KR20170133566A

KR20170133566A - 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 스퍼터링 방법

Info

Publication number: KR20170133566A
Application number: KR1020160064237A
Authority: KR
Inventors: 최승호; 유해영; 이강희
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-12-06
Also published as: US20170342547A1; CN107435135B; US10480062B2; KR102636365B1; CN107435135A

Abstract

스퍼터링 장치는 기판 홀더; 제1 타겟 및 상기 제1 타겟에 인접한 제1 플라즈마 영역에 자계를 형성 시키는 제1 자성부를 구비하는 제1 대향 타겟 유닛; 제2 타겟 및 상기 제2 타겟에 인접한 제2 플라즈마 영역에 자계를 형성 시키는 제2 자성부를 구비하고, 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들을 사이에 두고 제1 방향으로 상기 제1 대향 타겟 유닛에 이격하여 배치되는 제2 대향 타겟 유닛; 상기 제1 및 제2 타겟들에 제1 전원 전압을 제공하는 전원부; 및 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들을 사이에 두고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 기판 홀더와 대향하고, 상기 제1 전원 전압 보다 높은 제어 전압이 인가되는 제어 애노드를 포함한다.

Description

스퍼터링 장치 및 이를 이용한 스퍼터링 방법{SPUTTERING APPARAUTS AND SPUTTERING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 스퍼터링 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 스퍼터링 증착 공정시 기판 또는 기판 상에 기 형성된 박막에 가해지는 데미지를 감소시킬 수 있는 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 스퍼터링 방법에 관한 것이다.

일반적인 스퍼터링 장치는 챔버의 내부에 배치되는 제1 전극 및 제2 전극에 바이어스 전압을 인가하여 전계를 형성하고, 상기 챔버의 내부에 상기 전계의 영향을 받는 불활성 가스를 제공하여 플라즈마를 형성하며, 상기 전계에 의해 가속되는 상기 플라즈마의 이온들을 타겟에 충돌시켜 상기 타겟을 스퍼터링 한다. 스퍼터링된 타겟의 타겟 물질들은 기판에 성막 될 수 있다.

본 발명의 목적은 스퍼터링 증착 공정시 기판 및 기판 상에 기 형성된 박막에 가해지는 데미지를 감소시킬 수 있는 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 스퍼터링 증착 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치는 기판 홀더; 제1 타겟 및 상기 제1 타겟에 인접한 제1 플라즈마 영역에 자계를 형성 시키는 제1 자성부를 구비하는 제1 대향 타겟 유닛; 제2 타겟 및 상기 제2 타겟에 인접한 제2 플라즈마 영역에 자계를 형성 시키는 제2 자성부를 구비하고, 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들을 사이에 두고 제1 방향으로 상기 제1 대향 타겟 유닛에 이격하여 배치되는 제2 대향 타겟 유닛; 상기 제1 및 제2 타겟들에 제1 전원 전압을 제공하는 전원부; 및 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들을 사이에 두고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 기판 홀더와 대향하고, 상기 제1 전원 전압 보다 높은 제어 전압을 수신받는 제어 애노드를 포함한다.

상기 전원부는 상기 제1 전원 전압 및 제2 전원 전압을 상기 제1 및 제2 타겟들에 교번적으로 제공한다.

상기 제1 및 제2 전원 전압들은 주기적으로 정의되는 전원 주기에 동기 되어 제공되고,상기 전원 주기의 제1 구간 동안 상기 제1 전원 전압은 상기 제1 타겟에 인가 되고, 상기 제2 전원 전압은 상기 제2 타겟에 인가 되며, 상기 전원 주기의 제2 구간 동안 상기 제1 전원 전압은 상기 제2 타겟에 인가 되고, 상기 제2 전원 전압은 상기 제1 타겟에 인가된다.

상기 제2 전원 전압은 상기 제1 전원 전압 보다 낮다.

제어 자성부를 더 포함하고, 상기 제어 자성부는 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들을 사이에 두고 상기 제2 방향으로 상기 기판 홀더와 대향한다.

상기 제어 애노드는 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들과 상기 제어 자성부 사이에 배치된다.

상기 제어 자성부의 제1 및 제2 극은 상기 제1 방향으로 순서대로 배열되고, 상기 제1 및 제2 자성부들 각각은 복수로 제공되며, 상기 복수의 제1 자성부들 중 상기 제어 자성부와 가장 인접한 제1 에지 자성부의 제2 극은 상기 제1 에지 자성부의 제1 극보다 상기 제어 자성부의 상기 제1 극에 가깝게 배치되고, 상기 복수의 제2 자성부들 중 상기 제어 자성부와 가장 인접한 제2 에지 자성부의 제1 극은 상기 제2 에지 자성부의 제2 극보다 상기 제어 자성부의 상기 제2 극에 가깝게 배치된다.

상기 제1 및 제2 자성부들의 서로 마주보는 자극들은 반대 극성을 갖는다.

상기 제어 애노드는 상기 제어 자성부를 감싼다.

상기 제어 자성부 및 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들 사이에 배치되고, 자계 차폐 물질을 구비하는 요크를 더 포함한다.

θ_E<θ_M을 만족하고, 상기 θ_E은 상기 제1 자성부에 의해 생성되는 상기 자계의 이로전(erosion) 각도이고, 상기 θ_M은 상기 제1 자성부로부터 상기 제어 애노드를 연결시키는 가상선과 상기 제1 자성 홀더 기판들과 수직한 법선이 이루는 각도로 정의되는 기준 각도이다.

상기 제어 애노드는 상기 제1 방향으로 상기 제1 및 제2 대향 타겟 유닛들과 이격된다.

상기 제1 대향 타겟 유닛은 제1 자성 홀더 기판 및 상기 제1 자성 홀더 기판을 회전 시키는 제1 회전 유닛을 포함하고, 상기 제2 대향 타겟 유닛은 제2 자성 홀더 기판 및 상기 제2 자성 홀더 기판을 회전 시키는 제2 회전 유닛을 포함하며, 상기 제1 및 제2 자성부들은 상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판 상에 각각 배치된다.

상기 제1 및 제2 대향 타겟 유닛은 상기 제1 및 제2 방향들과 수직하는 제3 방향과 평행한 옆면을 구비하는 원통 형상을 갖는 제1 및 제2 타겟 홀더를 각각 포함하고, 상기 제1 및 제2 타겟들은 각각 상기 제1 및 제2 타겟 홀더들의 상기 옆면들에 각각 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 방법은 제1 타겟에 인접한 제1 플라즈마 영역에 자계를 형성 시키는 제1 자성부 및 상기 제1 플라즈마 영역과 제1 방향으로 이격하여 정의되고, 제2 타겟에 인접한 제2 플라즈마 영역에 자계를 형성 시키는 제2 자성부를 포함하는 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 증착 방법에 있어서, 기판 홀더에 기판을 제공 하는 단계; 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들에 플라즈마가 형성되도록 제1 및 제2 타겟들에 전원을 인가하는 단계; 상기 전원의 제1 전원 전압이 기 설정된 제1 타겟 전압 보다 낮아지고, 상기 전원의 제1 전원 전류가 기 설정된 제1 타겟 전류보다 커지도록, 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들을 사이에 두고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 기판 홀더와 대향하는 제어 애노드에 상기 제1 전원 전압 보다 높은 제어 전압을 인가 하는 단계; 및 상기 기판에 상기 제1 및 제2 타겟들의 타겟 물질이 증착 되도록 상기 플라즈마를 이용하여 상기 제1 및 제2 타겟들을 스퍼터링 시키는 단계를 포함한다.

상기 전원을 인가하는 단계는 상기 제1 전원 전압 및 상기 제1 전원 전압 보다 낮은 제2 전원 전압을 상기 제1 및 제2 타겟들에 순차 교번하여 제공하는 단계를 포함한다.

상기 제어 전압을 인가하는 단계에서 상기 제2 전원 전압은 기 설정된 제2 타겟 전압 보다 낮아지고, 상기 제2 전원 전류는 기 설정된 제2 타겟 전류보다 낮아진다.

상기 제1 및 제2 전원 전압들은 주기적으로 정의되는 전원 주기에 동기 되어 제공되고, 상기 전원 주기의 제1 구간 동안 상기 제1 전원 전압은 상기 제1 타겟에 인가 되고, 상기 제2 전원 전압은 상기 제2 타겟에 인가 되며, 상기 전원 주기의 제2 구간 동안 상기 제1 전원 전압은 상기 제2 타겟에 인가 되고, 상기 제2 전원 전압은 상기 제1 타겟에 인가된다.

상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판들 중 적어도 어느 하나를 회전 시키는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 자성부들은 각각 상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판들에 배치된다.

상기 제1 자성 홀더 기판은 θ_E<θ_M가 만족되도록 상기 제1 자성 홀더 기판을 회전 시키고, 상기 θ_E은 상기 제1 자성부에 의해 생성되는 상기 자계의 이로전(erosion) 각도이고, 상기 θ_M은 상기 제1 자성부로부터 상기 제어 애노드를 연결시키는 가상선과 상기 제1 자성 홀더 기판들과 수직한 법선이 이루는 각도로 정의되는 기준 각도이다.

본 발명의 스퍼터링 장치는 플라즈마를 발생시키기 위한 전원의 전원 전류를 증가 시키는 제어 애노드를 포함한다. 그에 따라, 전원의 전원 전압은 감소 되므로, 플라즈마 내의 입자들의 에너지가 감소한다. 그 결과, 상기 입자들에 의해 기판 및 기판 상에 기 형성된 박막들이 손상되는 것이 방지 될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 스퍼터링 장치의 측면도 이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 방법을 나타내는 순서도 이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 동작을 나타내는 단면도 이다.
도 4는 도 3a 및 도 3b에 도시된 스퍼터링 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도 이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치 내에서 형성되는 자기력선을 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 스퍼터링 장치의 측면도 이다.

도 1을 참조하면, 스퍼터링 장치(1000)는 기판 홀더(101), 공정 챔버(110), 가스 제공부(120), 스퍼터링 유닛(200), 제어 애노드(300), 제어 자성부(400), 및 전원부(500)를 포함한다.

상기 공정 챔버(110)는 챔버월(111)을 포함한다. 상기 챔버월(111)에는 챔버월(111)에 의해 둘러싸인 반응 공간(112)이 정의될 수 있다. 상기 반응 공간(112)에는 상기 기판 홀더(101), 상기 스퍼터링 유닛(200) 및 상기 제어 애노드(300)가 배치 될 수 있다. 상기 반응 공간(112) 내에서 스퍼터링 및 성막 과정이 진행 될 수 있다. 본 발명의 일 예에서, 상기 챔버월(111)에는 접지 전압이 인가 될 수 있다. 상기 접지 전압(GND)은 예를 들어, 0[V]일 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 가스 제공부(120)는 상기 공정 챔버(110) 외부에 배치 될 수 있다. 상기 가스 제공부(120)는 플라즈마를 발생시키기 위해 필요한 가스를 상기 반응 공간(112)에 제공 할 수 있다. 상기 가스 제공부(120)는, 예를 들어, 상기 챔버월(111)에 형성된 개구부를 통해 상기 반응 공간(112)과 연결되고, 상기 개구부를 통해 상기 가스를 상기 반응 공간(112)에 제공 할 수 있다. 상기 가스는 예를 들어, 아르곤(Ar) 등의 비활성 기체 또는 산소(O₂) 등의 반응성 가스를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 스퍼터링 유닛(200)은 제1 대향 타겟 유닛(210) 및 제2 대향 타겟 유닛(220)을 포함한다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제1 대향 타겟 유닛(210)은 제1 자성부(211), 제1 자성 홀더 기판(212), 제1 타겟(213), 제1 타겟 홀더(214), 및 제1 회전 유닛(215)를 포함한다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제1 타겟 홀더(214)는 원통 형상을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 타겟 홀더(214)는 윗면, 아랫면 및 상기 윗면과 아랫면과 연결되는 옆면을 포함할 수 있다. 상기 옆면은 제1 및 제2 방향들(DR1, DR2)과 수직하는 제3 방향(DR3)과 평행하고, 상기 윗면 및 아랫면은 상기 제3 방향(DR3)과 수직 할 수 있다. 상기 제1 및 제2 방향들(DR1, DR2)은 교차 할 수 있으며, 예를 들어 서로 직교 할 수 있다.

상기 제1 타겟(213)은 상기 제1 타겟 홀더(214)에 배치된다. 본 발명의 일 예로, 상기 제1 타겟(213)은 상기 제1 타겟 홀더(214)의 상기 옆면의 전면(全面) 상에 배치 될 수 있다. 본 발명의 일 예에서, 상기 제1 타겟(213)은 상기 제1 타겟 홀더(214)의 상기 옆면 중 상기 제2 대향 타겟 유닛(220)과 마주하는 부분에 대응하여 제공 될 수도 있다.

상기 제1 타겟(213)은 타겟 물질을 포함할 수 있다. 상기 타겟 물질은 상기 기판 홀더(101)에 성막 시키고자 하는 물질을 포함할 수 있다. 상기 타겟 물질은 특별히 제한되지 않는다. 상기 타겟 물질은 예를 들어, Li, Ca, LiF/Ca, LiF/Al, Al, Mg, BaF, Ba, Ag 또는 이들의 화합물이나 혼합물(예를 들어, Ag와 Mg의 혼합물)을 포함하거나, 투명 금속 산화물, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), ITZO(indium tin zinc oxide), Mo, Ti 등을 포함할 수도 있다.

본 발명의 일 예로, 상기 제1 자성부(211)는 제1 극 및 제2 극을 갖는 영구 자석 일 수 있다. 상기 제1 및 제2 극들은, 예를 들어, 각각 N극 및 S극 일 수 있다. 본 발명의 일 예에서 상기 제1 자성부(211)는 전자석 일 수 도 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제1 자성부(211)는 복수로 제공 될 수 있다. 상기 제1 자성부(211)는, 예를 들어, 4개로 제공 될 수 있다. 복수의 상기 제1 자성부들(211)은 상기 제1 자성 홀더 기판(212) 상에 상기 제2 방향(DR2)으로 서로 소정 간격 이격하여 배열될 수 있다.

상기 제1 자성부(211)는 상기 제1 타겟(213)에 인접하게 정의되는 제1 플라즈마 영역(PA1)에 자계를 형성 시킨다. 상기 제1 플라즈마 영역(PA1)은 예를 들어, 상기 제1 타겟(213) 및 후술할 상기 제2 플라즈마 영역(PA2) 사이에 정의 될 수 있다.

상기 제1 회전 유닛(215)은 상기 제1 자성 홀더 기판(212)에 결합 되고, 상기 제1 자성 홀더 기판(212)을 회전 시킴으로써, 상기 제1 자성부(211)에 의해 상기 제1 플라즈마 영역(PA1)내에 형성되는 자기력선의 분포를 변화 시킬 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제2 대향 타겟 유닛(220)은 제2 자성부(221), 제2 자성 홀더 기판(222), 제2 타겟(223), 제2 타겟 홀더(224), 및 제2 회전 유닛(225)를 포함한다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제2 타겟 홀더(224)는 원통 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 일 예에서, 상기 제1 및 제2 타겟 홀더들(214, 224)의 형상은 원통 형상에 한정 되지 않는다. 본 발명의 일 예로, 상기 제1 및 제2 타겟(213, 223)이 서로 대향 될 수 있는 한, 상기 제1 및 제2 타겟 홀더들(214, 224)의 형상은 다양하게 변형 될 수 있다.

상기 제2 타겟(223)은 상기 제2 타겟 홀더(224)에 배치된다. 본 발명의 일 예로, 상기 제2 타겟(223)은 상기 제2 타겟 홀더(224)의 상기 옆면의 전면(全面) 상에 배치 될 수 있다. 본 발명의 일 예에서, 상기 제2 타겟(223)은 상기 제2 타겟 홀더(224)의 상기 옆면 중 상기 제1 대향 타겟 유닛(210)과 마주하는 부분에 대응하여 제공 될 수도 있다.

본 발명의 일 예로, 상기 제2 타겟(223)은 상기 타겟 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 타겟(223)은 상기 제1 타겟(213)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예로, 상기 제2 자성부(221)는 상기 영구 자석 일 수 있다. 본 발명의 일 예에서 상기 제2 자성부(221)는 전자석 일 수 도 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제2 자성부(221)는 복수로 제공 될 수 있다. 상기 제2 자성부(221)는, 예를 들어, 4개로 제공 될 수 있다. 복수의 상기 제2 자성부들(221)은 상기 제2 자성 홀더 기판(222) 상에 상기 제2 방향(DR2)으로 서로 소정 간격 이격하여 배열될 수 있다.

상기 제2 자성부(221)는 상기 제2 타겟(223)에 인접하게 정의되는 제2 플라즈마 영역(PA2)에 자계를 형성 시킨다. 상기 제2 플라즈마 영역(PA2)은 예를 들어, 상기 제1 플라즈마 영역(PA1) 및 상기 제2 타겟(223) 사이에 정의 될 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제1 및 제2 자성부(211, 221)의 서로 마주보는 자극들은 반대 극성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 제1 자성부들(211) 중 가장 상기 제2 방향(DR2) 측에 배치된 제1 자성부(211)의 제2 극은 상기 복수의 제2 자성부들(221) 중 가장 상기 제2 방향(DR2) 측에 배치된 제2 자성부(221)의 제1 극과 마주 볼 수 있다.

상기 제2 회전 유닛(225)은 상기 제2 자성 홀더 기판(222)에 결합 되고, 상기 제2 자성 홀더 기판(222)을 회전 시킴으로써, 상기 제2 자성부(221)에 의해 상기 제2 플라즈마 영역(PA2) 내에 형성되는 자기력선의 분포를 변화 시킬 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제어 자성부(400)는 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)을 사이에 두고 상기 기판 홀더(101)와 상기 제2 방향(DR2)으로 대향할 수 있다. 다시 말해, 상기 기판 홀더(101)는 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)에 상기 제2 방향(DR2)으로 이격하여 배치되고, 상기 제어 자성부(400)는 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)에 상기 제2 방향(DR2)과 반대하는 제4 방향(DR4)으로 이격 하여 배치될 수 있다.

상기 제어 자성부(400)는, 예를 들어, 영구 자석 일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어 자성부(400)는 전자석 일 수도 있다. 상기 제어 자성부(400)의 제1 및 제2 극은, 예를 들어, 상기 제1 방향(DR1)을 따라 배열 될 수 있다.

상기 복수의 제1 자성부(211)들 중 상기 제어 자성부(400)와 가장 인접한 제1 자성부는 제1 에지 자성부(211a)라 정의 될 수 있다. 상기 제1 에지 자성부(211a)의 제2 극으로부터 상기 제어 자성부(400)의 상기 제1 극까지의 거리는 상기 제1 에지 자성부(211a)의 제1 극으로부터 상기 제어 자성부(400)의 상기 제1 극까지의 거리보다 가까울 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 에지 자성부(211a)의 제2 극 및 상기 제어 자성부(400)의 제1 극을 연결하는 자기력선이 형성 될 수 있다. 이와 관련된 상세한 설명은 도 5를 참조하여 후술 된다.

이와 유사하게, 상기 복수의 제2 자성부(221)들 중 상기 제어 자성부(400)와 가장 인접한 제2 자성부는 제2 에지 자성부(221a)라 정의 될 수 있다. 상기 제2 에지 자성부(221a)의 제1 극으로부터 상기 제어 자성부(400)의 상기 제2 극까지의 거리는 상기 제2 에지 자성부(221a)의 제2 극으로부터 상기 제어 자성부(400)의 상기 제2 극까지의 거리 보다 가까울 수 있다. 그에 따라, 상기 제2 에지 자성부(221a)의 제1 극 및 상기 제어 자성부(400)의 제2 극을 연결하는 자기력선이 형성 될 수 있다. 이와 관련된 상세한 설명은 도 5를 참조하여 후술 된다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제어 애노드(300)는 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)을 사이에 두고 상기 기판 홀더(101)와 상기 제2 방향(DR2)으로 대향할 수 있다. 다시 말해, 상기 제어 애노드(300)는 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)에 상기 제4 방향(DR4)으로 이격 하여 배치될 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제어 애노드(300)는 상기 제1 및 제2 대향 타겟 유닛들(210, 220)과 상기 제1 방향(DR1)과 평행한 방향으로 이격 될 수 있다. 다시 말해, 상기 제어 애노드(300)는 상기 제1 및 제2 대향 타겟 유닛들(210, 220)과 상기 제2 방향(DR2)으로 중첩되지 않을 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제어 애노드(300)는 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)과 상기 제어 자성부(400) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제어 애노드(300)는 상기 제1 및 제2 대향 타겟 유닛들(210, 220)과 상기 제어 자성부(400) 사이에 배치될 수 있다.

상기 전원부(500)는 상기 제1 및 제2 대향 타겟 유닛(210, 220)에 전원을 공급한다. 본 발명의 일 예로, 상기 전원부(500)는 상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)에 제1 및 제2 전원들을 공급할 수 있다. 상기 전원부(500)는 제1 전원 전압(V1) 및 제1 전원 전류(I1)를 인가함으로써 상기 제1 전원을 공급하고, 제2 전원 전압(V2) 및 제2 전원 전류(I2)를 인가 함으로써 상기 제2 전원을 공급할 수 있다. 상기 제1 전원의 제1 전력은 상기 제1 전원 전압(V1) 및 상기 제1 전원 전류(I1)의 곱으로 정의 될 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 전원의 제2 전력은 상기 제2 전원 전압(V2) 및 상기 제2 전원 전류(I2)의 곱으로 정의 될 수 있다.

후술할 바와 같이, 상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)에 제1 및 제2 전원들이 인가되면, 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)에 플라즈마가 형성 되고, 스퍼터링이 개시될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전력들이 클수록 형성되는 플라즈마의 밀도가 커지고, 스퍼터링 공정의 성막 속도가 증가 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 방법을 나타내는 순서도 이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 동작을 나타내는 단면도 이고, 도 4는 도 3a 및 도 3b에 도시된 스퍼터링 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도 이다.

도 3a 및 도 3b에서는 도 2에 도시된 구성 중 상기 챔버월(111) 등과 같은 일부 구성의 도시를 생략 하였다.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 상기 기판 홀더(101)에 기판(SB)이 제공 된다(s1). 상기 기판(SB)은, 예를 들어, 글래스 기판 이거나, 유연성을 갖는 플라스틱 기판 일 수 있다. 본 발명의 일 예에서, 상기 기판(sb) 상에는 먼저 형성된 레이어(PL)가 배치 될 수 있다. 상기 레이어(PL) 및 상기 기판 홀더(101) 사이에는, 예를 들어, 유기 물질 및/또는 무기 물질로 이루어진 단층 또는 복수의 층이 개재될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)에는 각각 상기 제1 및 제2 자성부들(211, 221)에 의해 자계가 형성 되어 있다.

상기 전원부(500)는 상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)에 상기 전원을 공급한다(S3). 상기 전원에 의해 공급되는 전력에 의해 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)에 플라즈마가 형성 및 유지 될 수 있다 상기 플라즈마의 이온들을 상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)에 충돌시켜 상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)을 스퍼터링 한다(S3).

본 발명의 일 예에서, 상기 전원부(500)는 상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)에 상기 제1 전원 전압(V1) 및 상기 제2 전원 전압(V2)을 인가 할 수 있다. 상기 제2 전원 전압(V2)은, 예를 들어, 상기 제1 전원 전압(V1) 보다 낮을 수 있다.

상기 전원부(500)는, 예를 들어, 상기 제1 및 제2 전원 전압들(V1, V2)을 순차 교번하여 제공 할 수 있다. 본 발명의 일 예에서, 상기 제1 전원 전압(V1)은 양전압일 수 있으며, 대략 수[V] 내지 수십[V]일 수 있으며, 상기 제2 전원 전압(V2)은 음전압일 수 있으며, 대략 - 수십[V] 내지 - 수백[V]일 수 있다. 상기 양전압은 예를 들어, 상기 접지 전압보다 높은 전압 이며, 상기 음전압은 예를 들어, 상기 접지 전압 보다 낮은 전압일 수 있다.

보다 구체적으로, 도 4를 더 참조 하면, 상기 제1 및 제2 전원 전압들(V1, V2)은 주기적으로 정의되는 전원 주기(PP)에 동기 되어 제공 될 수 있다. 상기 전원 주기(PP)는 순차적으로 정의되는 제1 및 제2 구간들(P1, P2)을 포함한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 구간(P1) 동안 상기 제1 전원 전압(V1)은 상기 제1 타겟(213)에 인가 되고, 상기 전원 주기(PP)의 제2 전원 전압(V2)은 상기 제2 타겟(223)에 인가 된다. 전술한 바와 같이, 제1 전원 전압(V1)은 대략 수[V] 내지 수십[V]일 수 있으며, 상기 제2 전원 전압(V2)은 대략 - 수십[V] 내지 - 수백[V]이므로, 상기 제1 타겟(213)으로부터 제공되는 양이온들의 에너지 보다 상기 제2 타겟(223)으로부터 제공되는 음이온들의 에너지가 높다. 따라서, 상기 제2 플라즈마 영역(PA2)에 강한 플라즈마가 형성 될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 플라즈마 영역(PA2) 및 상기 제2 타겟(223) 사이에 제2 슈스(sheath) 영역이 발생하고, 대부분의 전계는 상기 제2 슈스 영역에 집중 될 수 있다. 상기 전계에 의해 음이온 및 전자들은 상기 제2 타겟(223)으로 이동하여, 상기 제2 타겟(223)을 스퍼터링 한다.

또한, 상기 제2 플라즈마 영역(PA2)에 생성된 자계에 의해 상기 플라즈마의 이온들 및 전자들이 구속 될 수 있다. 보다 구체적으로, 로렌츠의 힘에 의해 상기 플라즈마의 이온들 및 전자들은 상기 자계의 자기력선을 중심으로 회전 할 수 있다. 그 결과, 상기 제2 플라즈마 영역(PA2)에서의 플라즈마 밀도가 향상 될 수 있다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제2 구간(P2) 동안 상기 제1 전원 전압(V1)은 상기 제2 타겟(223)에 인가 되고, 상기 제2 전원 전압(V2)은 상기 제1 타겟(213)에 인가 된다. 그 결과, 상기 제1 플라즈마 영역(PA1)에 강한 플라즈마가 형성 될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 플라즈마 영역(PA1) 및 상기 제1 타겟(213) 사이에 제1 슈스(sheath) 영역이 발생하고, 대부분의 전계는 상기 제1 슈스 영역에 집중 될 수 있다. 상기 전계에 의해 음이온 및 전자들은 상기 제1 타겟(213)으로 이동하여, 상기 제1 타겟(213)을 스퍼터링 한다.

또한, 상기 제1 플라즈마 영역(PA1)에 생성된 자계에 의해 상기 플라즈마의 이온들 및 전자들이 구속 될 수 있다. 보다 구체적으로, 로렌츠의 힘에 의해 상기 플라즈마의 이온들 및 전자들은 상기 자계의 자기력선을 중심으로 회전 할 수 있다. 그 결과, 상기 제1 플라즈마 영역(PA1)에서의 플라즈마 밀도가 향상 될 수 있다.

상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)으로부터 스퍼터링된 타겟 물질은 상기 기판(sb)측으로 이동하고, 상기 레이어(PL) 상에 상기 타겟 물질로 이루어진 박막(TF)이 성막 될 수 있다(S5).

이와 같이, 상기 제1 및 제2 전원 전압(V2)을 상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)에 교번적으로 제공함으로써, 제1 및 제2 타겟들(213, 223)을 교번적으로 스퍼터링 시킬 수 있다. 그 결과, 상기 스퍼터링의 효율이 향상 될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)에 교번적으로 플라즈마를 집중 시킴으로써, 상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)에 축적되는 이온들은 제거 되고, 그 결과, 플라즈마의 밀도가 향상 될 수 있다. 플라즈마의 밀도가 향상 됨에 따라 상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)이 스퍼터링 되는 타겟 물질의 양은 증가하고, 상기 박막(TF)의 성막 속도가 증가 할 수 있다.

한편, 상기 제1 및 제2 슈스 영역내에서의 전계의 크기가 증가할수록 상기 플라즈마의 입자들이 갖는 에너지는 증가할 수 있고, 상기 플라즈마의 입자들의 일부는 상기 기판(sb) 측으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 플라즈마의 입자들 중 산소 음이온(예를 들어, O^- 또는 O₂ ^-)은 상기 전계에 의해 가속되어 약 수백[eV] 이상의 에너지를 가질 수 있고, 상기 산소 음이온들은 상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)에 충돌한 이후에 상기 기판(sb) 측으로 이동될 수 있다. 그 결과, 상기 레이어(PL)는 상기 산소 이온에 의해 손상될 수 있다. 특히, 상기 레이어(PL)가 유기소자(예를 들어, 유기 발광 소자 등)에 포함된 유기막인 경우에, 상기 유기막의 탄소의 결합 에너지는 상기 산소 음이온이 갖는 에너지보다 작은 약 수 내지 수십 7[eV]이므로, 상기 기판 측으로 제공되는 상기 산소 음이온에 의해 상기 유기막의 탄소 결합이 깨지고, 상기 유기막에 데미지가 가해질 수 있다. 이에 따라, 상기 스퍼터링 장치(1000)를 이용하여 상기 유기막 위에 박막을 증착하는 동안에, 상기 유기막에 결함이 발생될 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제어 애노드(300)는 상기 레이어(PL)에 가해질 수 있는 데미지를 효과적으로 감소 시킬 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제어 애노드(300)에는 상기 제1 전원 전압(V1) 보다 높은 제어 전압(V_C)이 인가 된다(S4). 상기 제1 전원 전압(V1)은, 예를 들어, 상기 전원부(500)에 의해 공급 될 수 있다. 본 발명의 일 예에서, 상기 제1 전원 전압(V1)은 상기 전원부(500)와 별개의 전원 장치에 의해 공급될 수 있다. 상기 제어 전압(Vc)을 제공하는 전원의 타단은 접지 될 수 있다.

상기 제어 전압(V_C)이 인가 됨에 따라, 상기 플라즈마의 음이온들은 상기 제어 애노드(300) 측으로 이동 될 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 및 제2 전원 전류(I1, I2)들은 증가 될 수 있다. 결과적으로, 동일한 제1 및 제2 전력이 공급되는 경우, 상기 제1 및 제2 전원 전압(V1, V2)은 감소 될 수 있고, 그 결과, 상기 전계의 크기가 감소되고, 플라즈마의 음이온들의 에너지가 작아져, 상기 레이어(PL)에 가해질 수 있는 데미지가 효과적으로 감소될 수 있다. 본 발명의 일 예에서, 상기 플라즈마의 음이온들의 에너지는 20% 내지 30% 정도 감소 할 수 있다. 이 경우, 상기 레이어(PL)에 데미지가 가해질 수 있는 확률은 현저하게 감소 될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 예에서, 상기 홀더 기판(101)은 접지 되지 않고, 플로팅(floating)될 수 있다. 그 결과, 상기 레이어(PL)가 상기 플라즈마에 의해 받는 영향을 감소 시킬 수 있다.

나아가, 상기 제1 구간(P1) 동안 대부분의 음이온들은 상기 제2 플라즈마 영역(PA2)에 집중 될 수 있다. 상기 제2 플라즈마 영역(PA2) 및 상기 제2 슈스 영역에 집중된 플라즈마의 음이온들은 상기 제어 애노드(300)를 향해 이동 될 수 있다. 상기 제어 애노드를 향해 이동하는 과정에서 상기 플라즈마의 음이온들은 다른 입자들과 충돌함으로써, 상기 제2 플라즈마 영역(PA2) 플라즈마의 밀도를 향상 시킬 수 있다.

또한, 상기 플라즈마의 음이온들을 상기 제어 애노드(300) 측으로 이동 시킴에 따라, 상기 플라즈마의 음이온들이 상기 기판(sb)측으로 이동할 확률이 감소 될 수 있다. 그에 따라, 상기 레이어(PL)에 가해질 수 있는 데미지가 효과적으로 감소될 수 있다.

이 경우, 상기 제어 애노드(300)는 상기 제2 플라즈마 영역(PA2)의 전자들에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다. 상기 플라즈마의 전자들은 상기 플라즈마의 음이온들 보다 작은 질량을 가지므로, 상기 자계에 보다 강하게 구속되어 상기 제2 플라즈마 영역(PA2)을 벗어나지 않고, 상기 제2 플라즈마 영역(PA2) 내에서 플라즈마를 계속적으로 형성 시킬 수 있다.

이상에서는 상기 제1 및 제2 타겟들(213, 223)을 스퍼터링 하는 단계가(S3), 상기 제어 전압(V_C)을 인가 하는 단계(S5)가 먼저 수행되는 것으로 설명 되었으나, 이에 한정 되지 않는다. 상기 제어 전압(V_C)을 인가 하는 단계(S4)는 상기 제1 및 제2 타겟을 스퍼터링 하는 단계(S3)나, 제1 및 제2 타겟들(213, 223)에 전원을 인가하는 단계(S4) 보다 먼저 수행 될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치 내에서 형성되는 자기력선을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이, 상기 제어 자성부(400) 및 상기 제1 및 제2 에지 자성부(211a, 211b) 사이에 자기력선이 연결된다. 그에 따라, 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)에서의 음이온들이 상기 자기력선에 의해 상기 제어 애노드(300) 측으로 보다 효과적으로 이동 될 수 있다. 그 결과, 상기 제1 및 제2 전원 전류(I1, I2)들이 보다 효과적으로 감소 될 수 있다.

본 발명의 일 예로, 상기 제1 및 제2 회전 유닛들(215, 225)은 자계의 분포를 제어하기 위해 상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판들(212, 222)을 각각 회전 시킨다.

도 5를 참조하면, 상기 제1 및 제2 자성부들(211, 221)에 의해 생성되는 자계에 이로전(erosion) 영역들(ER1, ER2) 및 이로전 각도(θE)가 정의 될 수 있다. 상기 이로전 영역들(ER1, ER2)에서 자계의 자기력선(이하, 평행 자계)은 상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판들(212, 222)과 실질적으로 평행 할 수 있다. 상기 평행 자계에 의해 상기 이로전 영역(ER)에 플라즈마가 집중 될 수 있다.

상기 이로전 각도(θE)는 상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판들(212, 222)과 수직한 법선(OL)과 상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판들(212, 222)과 수평한 자기력선을 연결시키는 제1 가성선(IL1)을 이루는 각도로 정의 될 수 있다. 또한, 상기 이로전 영역들(ER1, ER2) 중 상기 제4 방향(DR4) 측의 이로전 영역을 제2 이로전 영역(ER2)이라 정의 할 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제1 및 제2 회전 유닛들(215, 225)은 상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판들(212, 222)을 각각 반시계 방향 및 시계 방향으로 상기 이로전 각도(θ_E)만큼 회전 시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 기준 각도(θ_M)가 정의 될 수 있다. 상기 기준 각도(θ_M)는 상기 제1 및 제2 자성부들(211, 221)로부터 상기 제어 애노드(300)를 연결시키는 제2 가상선(IL2)과 상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판들(212, 222)과 수직한 법선(OL)이 이루는 각도로 정의될 수 있다.

본 발명의 일 예로, 상기 이로전 각도(θ_E) 및 상기 기준 각도(θ_M)는 아래의 식을 만족 할 수 있다.

θ_E<θ_M

그 결과, 상기 제1 및 제2 자성부들(211, 221)의 상기 제2 이로전 영역(ER2)은 상기 제어 애노드(300)를 향하지 않고, 상기 제1 및 제2 자성부들(211, 221)은 서로 마주 할 수 있다. 상기 제1 자성부들(211)의 상기 제2 이로전 영역(ER2) 중 일부의 자기력선은 상기 제2 자성부들(221)의 제2 이로전 영역(ER2)의 자기력선들의 일부와 연결 될 수 있다. 그에 따라, 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)에 플라즈마가 밀도가 높아지고, 그에 따라 스퍼터링 효율일 감소 될 수 있다.

상기 제1 및 제2 자성부들(211, 221)의 제2 이로전 영역(ER2)이 상기 제어 애노드(300)를 향한다면, 상기 제2 이로전 영역(ER2)의 대부분의 자기력선이 상기 제어 애노드(300)와 연결되어 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)의 플라즈마 밀도가 감소 될 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 스퍼터링 장치(1000)는 요크(600)를 더 포함할 수 있다. 상기 요크(600)는 상기 제어 자성부(400) 및 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2) 사이에 배치되고, 상기 제어 자성부(400)의 제1 극 및 제2 극에 대응하여 배치될 수 있다.

상기 요크(600)는 상기 제어 자성부(400)에서 발생하는 자계의 분포를 제어 할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 요크(600)는 상기 제어 자성부(400)에서 발생하는 자계가 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들(PA1, PA2)까지 미치지 않도록 상기 제어 자성부(400)에서 발생하는 자계를 차폐 시킬 수 있다. 상기 요크(600)는, 예를 들어, 철과 같이 자계를 차폐시킬 수 있는 자계 차폐 물질을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 요크(600)는 상기 제어 자성부(400)와 상기 제1 및 제2 자성부들(211, 221)이 연결 될 수 있도록, 상기 제어 자성부(400)의 제1 극 및 제2 극의 측면의 일부를 노출 시킬 수 있다.

이상의 실시예에서, 상기 제어 전압(V_C)은 상기 제1 전원 전압(V1)보다 높다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어 전압(V_C)은 상기 제1 전원 전압(V1) 보다 낮고, 상기 제2 전원 전압(V2) 보다 높을 수도 있다. 이 경우, 상기 타겟 물질 및 상기 레이어(PL, 도 2a에 도시됨) 등의 물성에 고려 되어야 할 상기 제1 및 제2 전원 전류(I1, I2)들, 상기 제1 및 제2 전원 전압들(V1, V2), 플라즈마의 음이온들의 에너지 및 성막 속도 등이 상기 제어 전압(V_C)에 의해 제어 될 수 있다.

본 발명의 일 예에서, 상기 제1 전원 전압(V1)은 기 설정된 제1 타겟 전압 보다 낮아지고, 상기 전원의 제1 전원 전류(I1)는 기 설정된 제1 타겟 전류보다 커질 수 있다. 또한, 상기 제2 전원 전압(V2)은 기 설정된 제2 타겟 전압 보다 낮아지고, 상기 제2 전원 전류(I2)는 기 설정된 제2 타겟 전류보다 낮아질 수 있다. 상기 제1 및 제2 타겟 전압들 및 제1 및 제2 타겟 전류들은 상기 레이어(PL)에 데미지가 가해지지 않도록 기 설정 될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 전원 전압들(V1, V2)이 낮아진다 라고 함은, 상기 제1 및 제2 전원 전압들(V1, V2)의 절대값이 작아진다는 것을 의미할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

1000: 스퍼터링 장치 101: 기판 홀더
210, 220: 제1 및 제2 대향 타겟 유닛들 300: 제어 애노드
211, 221: 제1 및 제2 자성부들 215, 225: 제1 및 제2 회전 유닛
400: 제어 자성부 500: 전원부

Claims

기판 홀더;
제1 타겟 및 상기 제1 타겟에 인접한 제1 플라즈마 영역에 자계를 형성 시키는 제1 자성부를 구비하는 제1 대향 타겟 유닛;
제2 타겟 및 상기 제2 타겟에 인접한 제2 플라즈마 영역에 자계를 형성 시키는 제2 자성부를 구비하고, 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들을 사이에 두고 제1 방향으로 상기 제1 대향 타겟 유닛에 이격하여 배치되는 제2 대향 타겟 유닛;
상기 제1 및 제2 타겟들에 제1 전원 전압을 제공하는 전원부; 및
상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들을 사이에 두고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 기판 홀더와 대향하고, 상기 제1 전원 전압 보다 높은 제어 전압을 수신 받는 제어 애노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1 항에 있어서
상기 전원부는 상기 제1 전원 전압 및 제2 전원 전압을 상기 제1 및 제2 타겟들에 교번적으로 제공하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전원 전압들은 주기적으로 정의되는 전원 주기에 동기 되어 제공되고,
상기 전원 주기의 제1 구간 동안 상기 제1 전원 전압은 상기 제1 타겟에 인가 되고, 상기 제2 전원 전압은 상기 제2 타겟에 인가 되며,
상기 전원 주기의 제2 구간 동안 상기 제1 전원 전압은 상기 제2 타겟에 인가 되고, 상기 제2 전원 전압은 상기 제1 타겟에 인가되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제2 전원 전압은 상기 제1 전원 전압 보다 낮은 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1 항에 있어서,
제어 자성부를 더 포함하고, 상기 제어 자성부는 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들을 사이에 두고 상기 제2 방향으로 상기 기판 홀더와 대향하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제어 애노드는 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들과 상기 제어 자성부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제어 자성부의 제1 및 제2 극은 상기 제1 방향으로 순서대로 배열되고,
상기 제1 및 제2 자성부들 각각은 복수로 제공되며,
상기 복수의 제1 자성부들 중 상기 제어 자성부와 가장 인접한 제1 에지 자성부의 제2 극은 상기 제1 에지 자성부의 제1 극보다 상기 제어 자성부의 상기 제1 극에 가깝게 배치되고,
상기 복수의 제2 자성부들 중 상기 제어 자성부와 가장 인접한 제2 에지 자성부의 제1 극은 상기 제2 에지 자성부의 제2 극보다 상기 제어 자성부의 상기 제2 극에 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 자성부들의 서로 마주보는 자극들은 반대 극성을 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제어 애노드는 상기 제어 자성부를 감싸는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제어 자성부 및 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들 사이에 배치되고, 자계 차폐 물질을 구비하는 요크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제5 항에 있어서,
θ_E<θ_M을 만족하고,
상기 θ_E은 상기 제1 자성부에 의해 생성되는 상기 자계의 이로전(erosion) 각도이고, 상기 θ_M은 상기 제1 자성부로부터 상기 제어 애노드를 연결시키는 가상선과 상기 제1 자성 홀더 기판들과 수직한 법선이 이루는 각도로 정의되는 기준 각도 인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제어 애노드는 상기 제1 방향으로 상기 제1 및 제2 대향 타겟 유닛들과 이격되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 대향 타겟 유닛은 제1 자성 홀더 기판 및 상기 제1 자성 홀더 기판을 회전 시키는 제1 회전 유닛을 포함하고,
상기 제2 대향 타겟 유닛은 제2 자성 홀더 기판 및 상기 제2 자성 홀더 기판을 회전 시키는 제2 회전 유닛을 포함하며,
상기 제1 및 제2 자성부들은 상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판 상에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제13 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 대향 타겟 유닛은 상기 제1 및 제2 방향들과 수직하는 제3 방향과 평행한 옆면을 구비하는 원통 형상을 갖는 제1 및 제2 타겟 홀더를 각각 포함하고,
상기 제1 및 제2 타겟들은 각각 상기 제1 및 제2 타겟 홀더들의 상기 옆면들에 각각 제공되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1 타겟에 인접한 제1 플라즈마 영역에 자계를 형성 시키는 제1 자성부 및 상기 제1 플라즈마 영역과 제1 방향으로 이격하여 정의되고, 제2 타겟에 인접한 제2 플라즈마 영역에 자계를 형성 시키는 제2 자성부를 포함하는 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 증착 방법에 있어서,
기판 홀더에 기판을 제공 하는 단계;
상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들에 플라즈마가 형성되도록 제1 및 제2 타겟들에 전원을 인가하는 단계;
상기 전원의 제1 전원 전압이 기 설정된 제1 타겟 전압 보다 낮아지고, 상기 전원의 제1 전원 전류가 기 설정된 제1 타겟 전류보다 커지도록, 상기 제1 및 제2 플라즈마 영역들을 사이에 두고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 상기 기판 홀더와 대향하는 제어 애노드에 상기 제1 전원 전압 보다 높은 제어 전압을 인가 하는 단계; 및
상기 기판에 상기 제1 및 제2 타겟들의 타겟 물질이 증착 되도록 상기 플라즈마를 이용하여 상기 제1 및 제2 타겟들을 스퍼터링 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착 방법.
제15 항에 있어서,
상기 전원을 인가하는 단계는 상기 제1 전원 전압 및 상기 제1 전원 전압 보다 낮은 제2 전원 전압을 상기 제1 및 제2 타겟들에 순차 교번하여 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착 방법.
제16 항에 있어서,
상기 제어 전압을 인가하는 단계에서 상기 제2 전원 전압은 기 설정된 제2 타겟 전압 보다 낮아지고, 상기 제2 전원 전류는 기 설정된 제2 타겟 전류보다 낮아지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착 방법.
제16 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전원 전압들은 주기적으로 정의되는 전원 주기에 동기 되어 제공되고,
상기 전원 주기의 제1 구간 동안 상기 제1 전원 전압은 상기 제1 타겟에 인가 되고, 상기 제2 전원 전압은 상기 제2 타겟에 인가 되며,
상기 전원 주기의 제2 구간 동안 상기 제1 전원 전압은 상기 제2 타겟에 인가 되고, 상기 제2 전원 전압은 상기 제1 타겟에 인가되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착 방법.
제15 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판들 중 적어도 어느 하나를 회전 시키는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 자성부들은 각각 상기 제1 및 제2 자성 홀더 기판들에 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착 방법.
제19 항에 있어서,
상기 제1 자성 홀더 기판은 θ_E<θ_M가 만족되도록 상기 제1 자성 홀더 기판을 회전 시키고,
상기 θ_E은 상기 제1 자성부에 의해 생성되는 상기 자계의 이로전(erosion) 각도이고, 상기 θ_M은 상기 제1 자성부로부터 상기 제어 애노드를 연결시키는 가상선과 상기 제1 자성 홀더 기판들과 수직한 법선이 이루는 각도로 정의되는 기준 각도 인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.