마찬가지로, 캐소드들의 제 2 그룹이 활성화 상태일 때 캐소드들의 제 2 그룹의 자석 조립체들의 제 2 그룹은 제 1 방향으로 배향될 수 있고, 캐소드들의 제 1 그룹이 비활성화 상태일 때 캐소드들의 제 1 그룹의 자석 조립체들의 제 1 그룹은, 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 배향될 수 있다. 따라서, 기판 측에서 동작하는 활성화 상태의 캐소드들에 대한 방전 조건들이 변할 수 있다. 결과적으로, 인접한 캐소드들의 스퍼터링 플라즈마 지역들 간의 상호 작용이 감소될 수 있다.
[0043]
본원에서 사용되는 바와 같이, 제 1 방향은 기판(120)이 위치된 방향에 대응할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 방향은, 제 1 방향에 대향하는(opposite) 방향에 대응할 수 있다.
[0044]
도 3b의 캐소드 어레이는 또한, 도 4에 도시된 것과 같은 중앙-어레이 레이아웃들에 대해서 사용 가능할 수 있다. 중앙-어레이 레이아웃들의 경우, 동일한 프로세스 챔버의 2개의 기판들이, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드를 사용하여 동시에 증착될 수 있다.
[0045]
도 4에서, 프로세스 챔버(450), 캐소드 어레이(405), 및 동일한 프로세스 챔버의 2개의 기판들(460, 470)을 갖는 증착 장치(400)가 도시된다. 본 개시물의 실시예들에 따르면, 캐소드 어레이(405)는 캐소드들의 제 1 그룹(420) 및 캐소드들의 제 2 그룹(430)을 가질 수 있다. 캐소드들의 제 1 그룹(420) 및 캐소드들의 제 2 그룹(430)은 각각, 하나 또는 그 초과의 개별 캐소드들(410)을 가질 수 있고, 캐소드 어레이(405)는, 캐소드 어레이의 인접한 캐소드들(410)이, 인접한 스퍼터링 플라즈마 지역들(415)을 갖지 않을 수 있도록, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동할 수 있다.
[0046]
각각의 개별 캐소드(410)는, 기판들(460, 470) 상에 증착될 재료의 타겟 및 자석 조립체(500)(도 5에 도시됨)를 가질 수 있다. 자석 조립체(500)는, 타겟의 부식을 국부적으로 강화하도록, 캐소드 상에 플라즈마 지역(415)을 생성하는 데에 활용될 수 있다. 개별 캐소드들(410)은, 자석 조립체(500)를 갖는 회전 가능한 캐소드들일 수 있다. 회전 가능한 캐소드들(410)의 경우, 회전 가능한 자석 캐소드 어레이(405)를 구성하기 위해, 자석 조립체들(500)이 백킹 튜브 내에 제공될 수 있거나 또는, 자석 조립체들(500)에 타겟 재료 튜브가 제공될 수 있다. 자석 조립체들(500)은 상이한 회전 포지션들을 더 가질 수 있는데, 즉, 상이한 개별 캐소드들(410)의 자석 조립체들(500)은 상이한 방향들로 향하고 있을 수 있다.
[0047]
교번식 캐소드 스퍼터링 모드를 사용하는 것에 의해, 인접한 캐소드들의 스퍼터링 플라즈마 지역들 간의 상호 작용이 감소된다. 따라서, 활성화 상태의 캐소드들 간의 효과적으로 증가된 거리 때문에, 스퍼터링 플라즈마의, 기판 상의 성장 층과의 상호 작용 및/또는 영향이 개선될 수 있다.
[0048]
도 4에서, 회전 제어기(도시되지 않음)가 또한 제공될 수 있다. 회전 제어기는, 캐소드 어레이(405)의 캐소드들의 제 1 그룹(420)과 캐소드들의 제 2 그룹(430) 사이를 스위칭할 수 있다. 회전 제어기는 각각의 캐소드(410)에 연결될 수 있다. 따라서, 개별 캐소드들(410)은, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드를 제공하기 위해, 개별 캐소드들의 스퍼터링 방향을 스위칭할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 회전 제어기는 캐소드들의 제 1 그룹(420)에 그리고 캐소드들의 제 2 그룹(430)에 연결될 수 있다. 결과적으로, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드를 제공하기 위해, 캐소드들의 제 1 그룹(420) 및 캐소드들의 제 2 그룹(430)은 자신들의 스퍼터링 방향을 스위칭할 수 있다.
[0049]
본 개시물의 실시예들은, 동시에 2개의 기판들에 대해 재료를 스퍼터링하는 것을 포함하는, 기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.
[0050]
도 4에 도시된 것과 같은 중앙-어레이 레이아웃들의 경우, 캐소드 어레이의 대향하는 측들에 대한 적어도 2개의 코팅 포지션들과 관련하여, 회전 가능한 자석 캐소드 어레이가 유리할 수 있다. 동시에 코팅될 수 있는 기판들의 개수는, 플라즈마가 생성될 수 있는, 캐소드들의 측들의 개수 또는 코팅 포지션들의 개수를 지칭할 수 있다. 본 실시예들에서 설명된 것과 같은 회전 가능한 자석 캐소드 어레이를 이용하여, 다양한 코팅 포지션들에 로케이팅된 기판들에서 상이한 코팅들이 달성될 수 있으며, 특히, 상이한 코팅들은, 상이한 코팅 포지션들에 로케이팅된 기판들에서 증착된 동일한 재료일 수 있다.
[0051]
게다가, 단일 코팅 프로세스들이 또한, 상이한 코팅 포지션들에서 교번식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 캐소드 당 하나의 자석 조립체를 갖는 회전 가능한 자석 캐소드 어레이가 제공되는 경우, 한 코팅 포지션으로부터 다른 코팅 포지션으로 자석 캐소드 어레이를 회전시키거나 피봇팅하는 것에 의해 코팅 지역이 변화될 수 있도록, 플라즈마가 오로지 캐소드 어레이의 일 측에서만 생성될 수 있다. 따라서, 코팅 지역은, 자석 캐소드 어레이의 제 1 측과 제 2 측 사이에서, 또는 캐소드 어레이의 부가적은 측들 사이에서 피봇팅할 수 있고, 코팅은 상이한 코팅 포지션들에서 교대로 수행될 수 있다. 이러한 경우에, 코팅이 없는 시간 동안, 코팅될 기판들이, 코팅을 위해 사용되지 않는 기판 포지션들에 공급될 수 있고 그리고/또는 그러한 기판 포지션들로부터 제거될 수 있기 때문에, 증착 방법 및 증착 장치의 효율이 개선된다.
[0052]
본원의 실시예들에 따르면, 2개의 기판들을 동시에 코팅하기 위한 단일 프로세스 챔버에서 하나의 회전 가능한 자석 캐소드 어레이가 사용될 수 있다. 결과적으로, 많은 장비가 절약될(saved) 수 있다. 예컨대, 증착 프로세스들을 위해 프로세스 및/또는 반응성 가스를 프로세스 챔버에 공급하기 위한 오직 하나의 가스 공급부만을 갖는 것이 가능하다. 또한, 오직 하나의 자석 캐소드만을 위한 제어 수단이 제공되어야 한다. 기판들을 프로세스 챔버 내에 그리고/또는 프로세스 챔버 밖으로 록킹-인(locking-in) 하고 그리고/또는 제거하기 위한 록들(locks)과 같은 다른 컴포넌트들이 또한, 개수 면에서 감소될 수 있다. 유사하게, 기판들을 위한 운송 수단을 제공하기 위한 장비 및 재료 사용이 또한 감소될 수 있다.
[0053]
도 5에 도시된 바와 같이, 개별 캐소드들(410)의 자석 조립체들(500)은 상이한 회전 포지션들을 가질 수 있는데, 즉, 상이한 개별 캐소드들(410)의 자석 조립체들(500)은 상이한 방향들로 향하고 있을 수 있다. 본 실시예들에 따르면, 캐소드들의 제 1 그룹(420)의 자석 조립체들이 제 1 방향(520)으로 향하고 있을 수 있고, 반면에 캐소드들의 제 2 그룹(430)의 자석 조립체들은 제 2 방향(530)으로 향하고 있을 수 있다. 마찬가지로, 캐소드들의 제 2 그룹(430)의 자석 조립체들이 제 1 방향(520)으로 향하고 있을 수 있고, 반면에 캐소드들의 제 1 그룹(420)의 자석 조립체들은 제 2 방향(530)으로 향하고 있을 수 있다.
[0054]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 추가적인 실시예들에 따르면, 상이한 개별 캐소드들(410)의 자석 조립체들(500)은 상이한 방향들로 향하고 있을 수 있고, 상이한 방향들로 재료를 스퍼터링할 수 있다. 특히, 캐소드들의 제 1 그룹(420)은 제 1 방향(520)으로 재료를 스퍼터링할 수 있고, 반면에 캐소드들의 제 2 그룹(430)은 제 2 방향(530)으로 재료를 스퍼터링할 수 있다. 마찬가지로, 캐소드들의 제 1 그룹(420)은 제 2 방향(530)으로 재료를 스퍼터링할 수 있고, 반면에 캐소드들의 제 2 그룹(430)은 제 1 방향(520)으로 재료를 스퍼터링할 수 있다. 따라서, 인접한 캐소드들의 스퍼터링 플라즈마 지역들 간의 상호 작용이 감소될 수 있다. 결과적으로, 회전 가능한 자석 캐소드 어레이를 갖는 중앙-어레이 레이아웃에 대해서 상기 설명된 장점들에 부가하여, 스퍼터링 플라즈마의, 기판 상의 성장 층과의 상호 작용 및/또는 영향이 개선될 수 있다. 따라서, 하나 또는 그 초과의 시간 간격들이 존재하고, 인접한 캐소드들은 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안 동일한 기판에 대해 스퍼터링하지 않으며, 그리고/또는 인접한 캐소드들 중 오직 하나의 캐소드만이 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안 동일한 기판에 대해 스퍼터링한다.
[0055]
본원에서 사용되는 바와 같이, 제 1 방향(520)은, 제 1 기판(460)이 위치된 방향에 대응할 수 있고, 제 2 방향(530)은, 제 2 기판(470)이 위치된 방향에 대응할 수 있다.
[0056]
본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 제 1 방향은 제 2 방향에 대향할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 추가적인 실시예들에 따르면, 제 1 방향은 제 2 방향과 90° 또는 그 초과의 각도를 가질 수 있고, 특히, 제 1 방향은 제 2 방향과 180° 또는 그 초과의 각도를 가질 수 있으며, 더욱 특히, 제 1 방향은 제 2 방향과 270°의 각도를 가질 수 있다.
[0057]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹은, 비활성화 상태일 때, 1MΩ 또는 그 미만의 저항, 특히, 0,5MΩ 또는 그 미만의 저항, 더욱 특히, 0,1MΩ 또는 그 미만의 저항을 가질 수 있다.
[0058]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 상이한 실시예들에 따르면, 증착 방법은, 캐소드들의 제 1 그룹과 캐소드들의 제 2 그룹 사이를 1초 또는 그 초과 내에, 특히, 5초 또는 그 초과 내에, 더욱 특히, 10초 또는 그 초과 내에 스위칭하는 단계를 포함한다.
[0059]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 추가적인 실시예들에 따르면, 증착 방법은, 캐소드들의 제 1 그룹과 캐소드들의 제 2 그룹 사이를 11회(times) 또는 그 미만, 특히, 5회 또는 그 미만, 더욱 특히, 3회 또는 그 미만으로 스위칭하는 단계를 포함한다.
[0060]
본 개시물의 실시예들에 따르면, 캐소드들의 제 1 그룹은 캐소드 어레이의 모든 제 2 캐소드를 포함하고, 캐소드들의 제 2 그룹은 캐소드들의 나머지를 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 추가적인 실시예들에 따르면, 캐소드들의 제 1 그룹은 캐소드 어레이의 모든 제 3 캐소드, 모든 제 4 캐소드, 모든 제 5 캐소드, 또는 추가적인 인접하지-않은 모든 캐소드를 포함하고, 캐소드들의 제 2 그룹은 캐소드들의 나머지를 포함한다.
[0061]
본 실시예들에 따르면, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹은 AC, DC, 또는 RF 전력 공급부에 연결될 수 있다. 추가적인 실시예들에 따르면, 전력 공급부는 DC 전력 공급부일 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 전력 공급부는 AC, RF, 또는 MF 전력 공급부일 수 있다.
[0062]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 증착 장치는, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹의 하나 또는 그 초과의 캐소드들에 인접한 둘 또는 그초과의 애노드들을 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 상이한 실시예들에 따르면, 증착 장치는, 수평 방향을 따라서 연장되는 하나의 평면형 애노드를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "수평 방향"은 기판 운송 방향으로서 이해될 수 있다. 평면형 애노드 및 개별 캐소드들은, 스퍼터링 동안 전자들을 수집하기 위해, 하나 또는 그 초과의 전력 공급부들에 연결될 수 있다.
[0063]
본 실시예들에 따르면, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹의 하나 또는 그 초과의 캐소드들은 회전 가능한 캐소드들일 수 있고, 각각의 회전 가능한 캐소드는 자석 조립체를 가질 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 추가적인 실시예들에 따르면, 각각의 회전 가능한 캐소드는 하나 또는 그 초과의 자석 조립체들을 가질 수 있으며, 특히, 각각의 회전 가능한 캐소드는 2개의 자석 조립체들을 가질 수 있다.
[0064]
도 6은, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동하는 캐소드 어레이를 위한 DC 전력 공급부(예컨대, 도 2a의 전력 공급부(225 및 235))에 의해 생성된 DC 전력을 예시하는 그래프를 도시한다. 그래프는, y-축 상에서 전압을, 그리고 x-축 상에서 오른쪽으로 시간 증가를 예시한다. 본원에서 이해되는 바와 같은 DC 전력은, 전하가 교대 방향들로 흐르는 AC 전력과 상반되는, 일정한 방향으로의 전하의 흐름에 관한 것이다.
[0065]
본 개시물의 실시예들에서, DC 전압은, DC 펄스들(610)이 생성될 수 있도록, 교번식 모드로 인가될 수 있다. 특히, DC 전력은 전압 역전(voltage reversal) 없이 교번식으로 스위칭 온 및 오프될 수 있다. 펄스들(610)은 펄스 폭(615)(즉, 펄스 지속 시간(duration)) 및 펄스 높이(635)를 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 펄스들(610)은 모두, 동일한 펄스 높이를 가질 수 있다. 추가적인 실시예들에 따르면, 펄스들(610)은 상이한 펄스 높이를 가질 수 있다.
[0066]
본 개시물의 실시예들에 따르면, 펄스들(610)은 1Hz보다 낮은 주파수들로 생성될 수 있다. 예컨대, 60초의 총 스퍼터링 시간 동안, 전력은 11회 또는 그 미만, 특히, 5회 또는 그 미만, 더욱 특히, 3회 또는 그 미만으로 스위칭 오프될 수 있다. 따라서, 하나 또는 그 초과의 시간 간격들이 존재하고, 인접한 캐소드들은 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안 동일한 기판에 대해 스퍼터링하지 않으며, 그리고/또는 인접한 캐소드들 중 오직 하나의 캐소드만이 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안 동일한 기판에 대해 스퍼터링한다.
[0067]
본원에서 이해되는 바와 같이, 펄스 폭(615)은 스퍼터링 시간에 대응한다. 많은 실시예들에서, 펄스 폭들(615)은, DC 전력 펄스들(610)을 정확하게 생성하기 위한 시간을 허용하기 위해, DC 전력 공급부와 연관된 제어 루프(예컨대, PID(proportional-integral-derivative) 제어 루프, 개방 루프 제어 루프) 반응 시간보다 더 긴 지속 기간을 갖도록 정의될 수 있다.
[0068]
도 6에 도시된 바와 같이, DC 전압은, 제 1 펄스들(620)을 생성하는 캐소드들의 제 1 그룹에 인가될 수 있고, DC 전압은, 제 2 펄스들(630)을 생성하는 캐소드들의 제 2 그룹에 인가될 수 있다. 전력 제어기는, 캐소드 어레이의 캐소드들의 제 1 그룹과 캐소드들의 제 2 그룹 사이를 스위칭하기 위해, 각각의 전력 공급부에 연결될 수 있다. 따라서, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드가 제공될 수 있다.
[0069]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 추가적인 실시예들에 따르면, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹의 자석 조립체들이, 상이한 방향들로 향하고 있을 수 있는 동안에, 전압은, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹 양자 모두에 동시에 인가될 수 있다. 결과적으로, 자기장의 주기성(periodicity)이 없어지고, 스퍼터링 플라즈마의, 기판 상의 성장 층과의 상호 작용 및/또는 영향이 개선될 수 있다.
[0070]
본 개시물의 실시예들에 따르면, 제 1 펄스들(620)의 펄스 폭은 제 2 펄스들(630)의 펄스 폭과 동일할 수 있다. 대안적인 실시예들에 따르면, 제 1 펄스들의 펄스 폭은 제 2 펄스들의 펄스 폭과 상이할 수 있다. 따라서, 캐소드들의 제 1 그룹의 스퍼터링 시간은 캐소드들의 제 2 그룹의 스퍼터링 시간과 상이할 수 있다. 예컨대, 캐소드들의 제 1 그룹의 스퍼터링 시간은 캐소드들의 제 2 그룹의 스퍼터링 시간의 2배일 수 있다.
[0071]
몇몇 실시예들에 따르면, 펄스 폭(615)에 대응하는 스퍼터링 시간은 비활성화 시간(640)(즉, 캐소드들이 비활성화 상태인 시간)과 동일할 수 있다. 대안적인 실시예들에 따르면, 펄스 폭(615)에 대응하는 스퍼터링 시간은 비활성화 시간(640)과 상이할 수 있다. 더 구체적으로, 펄스 폭(615)에 대응하는 스퍼터링 시간은 비활성화 시간(640)보다 더 길 수 있다.
[0072]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 설명되는 실시예들에 따른 스퍼터링은 둘 또는 그 초과의 캐소드들을 이용하여 수행될 수 있다. 그러나, 특히, 대면적 증착을 위한 어플리케이션들의 경우, 6 또는 그 초과의 캐소드들, 예컨대, 10 또는 그 초과의 캐소드들을 갖는 캐소드들의 어레이가 유익할 수 있다. 또한, 캐소드 어레이는 하나의 진공 챔버에 제공될 수 있다.
[0073]
추가적인 실시예들에 따르면, 인접한 캐소드들 간의 거리들은, 인접한 또는 근접한 캐소드들의 모든 쌍들에 대해서 동일하지 않을 수 있다. 따라서, 코팅되는 기판에 걸친 균일한 층 특성들을 달성하기 위해, 적용될코팅 프로세스의 특정 환경들에 대해서 적절하게 어레인지먼트의 평면 내에서 캐소드들의 포지션들을 선택하는 것이 가능할 수 있다.
[0074]
캐소드 어레이의 근접한 캐소드들의 외측 쌍들의 캐소드들 간의 거리들은, 캐소드 어레이의 캐소드들의 내측 쌍들의 캐소드들 간의 거리들보다 더 작을 수 있다. 결과적으로, 예컨대, 층 두께에 대한 균일성이 또한, 코팅될 기판들의 마진(margin)에서 달성될 수 있다. 코팅 지역 또는 기판의 마진에서는 더 적은 코팅 재료가 이용 가능하기 때문에, 각각, 외측 지역에서의 인접한 캐소드들 또는 타겟들의 쌍들 간의 더 작은 거리가, 더 많은 코팅 재료를 제공할 수 있으며, 코팅 지역 또는 기판의 마진에서의 더 적은 코팅 재료의 문제를 해결할 수 있다.
[0075]
동적(dynamic) 스퍼터링, 즉, 증착 소스에 인접하여 기판이 연속적으로 또는 준-연속적으로(quasi-continuously) 이동하는 인라인(inline) 프로세스는, 기판들이 증착 지역 내로 이동하기 전에 프로세스가 안정화될 수 있고 그런 다음에 기판들이 증착 소스를 지나갈 때 일정하게 유지될 수 있다는 사실에 기인하여, 더 용이할 수 있다. 그러나, 동적 증착은 다른 단점들, 예컨대, 입자 생성을 가질 수 있다. 이는 특히, TFT 백플레인(backplane) 증착에 적용될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 정적 스퍼터링은, 예컨대, TFT 프로세싱에 대해 제공될 수 있으며, 여기서 플라즈마는, 원시(pristine) 기판 상에서의 증착 이전에 안정화될 수 있다.
[0076]
동적 증착 프로세스들과 비교하여 상이한 정적 증착 프로세스라는 용어는, 숙련자에게 이해될 바와 같이, 기판의 임의의 이동을 배제하지 않는다. 정적 증착 프로세스는, 예컨대, 증착 동안의 정적 기판 포지션, 증착 동안의 진동(oscillating) 기판 포지션, 증착 동안의 본질적으로 일정한 평균 기판 포지션, 증착 동안의 디더링(dithering) 기판 포지션, 증착 동안의 워블링(wobbling) 기판 포지션, 캐소드들이 하나의 챔버에 제공되는, 즉, 캐소드들의 미리 결정된 세트가 챔버에 제공되는 증착 프로세스, 증착 챔버가, 예컨대, 챔버를 인접한 챔버로부터 분리시키는 밸브 유닛들을 폐쇄하는 것에 의해, 이웃하는 챔버들에 대해 밀봉된 분위기를 갖는, 층의 증착 동안의 기판 포지션, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 정적 증착 프로세스는 정적 포지션을 갖는 증착 프로세스, 본질적으로 정적인 포지션을 갖는 증착 프로세스, 또는 기판의 부분적으로 정적인 포지션을 갖는 증착 프로세스로서 이해될 수 있다. 본원에서 설명되는 바와 같이, 정적 증착 프로세스는, 정적 증착 프로세스를 위한 기판 포지션이, 증착 동안에 완전히 어떠한 이동도 없을 필요 없이, 동적 증착 프로세스로부터 분명하게 구별될 수 있다.
[0077]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 완전히 정적인 기판 포지션으로부터의 변동(deviation), 예컨대, 상기 설명된 바와 같이, 기판들을 진동(oscillating), 워블링(wobbling), 또는 다르게 이동시키는 것 - 이는, 당업자에 의해, 여전히 정적 증착으로 여겨짐 - 은, 부가적으로 또는 대안적으로, 캐소드들 또는 캐소드 어레이의 이동, 예컨대, 워블링, 진동, 등에 의해 제공될 수 있다. 일반적으로, 기판 및 캐소드들(또는 캐소드 어레이)은 서로에 대해, 예컨대, 기판 운송 방향으로, 기판 운송 방향에 대해 본질적으로 수직인 측방향(lateral direction)으로, 또는 양자 모두의 방향으로 이동할 수 있다.
[0078]
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법의 실시예가 도 7a에 도시된다. 단계(702)에서, 재료는 캐소드 어레이로부터 스퍼터링되고, 캐소드 어레이는 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동하며, 이로써, 캐소드 어레이의 인접한 캐소드들은 인접한 스퍼터링 플라즈마 지역들을 갖지 않는다.
[0079]
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법의 대안적인 실시예가 도 7b에 도시된다. 단계(702)에서, 재료는 캐소드들의 제 1 그룹으로부터 스퍼터링된다. 단계(704)에서, 재료는 캐소드들의 제 2 그룹으로부터 스퍼터링되며, 캐소드들의 제 1 그룹이 활성화 상태이고 반면에 캐소드들의 제 2 그룹은 비활성화 상태이도록, 캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹은 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동한다.
[0080]
기판 상에서의 재료의 정적 증착을 위한 방법의 추가적인 실시예가 도 7b에 도시된다. 단계(702)에서, 재료는 캐소드들의 제 1 그룹으로부터 스퍼터링된다. 단계(704)에서, 재료는 캐소드들의 제 2 그룹으로부터 스퍼터링되며, 캐소드들의 제 1 그룹과 캐소드들의 제 2 그룹은, 캐소드들의 제 1 그룹이 제 1 방향으로 재료를 스퍼터링하고 반면에 캐소드들의 제 2 그룹은 제 2 방향으로 재료를 스퍼터링하도록, 교번식 캐소드 스퍼터링 모드로 작동한다.
[0081]
전술한 내용은 본 개시물의 실시예들에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가적인 실시예들은 본 개시물의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 본 개시물의 범위는 이하의 청구항들에 의해서 결정된다.
Claims (15)
- 재료를 증착시키기 위한 방법으로서,
상기 방법은,
캐소드 어레이(cathode array)로부터 재료를 스퍼터링하는(sputtering) 단계를 포함하고, 상기 캐소드 어레이의 2개의 인접한 캐소드들 중 오직 하나만이, 하나 또는 그 초과의 시간 간격들을 갖도록 동작되며, 상기 인접한 캐소드들 중 오직 하나의 캐소드만이, 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안 동일한 기판에 대해 스퍼터링하는,
재료를 증착시키기 위한 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐소드 어레이의 상기 캐소드들의 제 1 그룹과 상기 캐소드들의 제 2 그룹 사이를 스위칭하는(switching) 단계를 포함하는,
재료를 증착시키기 위한 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 캐소드들의 제 1 그룹이 활성화(active) 상태이고 반면에 상기 캐소드들의 제 2 그룹은 비활성화(inactive) 상태인,
재료를 증착시키기 위한 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 캐소드들의 제 1 그룹이 활성화 상태일 때 상기 캐소드들의 제 1 그룹의 자석 조립체들(magnet assemblies)의 제 1 그룹은 제 1 방향으로 배향되고, 상기 캐소드들의 제 2 그룹이 비활성화 상태일 때 상기 캐소드들의 제 2 그룹의 자석 조립체들의 제 2 그룹은, 제 1 방향과 상이한 제 2 방향으로 배향되는,
재료를 증착시키기 위한 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 캐소드들의 제 1 그룹은 상기 제 1 방향으로 재료를 스퍼터링하고, 반면에 상기 캐소드들의 제 2 그룹은 상기 제 2 방향으로 재료를 스퍼터링하는,
재료를 증착시키기 위한 방법. - 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐소드들의 제 1 그룹 및 상기 캐소드들의 제 2 그룹은, 비활성화 상태일 때, 1MΩ 또는 그 미만의 저항, 특히, 0.5MΩ 또는 그 미만의 저항, 더욱 특히, 0.1MΩ 또는 그 미만의 저항을 갖는,
재료를 증착시키기 위한 방법. - 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐소드들의 제 1 그룹과 상기 캐소드들의 제 2 그룹 사이를 1초 또는 그 초과 후에, 특히, 5초 또는 그 초과 후에, 더욱 특히, 10초 또는 그 초과 후에 스위칭하는 단계를 포함하는,
재료를 증착시키기 위한 방법. - 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐소드들의 제 1 그룹과 상기 캐소드들의 제 2 그룹 사이를 11회(times) 또는 그 미만, 특히, 5회 또는 그 미만, 더욱 특히, 3회 또는 그 미만으로 스위칭하는 단계를 포함하는,
재료를 증착시키기 위한 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 기판들에 대해 동시에 재료를 스퍼터링하는 단계를 포함하는,
재료를 증착시키기 위한 방법. - 재료의 증착을 위한 장치로서,
상기 장치는,
프로세스 챔버; 및
캐소드들의 제 1 그룹 및 캐소드들의 제 2 그룹을 갖는 캐소드 어레이를 포함하고, 상기 캐소드들의 제 1 그룹 및 상기 캐소드들의 제 2 그룹은 각각 하나 또는 그 초과의 캐소드들을 가지며, 상기 캐소드 어레이의 인접한 캐소드들은 하나 또는 그 초과의 시간 간격들을 갖도록 동작되게 구성되고, 상기 인접한 캐소드들 중 오직 하나의 캐소드만이, 하나 또는 그 초과의 시간 간격들 동안 동일한 기판에 대해 스퍼터링하는,
재료의 증착을 위한 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 캐소드 어레이의 상기 캐소드들의 제 1 그룹과 상기 캐소드들의 제 2 그룹 사이를 스위칭하기 위한 제어기를 포함하는,
재료의 증착을 위한 장치. - 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 캐소드들의 제 1 그룹은 상기 캐소드 어레이의 모든 제 2 캐소드를 포함하고, 상기 캐소드들의 제 2 그룹은 캐소드들의 나머지를 포함하는,
재료의 증착을 위한 장치. - 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐소드들의 제 1 그룹 및 상기 캐소드들의 제 2 그룹은 AC, DC, 또는 RF 전력 공급부에 연결되는,
재료의 증착을 위한 장치. - 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐소드들의 제 1 그룹 및 상기 캐소드들의 제 2 그룹의 하나 또는 그 초과의 캐소드들에 인접한 둘 또는 그 초과의 애노드들(anodes)을 포함하는,
재료의 증착을 위한 장치. - 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐소드들의 제 1 그룹 및 상기 캐소드들의 제 2 그룹의 하나 또는 그 초과의 캐소드들은 회전 가능한 캐소드들이고, 각각의 회전 가능한 캐소드는 자석 조립체를 갖는,
재료의 증착을 위한 장치.
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