KR20190077575A - 기판 상으로의 층 증착을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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존 디. 부쉬
프랭크 쉬나펜베르거
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본 개시내용은 기판(10) 상으로의 층 증착을 위한 장치(100)를 제공한다. 장치(100)는 진공 챔버(101); 진공 챔버(101) 내의 적어도 하나의 스퍼터 소스(110) ― 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)는 회전가능 원통형 캐소드(112), 및 회전가능 원통형 캐소드(112) 내의 자석 조립체(114)를 포함하고, 자석 조립체(114)는 제1 회전 축(115)을 중심으로 회전가능함 ―; 자석 조립체(114)의 각도를, 제1 회전 축(115)을 중심으로 하는 자석 조립체(114)의 회전에 의해, 기판(10)에 수직인 평면에 대하여 조정하도록 구성된 제어기(120); 및 층 증착 프로세스 동안, 기판(10)과 적어도 하나의 스퍼터 소스(110) 중 적어도 하나를 본질적으로 연속적으로 선형 이동시키도록 구성된 구동 어레인지먼트(130)를 포함한다.

Description

기판 상으로의 층 증착을 위한 장치 및 방법
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 기판 상으로의 층 증착을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 본질적으로 연속적인 기판 흐름을 제공하는 인-라인 증착 장치 내의 기판 상으로의 층 증착에 관한 것이다.
[0002] 기판 상에 재료를 증착하기 위한 여러 방법들이 알려져 있다. 예컨대, 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 내부에 위치되어 있는 장치 또는 프로세싱 챔버에서 수행될 수 있다. 증착 재료가 장치에 제공된다. 복수의 재료들, 이를테면 금속들(그 산화물들, 질화물들, 또는 탄화물들을 또한 포함함)은 기판 상으로의 증착을 위해 사용될 수 있다. 코팅된 재료들은 여러 애플리케이션들에서 그리고 여러 기술 분야들에서 사용될 수 있다. 예컨대, 디스플레이들을 위한 기판들은, 예컨대 기판 상에 박막 트랜지스터(TFT)들을 형성하기 위해, 물리 기상 증착(PVD) 프로세스, 이를테면 스퍼터링 프로세스에 의해 코팅될 수 있다.
[0003] 새로운 디스플레이 기술들의 개발 및 더 큰 디스플레이 사이즈들로의 경향으로 인해, 예컨대 전기 특성들 및/또는 광학 특성들에 대하여, 개선된 성능을 제공하는 디스플레이들에서 사용되는 층들 또는 막에 대한 요구가 계속되고 있다. 예컨대, 증착되는 층들의 균일성, 이를테면 균일한 두께 및 균일한 재료 성분 분포가 유익하다. 이는 특히, 예컨대 박막 트랜지스터(TFT)들을 형성하는 데 사용될 수 있는 얇은 층들에 적용된다. 상기된 바를 고려하여, 개선된 균일성을 갖는 층들을 증착하는 것이 유익하다.
[0004] 상기된 바를 고려하여, 본 기술분야의 문제들 중 적어도 일부를 극복하는, 기판 상으로의 층 증착을 위한 새로운 장치들 및 방법들이 유익하다. 본 개시내용은 특히, 증착되는 층의 특성들을 개선 및/또는 조정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[0005] 상기된 바를 고려하여, 기판 상으로의 층 증착을 위한 장치 및 방법이 제공된다. 본 개시내용의 추가적인 양상들, 이익들, 및 특징들은 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부 도면들로부터 명백하다.
[0006] 본 개시내용의 양상에 따르면, 기판 상으로의 층 증착을 위한 장치가 제공된다. 장치는 진공 챔버; 진공 챔버 내의 적어도 하나의 스퍼터 소스 ― 적어도 하나의 스퍼터 소스는 회전가능 원통형 캐소드, 및 회전가능 원통형 캐소드 내의 자석 조립체를 포함하고, 자석 조립체는 제1 회전 축을 중심으로 회전가능함 ―; 자석 조립체의 각도를, 제1 회전 축을 중심으로 하는 자석 조립체의 회전에 의해, 기판에 수직인 평면에 대하여 조정하도록 구성된 제어기; 및 층 증착 프로세스 동안, 기판 및/또는 적어도 하나의 스퍼터 소스를 본질적으로 연속적으로 선형 이동시키도록 구성된 구동 어레인지먼트를 포함한다.
[0007] 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 기판 상으로의 층 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 스퍼터 소스의 자석 조립체의 각도를, 제1 회전 축을 중심으로 하는 자석 조립체의 회전에 의해, 기판에 수직인 평면에 대하여 조정하는 단계, 및 층 증착 프로세스 동안, 기판 및/또는 적어도 하나의 스퍼터 소스를 이동시키는 단계를 포함하며, 여기서, 기판 및/또는 적어도 하나의 스퍼터 소스의 이동은 본질적으로 연속적인 선형 이동이다.
[0008] 실시예들은 또한, 개시되는 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이고, 그리고 각각의 설명되는 방법 양상을 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이들 방법 양상들은 하드웨어 컴포넌트들에 의해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이들 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 게다가, 본 개시내용에 따른 실시예들은 또한, 설명되는 장치를 동작시키기 위한 방법들에 관한 것이다. 설명되는 장치를 동작시키기 위한 방법들은 장치의 모든 각각의 기능을 수행하기 위한 방법 양상들을 포함한다.
[0009] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이고, 아래에서 설명된다.
도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상으로의 층 증착을 위한 장치의 개략도를 도시한다.
도 2는 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른, 기판 상으로의 층 증착을 위한 장치의 개략도를 도시한다.
도 3은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 스퍼터 소스 및 기판의 개략도를 도시한다.
도 4는 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른, 스퍼터 소스 및 기판의 개략도를 도시한다.
도 5는 본원에서 설명되는 더 추가적인 실시예들에 따른, 스퍼터 소스들 및 기판의 개략도를 도시한다.
도 6a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 인-라인 증착 장치의 개략도를 도시한다.
도 6b는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 스퍼터 소스들의 어레인지먼트의 개략도를 도시한다.
도 7은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상으로의 층 증착을 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
[0010] 이제, 본 개시내용의 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이고, 그 다양한 실시예들의 하나 이상의 예들이 도면들에 예시된다. 도면들의 아래의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 각각의 예는 본 개시내용의 설명으로서 제공되고, 본 개시내용의 제한으로서 의도되지 않는다. 추가로, 일 실시예의 부분으로서 예시 또는 설명되는 특징들은 더 추가적인 실시예를 생성하기 위해 다른 실시예들과 함께 또는 다른 실시예들에 대해 사용될 수 있다. 본 설명이 그러한 변형들 및 변화들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0011] 새로운 디스플레이 기술들의 개발 및 더 큰 디스플레이 사이즈들로의 경향으로 인해, 예컨대 전기 특성들 및/또는 광학 특성들에 대하여, 개선된 성능을 제공하는 디스플레이들에서 사용되는 층들 또는 막에 대한 요구가 계속되고 있다. 예컨대, 증착되는 층들의 균일성, 이를테면 균일한 두께 및 균일한 재료 성분 분포가 유익하다.
[0012] 본 개시내용은 증착 장치 내의 회전가능 원통형 캐소드 내에 이동가능 자석 조립체를 통합시키며, 그 증착 장치에서, 기판 및/또는 스퍼터 소스는 본질적으로 연속적인 선형 이동을 수행한다. 기판에 대한 자석 조립체의 각도는, 증착되는 층의 속성들 또는 특성들, 및/또는 층 증착 프로세스의 특성들이 조정될 수 있도록, 조정된다.
[0013] 본원에서 설명되는 실시예들은, 예컨대 디스플레이 제조를 위한 대면적 기판들 상의 증발을 위해 활용될 수 있다. 구체적으로, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 구조들 및 방법들이 제공되는 캐리어들 또는 기판들은 대면적 기판들이다. 예컨대, 대면적 기판 또는 캐리어는, 약 0.67 m2 기판들(0.73 x 0.92 m)에 대응하는 GEN 4.5, 약 1.4 m2 기판들(1.1 m x 1.3 m)에 대응하는 GEN 5, 약 4.29 m2 기판들(1.95 m x 2.2 m)에 대응하는 GEN 7.5, 약 5.7 m2 기판들(2.2 m x 2.5 m)에 대응하는 GEN 8.5, 또는 심지어, 약 8.7 m2 기판들(2.85 m x 3.05 m)에 대응하는 GEN 10일 수 있다. GEN 11 및 GEN 12와 같은 한층 더 큰 세대들 및 대응하는 기판 면적들이 유사하게 구현될 수 있다.
[0014] 도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판(10) 상으로의 층 증착을 위한 장치(100)의 개략도를 도시한다.
[0015] 장치(100)는 진공 챔버(101), 그 진공 챔버(101) 내의 적어도 하나의 스퍼터 소스(110), 및 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 일부 동안, 기판(10) 및/또는 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)를 본질적으로 연속적으로 선형 이동시키도록 구성된 구동 어레인지먼트(130)를 포함한다. 층 증착 프로세스는 프로세스 동안 기판(10) 상에 층이 증착되는 프로세스로서 정의될 수 있다. 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)는 회전가능 원통형 캐소드(112), 및 그 회전가능 원통형 캐소드(112) 내의 자석 조립체(114)를 포함한다. "자석 요크(magnet yoke)"라고 또한 지칭될 수 있는 자석 조립체(114)는 제1 회전 축(115)을 중심으로 회전가능하다. 장치(100)는 제어기(120)를 더 포함하며, 그 제어기(120)는 자석 조립체(114)의 각도를, 제1 회전 축(115)을 중심으로 하는 자석 조립체(114)의 회전에 의해, 기판(10)에 수직인 평면에 대하여 조정하도록 구성된다. 도 1의 예에서, 각도는 약 0°이다. 제1 회전 축(115)은 기판(10)에 본질적으로 평행할 수 있다.
[0016] 장치(100)는 제1 회전 축(115)을 중심으로 자석 조립체(114)를 회전시키기 위한 구동부 또는 모터를 포함할 수 있다. 구동부 또는 모터는 회전가능 원통형 캐소드(112)에 포함될 수 있거나, 또는 회전가능 원통형 캐소드(112)에 연관된 엔드 블록(end block)에 포함될 수 있다. 일부 구현들에 따르면, 엔드 블록은 회전가능 원통형 캐소드(112)의 일부인 것으로 고려될 수 있다.
[0017] 회전가능 원통형 캐소드(112)는 제2 회전 축을 중심으로 회전가능할 수 있다. 제2 회전 축은 자석 조립체(114)가 중심으로 하여 회전되는 제1 회전 축(115)과 일치할 수 있거나 또는 그 제1 회전 축(115)과 동일할 수 있다. 회전가능 원통형 캐소드(112)는 층 증착 프로세스 동안 제2 회전 축을 중심으로 회전될 수 있다. 회전가능 원통형 캐소드(112) 및 자석 조립체(114)는 서로 독립적으로 각각의 회전 축을 중심으로 회전가능하다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 자석 조립체(114)의 제1 회전 축(115)은 본질적인 수직 회전 축일 수 있고, 그리고/또는 회전가능 원통형 캐소드(112)의 제2 회전 축은 본질적인 수직 회전 축일 수 있다.
[0018] 회전가능 원통형 캐소드(112)는 타겟을 포함할 수 있다. 회전가능 원통형 캐소드(112)는 또한 "회전가능 타겟"이라고 지칭될 수 있다. 타겟의 재료는, 알루미늄, 실리콘, 탄탈럼, 몰리브덴, 니오븀, 티타늄, 구리, 은, 아연, MoW, ITO, IZO, and IGZO로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 재료는 타겟에서 고체 상으로 존재한다. 에너제틱(energetic) 입자들로 회전가능 원통형 캐소드(112) 또는 회전가능 타겟에 충격을 가함으로써, 타겟 재료, 즉 증착 재료의 원자들이 회전가능 원통형 캐소드(112) 또는 회전가능 타겟으로부터 축출되고, 플라즈마 구역(2) 내로 공급된다. 반응성 스퍼터링 프로세스에서, 하나 이상의 프로세스 가스들, 예컨대 산소와 질소 중 적어도 하나가 플라즈마 구역(2)에 공급될 수 있다. 반응성 스퍼터링 프로세스들은 프로세스들 동안 프로세스 분위기 하에서 재료가 스퍼터링되는 증착 프로세스들이다. 예로서, 프로세스 분위기는, 증착 재료의 산화물 또는 질화물을 함유하는 층 또는 재료를 증착하기 위해, 하나 이상의 프로세스 가스들, 이를테면 산소와 질소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[0019] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 플라즈마 구역(2)은, 자석 조립체(114)의 회전에 의해, 회전 축, 이를테면 제1 회전 축(115)을 중심으로 회전될 수 있다. 일부 실시예들에서, 회전 축들을 중심으로 하는 플라즈마 구역(2)의 회전은 제1 회전 축(115)을 중심으로 하는 자석 조립체(114)의 회전을 포함한다. 특히, 자석 조립체(114)의 회전은 제1 회전 축(115)을 중심으로 하는 플라즈마 구역(2)의 회전을 제공한다. 플라즈마 구역(2)의 회전 속도는 자석 조립체(114)의 회전 속도를 조정함으로써 조정될 수 있다.
[0020] 자석 조립체(114)는 회전가능 원통형 캐소드(112)에 제공된다. 자석 조립체(114)를 갖는 회전가능 원통형 캐소드(112)는 층들의 증착을 위한 마그네트론 스퍼터링을 제공할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "마그네트론 스퍼터링"은 마그네트론, 즉 자석 조립체(114), 즉 자기장을 생성할 수 있는 유닛을 사용하여 수행되는 스퍼터링을 지칭한다. 그러한 자석 조립체는 하나 이상의 영구 자석들로 구성될 수 있다. 이들 영구 자석들은, 회전가능 원통형 캐소드(112)의 표면 아래에 생성되는 생성된 자기장 내에 자유 전자들이 포획되도록 하는 방식으로, 예컨대 회전가능 원통형 캐소드(112) 또는 회전가능 타겟 내에서, 타겟의 타겟 재료 뒤에 배열될 수 있다. 영구 자석들이 타겟의 타겟 재료 뒤에 배열되는 것은, 플라즈마 구역(2)이 프로세싱 구역 또는 기판(10) 쪽으로 지향될 때, 타겟 재료가 영구 자석들과 프로세싱 구역 또는 기판(10) 사이에 제공되는 어레인지먼트로서 이해된다. 다시 말하면, 플라즈마 구역(2)이 프로세싱 구역 또는 기판(10) 쪽으로 지향될 때, 프로세싱 구역 또는 기판(10)이 영구 자석들에 직접적으로 노출되는 것이 아니라, 영구 자석들과 프로세싱 구역 또는 기판(10) 사이에 타겟이 개재되어 있다.
[0021] 증착 재료는 플라즈마 구역(2)에 제공된다. 예로서, 회전가능 원통형 캐소드(112)의 자석 조립체(114)는 개선된 스퍼터링 조건들을 위해 플라즈마를 한정하는 데 활용될 수 있다. 일부 구현들에서, 플라즈마 구역(2)은 회전가능 원통형 캐소드(112)에 의해 제공되는 스퍼터링 플라즈마 또는 스퍼터링 플라즈마 구역으로서 이해될 수 있다. 플라즈마 한정은 또한, 기판(10) 상에 증착될 재료의 입자 분포를 조정하기 위해 활용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 구역(2)은 타겟으로부터 축출 또는 방출된 타겟 재료(증착 재료)의 원자들을 포함하는 구역에 대응한다.
[0022] 일부 구현들에서, 플라즈마 구역(2)은 회전가능 원통형 캐소드(112)의 원주 방향으로 연장된다. 예로서, 플라즈마 구역(2)은 원주 방향으로 회전가능 원통형 캐소드(112)의 전체 원주에 걸쳐 연장되지는 않는다. 일부 실시예들에 따르면, 플라즈마 구역(2)은 회전가능 원통형 캐소드(112)의 전체 원주의 3분의 1 미만, 그리고 구체적으로는 4분의 1 미만에 걸쳐 연장된다. 자석 조립체(114)의 회전 포지션에 의해 제공 또는 정의되는, 플라즈마 구역(2)의 회전 포지션에 기초하여, 플라즈마 구역(2)은 프로세싱 구역을 향할 수 있거나, 또는 플라즈마 구역(2)은 프로세싱 구역을 향하지 않을 수 있다(프로세싱 구역으로 지향되지 않음).
[0023] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 회전가능 원통형 캐소드(112)는 DC 전력 공급부(118)에 연결될 수 있고, 그에 따라, 하나 이상의 애노드들(116)을 사용하여 DC 스퍼터링으로서 스퍼터링이 실시될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 회전가능 원통형 캐소드는 AC 전력 공급부(미도시)에 연결될 수 있고, 그에 따라, 회전가능 원통형 캐소드는, 예컨대 MF(middle frequency) 스퍼터링, RF(radio frequency) 스퍼터링 등을 위해, 교번 방식으로 바이어싱될 수 있다.
[0024] 일부 실시예들에 따르면, 구동 어레인지먼트(130)는 층 증착 프로세스의 지속기간 중 적어도 일부 동안, 기판(10)을 본질적으로 연속적으로 선형 이동시키도록 구성된다. 특히, 구동 어레인지먼트(130)는 층 증착 프로세스 동안, 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)를 지나게 기판(10)을 본질적으로 연속적으로 선형 이동시키도록 구성될 수 있다. 예로서, 구동 어레인지먼트(130)는 운송 방향(1)으로 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)를 지나게 기판(10)을 이동시키도록 구성될 수 있다. 장치(100)는 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)를 지나는 본질적으로 연속적인 기판 흐름을 제공하도록 구성된 인-라인 증착 장치 또는 시스템일 수 있다. 다시 말하면, 연속적인 기판 흐름을 제공하기 위해, 복수의 연속하는 기판들이 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)를 지나서 본질적으로 연속적으로 이동할 수 있다.
[0025] 본 개시내용의 전체에 걸쳐 이해되는 바와 같이, "본질적으로 연속적인 이동"이라는 용어는 비-정지(non-stationary) 경우를 지칭하며, 여기서, 기판(10)은 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 일부 동안 이동된다. 다시 말하면, 기판(10)은, 기판(10) 상에 층이 증착되는 동안, 운송 방향(1)을 따라 이동 또는 진행한다. "본질적으로"라는 단어는 기판 속도가 일정하지 않은 경우들을 고려할 것이다. 예로서, 속도는 변화될 수 있고, 심지어 단시간 동안 제로(zero)일 수도 있다. 그렇지만, 운송 방향(1)으로의 기판(10)의 순 이동(net movement)이 존재한다.
[0026] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 기판(10)의 본질적으로 연속적인 선형 이동은, 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 50% 동안, 구체적으로는 지속기간의 적어도 75% 동안, 그리고 더 구체적으로는 지속기간의 적어도 90% 동안 제공된다. 예로서, 기판(10)의 본질적으로 연속적인 선형 이동은 층 증착 프로세스의 본질적으로 전체 지속기간 동안 제공된다. 층 증착 프로세스의 지속기간은 개별 기판 상에 층을 증착하는 데 걸리는 시간으로서 정의될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 기판 속도는, 적어도 0.005 m/min, 구체적으로는 적어도 0.01 m/min, 그리고 더 구체적으로는 적어도 1 m/min일 수 있다. 예로서, 기판 속도는, 0.005 m/min 내지 15 m/min의 범위, 구체적으로는 0.01 m/min 내지 10 m/min의 범위, 더 구체적으로는 1 m/min 내지 3 m/min의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판 속도는 층 증착 프로세스 동안 본질적으로 일정하다.
[0027] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 장치(100)는 진공 챔버(101)를 통해 연장되는 하나 이상의 선형 운송 경로들 또는 운송 트랙들을 포함한다. 본 개시내용의 전체에 걸쳐 사용되는 바와 같이, "트랙"이라는 용어는, 기판(10), 또는 기판(10)이 상부에 포지셔닝된 캐리어(20)를 수용 또는 지지하는 공간 또는 디바이스로서 정의될 수 있다. 예로서, 트랙은 기계적으로(예컨대, 롤러들을 사용하여) 또는 비접촉식으로(예컨대, 자기장들 및 각각의 자기력들을 사용하여) 캐리어(20)를 수용 또는 지지할 수 있다.
[0028] 구동 어레인지먼트(130)는 운송 방향(1)으로 하나 이상의 선형 운송 경로들 또는 운송 트랙들을 따라 기판(10) 또는 캐리어(20)를 운송하도록 구성될 수 있다. 예로서, 구동 어레인지먼트(130)는 운송 방향(1)으로 캐리어(20)를 수송하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 구동 어레인지먼트(130)는 하나 이상의 선형 운송 경로들 또는 운송 트랙들을 따라 캐리어(20)를 비접촉식으로 이동시키도록 구성된 자기 구동 시스템일 수 있다.
[0029] 캐리어(20)는, 예컨대 층 증착 프로세스 동안, 기판(10)을 지지하도록 구성된다. 캐리어(20)는 플레이트 또는 프레임을 포함할 수 있고, 그 플레이트 또는 프레임은, 예컨대, 플레이트 또는 프레임에 의해 제공되는 지지 표면을 사용하여 기판(10)을 지지하도록 구성된다. 선택적으로, 캐리어(20)는 플레이트 또는 프레임에 기판을 홀딩하도록 구성된 하나 이상의 홀딩 디바이스들(미도시)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 홀딩 디바이스들은 기계, 정전기, 전기역학(반 데르 발스), 전자기 디바이스들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예로서, 하나 이상의 홀딩 디바이스들은 기계 및/또는 자기 클램프들일 수 있다.
[0030] 일부 구현들에서, 캐리어(20)는 정전 척(E-척)을 포함하거나 또는 정전 척(E-척)이다. E-척은 기판(10)을 상부에 지지하기 위한 지지 표면을 가질 수 있다. 일 실시예에서, E-척은 전극들이 내부에 매립된 유전체 바디를 포함한다. 유전체 바디는 유전체 재료, 바람직하게는 고 열 전도도 유전체 재료, 이를테면 열분해 붕소 질화물, 알루미늄 질화물, 실리콘 질화물, 알루미나, 또는 등가 재료로 제작될 수 있다. 전극들은 척킹력을 제어하기 위해 전극들에 전력을 제공하는 전력 소스에 커플링될 수 있다. 척킹력은 지지 표면 상에 기판(10)을 고정시키기 위해 기판(10) 상에 작용하는 정전기력이다.
[0031] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 기판(10)은, 예컨대 층 증착 프로세스 동안 그리고/또는 진공 챔버(101)를 통하는 기판(10)의 운송 동안, 실질적인 수직 배향으로 있다. 본 개시내용의 전체에 걸쳐 사용되는 바와 같이, "실질적인 수직"은, 특히 예컨대 기판 배향을 나타내는 경우에, 수직 방향 또는 배향으로부터의 ± 20° 이하, 예컨대 ± 10° 이하의 편차를 허용하는 것으로 이해된다. 이러한 편차는, 예컨대, 수직 배향으로부터 약간의 편차를 갖는 기판 지지부 또는 캐리어가 기판 포지션을 더 안정적이게 할 수 있거나, 또는 하방을 향하는 기판 배향이 증착 동안 기판 상으로의 입자들을 한층 더 양호하게 감소시킬 수 있기 때문에, 제공될 수 있다. 그렇지만, 예컨대 층 증착 프로세스 동안의 기판 배향은 실질적으로 수직인 것으로 고려되고, 이는 ± 20° 이하의 수평인 것으로 고려될 수 있는 수평 기판 배향과 상이한 것으로 고려된다.
[0032] 구체적으로, 본 개시내용의 전체에 걸쳐 사용되는 바와 같이, "수직 방향" 또는 "수직 배향"과 같은 용어들은 "수평 방향" 또는 "수평 배향"과 구별하기 위한 것으로 이해된다. 수직 방향은 중력에 실질적으로 평행할 수 있다.
[0033] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 장치(100)는 기판(들) 상으로의 동적 스퍼터 증착, 특히 동적 수직 스퍼터 증착을 위해 구성된 인-라인 증착 장치이다. 층 증착 프로세스는 동적 층 증착 프로세스일 수 있다. 동적 스퍼터 증착 프로세스는, 층 증착 프로세스가 실시되는 동안 기판(10)이 운송 방향(1)을 따라 프로세싱 영역을 통해 이동되는 스퍼터 증착 프로세스로서 이해될 수 있다. 다시 말하면, 기판(10)은 층 증착 프로세스 동안 정지되어 있지 않다.
[0034] 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 인-라인 증착 장치 또는 동적 증착 장치는 기판(10), 예컨대 대면적 기판, 이를테면 직사각형 유리 플레이트의 균일한 프로세싱을 제공한다. 프로세싱 툴들, 이를테면 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)는 주로 하나의 방향(예컨대, 수직 방향(2))으로 연장되고, 기판(10)은 제2의 상이한 방향(예컨대, 수평 방향일 수 있는 운송 방향(1))으로 이동된다.
[0035] 인-라인 증착 장치 또는 동적 증착 장치는, 하나의 방향의 프로세싱 균일성, 예컨대 층 균일성이, 기판(10)을 일정한 속도로 이동시키고 적어도 하나의 스퍼터 소스들을 안정적이게 유지하는 능력에 의해 제한된다는 이점을 갖는다. 층 증착 프로세스는 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)를 지나는 기판(10)의 이동에 의해 결정될 수 있다. 인-라인 증착 장치의 경우, 증착 영역 또는 프로세싱 영역은, 예컨대 대면적 직사각형 기판을 프로세싱하기 위한 본질적인 선형 영역일 수 있다. 프로세싱 영역은 적어도 하나의 스퍼터 소스로부터 증착 재료가 영역 내로 축출되어 기판(10) 상에 증착되는 영역일 수 있다. 그와 대조적으로, 정지식 증착 장치의 경우, 증착 영역 또는 프로세싱 영역은 기판(10)의 영역에 기본적으로 대응할 것이다.
[0036] 일부 구현들에서, 정지식 증착 장치와 비교하는 경우, 동적 증착을 위한 인-라인 증착 장치의 추가적인 차이는, 장치(100)가 상이한 영역들을 갖는 하나의 단일 진공 챔버를 가질 수 있다는 사실에 의해 나타날 수 있고, 여기서, 진공 챔버는 진공 챔버의 하나의 영역을 진공 챔버의 다른 영역에 대해 진공 기밀 밀봉하기 위한 디바이스들을 포함하지 않는다. 그와 대조적으로, 정지식 증착 장치는 제1 진공 챔버 및 제2 진공 챔버를 가질 수 있는데, 그 제1 진공 챔버 및 제2 진공 챔버는, 예컨대 밸브들을 사용하여 서로에 대하여 진공 기밀 밀봉될 수 있다.
[0037] 도 2는 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른, 기판(10) 상으로의 층 증착을 위한 장치(200)의 개략도를 도시한다. 장치(200)는 도 1에 대하여 설명된 장치와 유사하고, 유사한 또는 동일한 양상들의 설명은 반복되지 않는다.
[0038] 장치(200)는 진공 챔버(101), 그 진공 챔버(101) 내의 적어도 하나의 스퍼터 소스(210), 및 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 일부 동안, 적어도 하나의 스퍼터 소스(210)를 본질적으로 연속적으로 선형 이동시키도록 구성된 구동 어레인지먼트(230)를 포함한다. 구동 어레인지먼트(230)는 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 일부 동안, 기판(10)을 지나게 적어도 하나의 스퍼터 소스(210)를 본질적으로 연속적으로 선형 이동시키도록 구성될 수 있다. 특히, 구동 어레인지먼트(230)는, 운송 방향(1)으로 기판(10)을 지나게, 적어도 하나의 스퍼터 소스(210), 그리고 특히, 자석 조립체(114)가 내부에 포지셔닝되어 있는 회전가능 원통형 캐소드(112), 그리고 선택적으로는 애노드(116)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 예로서, 구동 어레인지먼트(230)는 운송 방향(1)으로 회전가능 원통형 캐소드(112), 자석 조립체(114), 및 선택적으로는 애노드(116)를 동기적으로(synchronously) 이동시키도록 구성될 수 있다.
[0039] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 스퍼터 소스(210)의 본질적으로 연속적인 선형 이동은, 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 50% 동안, 구체적으로는 지속기간의 적어도 75% 동안, 그리고 더 구체적으로는 지속기간의 적어도 90% 동안 제공된다. 예로서, 적어도 하나의 스퍼터 소스(210)의 본질적으로 연속적인 선형 이동은 층 증착 프로세스의 본질적으로 전체 지속기간 동안 제공된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 스퍼터 소스(210)의 속도는, 적어도 0.005 m/min, 구체적으로는 적어도 0.01 m/min, 그리고 더 구체적으로는 적어도 1 m/min일 수 있다. 예로서, 적어도 하나의 스퍼터 소스(210)의 속도는, 0.005 m/min 내지 15 m/min의 범위, 구체적으로는 0.01 m/min 내지 10 m/min의 범위, 구체적으로는 1 m/min 내지 3 m/min의 범위, 그리고 더 구체적으로는 0.01 m/min 내지 1 m/min의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 스퍼터 소스(210)의 속도는 층 증착 프로세스 동안 본질적으로 일정하다.
[0040] 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)가 정지되어 있는 동안의 기판(10)의 이동을 도 1의 예가 예시하고, 기판(10)이 정지되어 있는 동안의 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)의 이동을 도 2의 예가 예시하지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 특히, 적어도 하나의 스퍼터 소스(110)와 기판(10) 둘 모두는, 상대 이동일 수 있는 본질적으로 연속적인 선형 이동을 제공하기 위해, 각각의 선형 이동들로 서로에 대하여 이동될 수 있다.
[0041] 도 3은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 스퍼터 소스 및 기판(10)의 개략도를 도시한다. 도 4는 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른, 스퍼터 소스 및 기판(10)의 개략도를 도시한다.
[0042] 장치는 제어기를 포함하며, 그 제어기는, 제1 회전 축(115)을 중심으로 하는 자석 조립체(114)의 회전에 의해, 기판(10)에 수직인 평면(301)에 대하여 자석 조립체(114)의 각도를 조정하도록 구성된다. 평면(301)은 제1 회전 축(115)에 평행하고, 기판(10)에 대하여 수직이며, 특히, 층 증착 프로세스 동안 상부에 층이 증착되는 기판 표면에 대하여 수직이다. 제1 회전 축(115)은 평면(301)에 놓여 있을 수 있다.
[0043] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 제어기는 제1 회전 축(115)을 중심으로 제1 방향(3) 및/또는 그 제1 방향(3)과 대향하는 제2 방향(4)으로 자석 조립체(114)를 회전시키도록 구성된다. 제1 방향(3)은 시계 방향일 수 있고, 제2 방향(4)은 반시계 방향일 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다.
[0044] 도 3의 예에서, 평면(301)에 대한 자석 조립체(114)의 각도는 0°이다. 다시 말하면, 자석 조립체(114) 및/또는 플라즈마 구역(2)은 평면(301)에 대하여 실질적으로 대칭적이다. 도 4의 예에서, 평면(301)에 대한 자석 조립체(114)의 각도는 0° 초과이다. 각도는 자석 조립체(114) 및/또는 플라즈마 구역(2)의 대칭 평면(302)과 평면(301) 사이에서 정의될 수 있다. 각도는, 0° 내지 80°의 범위, 구체적으로는 10° 내지 45°의 범위, 그리고 더 구체적으로는 10° 내지 20°의 범위에 있을 수 있다.
[0045] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 제어기는, 기판(10) 상에 증착될 층의 하나 이상의 층 특성들, 및/또는 층 증착 프로세스의 하나 이상의 스퍼터 특성들, 및/또는 층 증착 프로세스의 프로세스 제어 파라미터들에 기초하여, 기판(10)에 수직인 평면(301)에 대하여 자석 조립체(114)의 각도를 조정하도록 구성된다.
[0046] 하나 이상의 층 특성들은, 층 두께, 층 균질성(homogeneity), 층 구조, 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 하나 이상의 스퍼터 특성들은, 이온 충격 속성들, 타겟 부식(erosion), 기판 온도, 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 하나 이상의 프로세스 제어 파라미터들은, 스퍼터 전력, 프로세스 압력, 반응성 가스들의 부분 압력, 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 프로세스 제어 파라미터들은, 층 속성들을 최적화하기 위해, 자석 각도에 따라 변화될 수 있다.
[0047] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 자석 조립체(114)는 층 증착 프로세스 동안 정지되어 있을 수 있거나 또는 이동(즉, 회전)할 수 있다. 예로서, 정지 경우에서, 제어기는 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 일부 동안 자석 조립체(114)를 정지된 상태로 유지하도록 구성될 수 있다. 자석 조립체(114)는 증착 동안, 본질적으로 고정된 각도로 세팅될 수 있으며, 여기서, 각도는, 예컨대 특정 층 속성 및/또는 스퍼터 특성을 최적화하기 위해 선택될 수 있다. 예컨대, 도 3에 예시된 바와 같은 각도 0°(기판(10)에 수직임)는, 특정 원하는 속성들을 갖는 층들을 증착하기 위해, 이온 충격 및/또는 다른 스퍼터 특성을 최대화할 수 있다. (즉, 도 4에 예시된 바와 같이 운송 방향(1)과 대향하는 방향을 포인팅하거나 또는 운송 방향(1)으로 포인팅하는) 음 또는 양의 방향의 더 넓은 각도는, 상이한 원하는 속성들을 갖는 막들을 생성하기 위해, 이온 충격 및/또는 다른 스퍼터 특성들을 감소시킬 수 있다. 각도는 층 증착 프로세스가 시작되기 전에 조정될 수 있다. 자석 조립체(114)는, 상기 기판(10)에 걸쳐, 본질적으로 일정한 각도로 기판(10) 상에 스퍼터링하기 위해, 본질적으로 고정된 각도(이 각도는 기판에 수직인 평면에 대하여 0 초과일 수 있음)로 유지될 수 있다.
[0048] 다른 예에서, 제어기는 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 일부 동안, 제1 방향(3) 및/또는 제2 방향(4)으로 자석 조립체(114)를 이동시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 자석 조립체(114)는, 또 다른 상이한 타입의 층 속성들을 획득하기 위해, 선택된 범위의 각도들에 걸쳐, 진동 회전 운동으로 왔다갔다 회전 또는 워블링(wobble)될 수 있다. 진동 회전 운동은 도 5에 대하여 더 설명된다. 이는, 고정된 자석 조립체를 이용하여 달성될 수 없는 균질화 효과들 또는 다른 속성들을 제공할 수 있다. 증착 동안 이동하는 자석 조립체의 경우에서, 프로세스 제어 파라미터들은 자석 조립체(114)의 각도와 함께 조정 또는 변화될 수 있다. 예컨대, 스퍼터 전력, 프로세스 압력, 반응성 가스들의 부분 압력, 또는 다른 파라미터들이, 원하는 막 속성들을 더 최적화하기 위해, 자석 조립체(114)의 각도에 따라 변화될 수 있다.
[0049] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 자석 조립체(114)의 각도는, 예컨대 타겟 부식을 보상하기 위해, 시간 경과에 따라 조정, 이를테면 점진적으로 조정될 수 있다.
[0050] 일부 구현들에서, 장치는 하나 이상의 애노드들(116)을 포함한다. 장치는 기판(10)에 수직인 평면(301)에 대하여 하나 이상의 애노드들(116)의 포지션을 변화시키도록 구성될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 애노드들(116)은 제3 회전 축을 중심으로 회전가능할 수 있으며, 그 제3 회전 축은 제1 회전 축(115)과 일치할 수 있거나 또는 제1 회전 축(115)과 동일할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제어기는 증착 프로세스 동안, 하나 이상의 애노드들(116) 및 자석 조립체(114)를 동기적으로 또는 비동기적으로 각각의 회전 축들을 중심으로 회전시키도록 구성될 수 있다. 예로서, 자석 조립체(114)에 대한 하나 이상의 애노드들(116)의 상대적인 배향 또는 포지션은, 자석 조립체(114)가 회전되는 경우에도, 실질적으로 변화되지 않은 상태로 유지될 수 있다. 다시 말하면, 자석 조립체(114)가 제1 회전 축(115)을 중심으로 특정 각도만큼 회전될 때, 하나 이상의 애노드들(116)이 또한, 제3 회전 축을 중심으로, 동일한 또는 유사한 각도만큼 회전된다. 하나 이상의 애노드들(116)을 사용하여, 기판(10)의 온도 및 전자 충격이 감소될 수 있다.
[0051] 추가적인 실시예들에 따르면, 하나 이상의 애노드들(116)은 제3 회전 축을 중심으로 회전가능할 수 있고, 증착 프로세스 동안 정지되어 있을 수 있다. 예로서, 자석 조립체(114)에 대한 하나 이상의 애노드들(116)의 상대적인 배향은, 자석 조립체(114)가 회전되는 경우, 변화될 수 있다. 일부 구현들에서, 제3 회전 축에 대한 하나 이상의 애노드들(116)의 회전 포지션, 및/또는 평면(301)에 대한 하나 이상의 애노드들(116)의 포지션은 증착 프로세스 동안 정지되어 있을 수 있다.
[0052] 도 4에 예시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 애노드들(116)은 제1 애노드 및 제2 애노드를 포함할 수 있다. 제1 애노드 및 제2 애노드는 회전가능 원통형 캐소드(112)의 대향 측들에 위치될 수 있다. 예로서, 제1 애노드 및 제2 애노드는, 평면(301), 대칭 평면(302), 자석 조립체(114), 및/또는 제1 회전 축(115)에 대하여 실질적으로 대칭적으로 포지셔닝될 수 있다.
[0053] 일부 구현들에서, 제1 애노드와 제2 애노드, 이를테면 제1 애노드와 제2 애노드의 중심들 또는 중점들을 연결하는 라인과 평면(301) 사이에 일정 각도가 제공될 수 있다. 라인은 제1 회전 축(115)을 통과할 수 있다. 각도는, 예컨대, 제3 회전 축을 중심으로 하는 제1 애노드 및 제2 애노드의 회전에 의해, 그리고/또는 예컨대 평면(301)에 평행한, 제1 애노드 및 제2 애노드의 변위에 의해, 증착 프로세스 전에, 증착 프로세스 동안에, 그리고/또는 증착 프로세스 후에 조정가능할 수 있다. 각도는, 0° 내지 90°의 범위, 구체적으로는 10° 내지 80°의 범위, 그리고 더 구체적으로는 10° 내지 45°의 범위에 있을 수 있다. 각도 0°는 제1 애노드와 제2 애노드를 연결하는 라인이 평면(301)에 평행한 경우, 즉, 기판(10) 또는 기판 표면에 수직인 경우를 지칭한다. 각도 90°는 제1 애노드와 제2 애노드를 연결하는 라인이 평면(301)에 수직인 경우, 즉, 기판(10) 또는 기판 표면에 평행한 경우를 지칭한다.
[0054] 도 5는 본원에서 설명되는 더 추가적인 실시예들에 따른, 스퍼터 소스들 및 기판(10)의 개략도를 도시한다.
[0055] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 스퍼터 소스는 제1 스퍼터 소스(510) 및 제2 스퍼터 소스(520)를 포함한다. 제어기는 제1 스퍼터 소스(510)의 자석 조립체(114)의 각도를 제2 스퍼터 소스(520)의 자석 조립체(114)의 각도와 상이하게 되게 조정하도록 구성될 수 있다. 예로서, 서로 인접한 2개 이상의 회전가능 원통형 캐소드들(112)의 경우에서, 자석 조립체들의 각도들은, 예컨대 층 속성들을 더 최적화하기 위해, 동일한 또는 상이한 각도들로 세팅될 수 있다.
[0056] 인접한 회전가능 원통형 캐소드들 내의 조립체들의 회전 포지션의 조정은: (i) 하나의 회전가능 원통형 캐소드에 의한 다른 회전가능 원통형 캐소드에 대한 영향을 오프셋(offset)하는 것; (ii) 회전가능 원통형 캐소드들 둘 모두의 긍정적인 효과들을 보강하는 것(예컨대, 회전가능 원통형 캐소드들 둘 모두로부터의 증착을 증착 구역의 하나의 영역 상으로 집중시키는 것); (iii) 상이한 결정 배향들 또는 다른 층 속성을 갖는 동일한 재료의 층상 구조를 생성하는 것; (iv) 서로 인접한 2개의 상이한 타겟 재료들의 상호 오염을 최소화하는 것 중 적어도 하나를 위해 사용될 수 있다.
[0057] 제1 스퍼터 소스(510)의 자석 조립체(114) 및 제2 스퍼터 소스(520)의 자석 조립체(114)는 층 증착 프로세스 동안 고정/정지되어 있을 수 있거나, 또는 이동/회전할 수 있다. 예로서, 제1 스퍼터 소스(510)의 자석 조립체(114)는 제1 회전 포지션(502)과 제2 회전 포지션(503) 사이에서 제1 회전 축(115)을 중심으로 제1 진동 회전 운동으로 이동될 수 있다. 제2 스퍼터 소스(520)의 자석 조립체(114)는 제3 회전 포지션(504)과 제4 회전 포지션(505) 사이에서 제1 회전 축(115)을 중심으로 제2 진동 회전 운동으로 이동될 수 있다. 제1 스퍼터 소스(510)의 자석 조립체(114)와 제2 스퍼터 소스(520)의 자석 조립체(114)는 동시에 회전될 수 있다. 예로서, 제1 스퍼터 소스(510)의 자석 조립체(114)와 제2 스퍼터 소스(520)의 자석 조립체(114)는 대향 또는 동일 회전 방향들, 이를테면 제1 방향 및/또는 제2 방향으로 동시에 회전된다.
[0058] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 제1 스퍼터 소스(510)의 제1 회전 축(115)에 대한, 제1 회전 포지션(502)과 제2 회전 포지션(503) 사이의 제1 각도는 1° 내지 180°의 범위에 있다. 제2 스퍼터 소스(520)의 제1 회전 축(115)에 대한, 제3 회전 포지션(504)과 제4 회전 포지션(505) 사이의 제2 각도는 1° 내지 180°의 범위에 있을 수 있다. 예로서, 제1 각도와 제2 각도 중 적어도 하나는 약 10도 이하("좁은 각도")이거나 또는 약 45도("넓은 각도")이다. 일부 구현들에서, 제1 각도 및 제2 각도는 실질적으로 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다.
[0059] "진동 회전 운동"이라는 용어는, 2개의 회전 포지션들 사이, 이를테면 제1 회전 포지션(502)과 제2 회전 포지션(503) 사이, 그리고 제3 회전 포지션(504)과 제4 회전 포지션(505) 사이의, 자석 조립체들의 회전 포지션의 (예컨대 시간에 대한) 반복적인 변화로서 이해될 수 있다. "진동 회전 운동"이라는 용어는 또한, 중심, 이를테면, 기판(10)의 표면에 수직이면서 각각의 제1 회전 축과 교차하는 라인 또는 평면(예컨대, 평면(301))에 대한, 자석 조립체들의 회전 포지션의 (예컨대 시간에 대한) 반복적인 변화로서 이해될 수 있다. 본 개시내용의 전체에 걸쳐 사용되는 바와 같은 "진동 회전 운동"이라는 용어는 또한, "워블링"이라고 지칭될 수 있다.
[0060] 일부 실시예들에서, 제1 진동 회전 운동 및 제2 진동 회전 운동은, 적어도 1/60 Hz, 구체적으로는 적어도 1/10 Hz, 그리고 더 구체적으로는 적어도 1 Hz의 주파수를 갖는다. 일부 구현들에서, 제1 진동 회전 운동 및 제2 진동 회전 운동은 5 Hz 미만의 주파수를 갖는다. 예로서, 제1 진동 회전 운동은 제1 주파수를 갖고, 제2 진동 회전 운동은 제2 주파수를 갖는다. 제1 주파수와 제2 주파수는 실질적으로 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다.
[0061] 진동 회전 운동들 동안, 플라즈마 구역들(2)은 기판(10)이 위치되어 있는 프로세싱 구역에 걸쳐 진동 운동으로 이동 또는 스위핑한다. 예로서, 제1 진동 회전 운동 및 제2 진동 회전 운동 동안, 기판(10) 상에 증착 재료가 증착된다.
[0062] 도 6a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 인-라인 증착 장치(600)의 개략도를 도시한다.
[0063] 인-라인 증착 장치(600)는 기판(10)의 프로세싱을 위한 프로세싱 구역을 갖는 진공 챔버(601)를 포함한다. 기판(10)은 하나 이상의 회전가능 원통형 캐소드들(612)의 어레이를 갖는 프로세싱 구역 내로 이동된다. 하나 이상의 회전가능 원통형 캐소드들(612) 각각은, 하나 이상의 회전가능 원통형 캐소드들(612)의 동작 동안 증착 재료가 공급되는 각각의 플라즈마 구역을 제공한다. 제어기는, 예컨대 층 증착 프로세스 전에 그리고/또는 층 증착 프로세스 동안, 하나 이상의 회전가능 원통형 캐소드들(612)의 자석 조립체들을 각각의 제1 회전 축들을 중심으로 회전시키도록 구성된다. 진공 챔버(601)는 또한, "프로세싱 챔버"라고 지칭될 수 있다.
[0064] 예시적으로, 내부에서 층들을 증착하기 위한 하나의 진공 챔버(601)가 도시된다. 진공 챔버(601)에 인접한 추가적인 진공 챔버들(603)이 제공될 수 있다. 진공 챔버(601) 내의 분위기, 이를테면 반응성 스퍼터링 프로세스를 위한 프로세스 분위기는, 예컨대 진공 챔버(601)에 연결된 진공 펌프들을 이용하여, 기술적 진공을 생성함으로써, 그리고/또는 진공 챔버(601) 내의 프로세싱 구역에 하나 이상의 프로세스 가스들을 삽입함으로써 제어될 수 있다. 하나 이상의 프로세스 가스들은 반응성 스퍼터링 프로세스를 위한 프로세스 분위기를 생성하기 위한 가스들을 포함할 수 있다. 진공 챔버(601) 내에는, 기판(10)을 상부에 갖는 캐리어(20)를 진공 챔버(601) 내외로 운송하기 위해 구동 어레인지먼트가 제공될 수 있다.
[0065] 하나 이상의 회전가능 원통형 캐소드들(612) 및 애노드들(616)은 DC 전력 공급부(628)에 전기적으로 연결될 수 있다. 기판(10) 상에 층을 형성하기 위한 스퍼터링은 DC 스퍼터링으로서 실시될 수 있다. 하나 이상의 회전가능 원통형 캐소드들(612)은, 스퍼터링 동안 전자들을 수집하기 위한 애노드들(616)과 함께, DC 전력 공급부(628)에 연결된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 하나 이상의 회전가능 캐소드들 중 적어도 하나는 대응하는 개별 DC 전력 공급부를 가질 수 있다.
[0066] 도 6a는 복수의 회전가능 원통형 캐소드들을 도시한다. 대면적 증착을 위한 애플리케이션들에 대해 특히, 진공 챔버(601) 내에 회전가능 원통형 캐소드들의 어레이가 제공될 수 있다. 일부 예들에서, 2개 이상의 회전가능 원통형 캐소드들이 제공된다. 예로서, 4개, 5개, 6개, 12개, 또는 한층 더 많은 회전가능 원통형 캐소드들이 제공될 수 있다.
[0067] 도 6b는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 스퍼터 소스들의 어레인지먼트를 도시한다. 이 어레인지먼트는 도 6a에 대하여 설명된 인-라인 증착 장치에서 채용될 수 있다.
[0068] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 스퍼터 소스는 2개 이상의 스퍼터 소스들이다. 제어기는 2개 이상의 스퍼터 소스들 중 적어도 일부 스퍼터 소스들의 자석 조립체들의 각도들을 상이하게 되게 조정하도록 구성될 수 있다. 특히, 어레인지먼트는 대칭적이지 않고 그리고/또는 밸런싱되지 않는다. 예로서, 2개 이상의 스퍼터 소스들은 기판(10)에 수직인 평면에 대하여 본질적으로 동일한 각도, 예컨대 제1 각도를 갖는 자석 조립체들을 갖는 하나 이상의 제1 스퍼터 소스들을 포함할 수 있다. 2개 이상의 스퍼터 소스들은 기판에 수직인 평면에 대하여 본질적으로 동일한 각도, 예컨대 제2 각도를 갖는 자석 조립체들을 갖는 하나 이상의 제2 스퍼터 소스들을 포함할 수 있다. 제1 각도와 제2 각도는 상이할 수 있다.
[0069] 도 6b의 예에서, 상측의 4개의 스퍼터 소스들(운송 방향(1)에 대하여 처음 4개의 스퍼터 소스들; "하나 이상의 제1 스퍼터 소스들")의 자석 조립체들의 각도들은 본질적으로 동일하다. 최하측의 스퍼터 소스(운송 방향(1)에 대하여 마지막에 있는 스퍼터 소스; "하나 이상의 제2 스퍼터 소스들")의 자석 조립체의 각도는 상이하다.
[0070] 일부 구현들에서, 제1 각도를 갖는 하나 이상의 제1 스퍼터 소스들을 사용하여 기판 상에 제1 재료 층이 증착될 수 있으며, 제2 각도를 갖는 하나 이상의 제2 스퍼터 소스들을 사용하여 기판 상에 제2 재료 층이 증착될 수 있다. 특히, 제1 재료 층은, 제1 방향을 향하는, 하나 이상의 제1 스퍼터 소스들의 플라즈마 구역들로 증착될 수 있으며, 제2 재료 층은, 제1 방향과 상이한 제2 방향을 향하는, 하나 이상의 제2 스퍼터 소스들의 플라즈마 구역들로 증착될 수 있다. 선택된 각도들은 층 속성들에 영향을 미칠 수 있다. 다시 말하면, 층 속성들은, 스퍼터 소스들의 자석 조립체들의 각도들, 이를테면 제1 각도 및 제2 각도를 조정 또는 제공함으로써 조정될 수 있다.
[0071] 도 7은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상의 층 증착을 위한 방법(700)의 흐름도를 도시한다. 방법(700)은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 층 증착을 위한 장치를 사용하여 구현될 수 있다.
[0072] 방법(700)은, 블록(710)에서, 스퍼터 소스의 자석 조립체의 각도를, 제1 회전 축을 중심으로 하는 자석 조립체의 회전에 의해, 기판에 수직인 평면에 대하여 조정하는 단계, 및 블록(720)에서, 층 증착 프로세스 동안 기판 및/또는 적어도 하나의 스퍼터 소스를 이동시키는 단계를 포함하며, 여기서, 기판 및/또는 적어도 하나의 스퍼터 소스의 이동은 본질적으로 연속적인 선형 이동이다.
[0073] 일부 실시예들에 따르면, 기판은 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 일부 동안 스퍼터 소스를 지나게 이동된다. 추가적인 실시예들에서, 스퍼터 소스는 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 일부 동안 기판을 지나게 이동된다. 더 추가적인 실시예들에서, 기판과 스퍼터 소스 둘 모두는 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 일부 동안 서로에 대하여 이동된다.
[0074] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 자석 조립체의 각도는 층 증착 프로세스 동안 본질적으로 일정하게 유지된다. 다시 말하면, 자석 조립체는 적소에 고정되어 있거나 또는 정지되어 있다. 각도는 증착 프로세스가 시작되기 전에 조정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 자석 조립체의 각도는 층 증착 프로세스 동안 변화된다. 다시 말하면, 자석 조립체는 층 증착 프로세스 동안 제1 회전 축을 중심으로 회전된다.
[0075] 일부 구현들에서, 자석 조립체의 각도를 조정하는 것은, 제1 방향으로 제1 회전 축을 중심으로 자석 조립체를 회전시키는 것, 및/또는 제1 방향과 대향하는 제2 방향으로 제1 회전 축을 중심으로 자석 조립체를 회전시키는 것을 포함한다. 예로서, 자석 조립체는 층 증착 프로세스 동안 제1 회전 축을 중심으로 워블링 운동 또는 진동 운동을 수행할 수 있다. 다른 예들에서, 자석 조립체의 각도는 층 증착 프로세스가 시작되기 전에 세팅된다. 자석 조립체의 각도는 층 증착 프로세스 동안 본질적으로 일정하게 또는 고정되어 유지될 수 있다.
[0076] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에 따르면, 자석 조립체의 각도는, 기판 상에 증착될 층의 하나 이상의 층 특성들, 및/또는 층 증착 프로세스의 하나 이상의 스퍼터 특성들, 및/또는 층 증착 프로세스의 프로세스 제어 파라미터들에 기초하여, 조정된다.
[0077] 하나 이상의 층 특성들은, 층 두께, 층 균질성, 층 구조, 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 하나 이상의 스퍼터 특성들은, 이온 충격 속성들, 타겟 부식, 기판 온도, 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 하나 이상의 프로세스 제어 파라미터들은, 스퍼터 전력, 프로세스 압력, 반응성 가스들의 부분 압력, 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 예로서, 하나 이상의 프로세스 제어 파라미터들은, 층 속성들을 최적화하기 위해, 자석 각도에 따라 변화될 수 있다.
[0078] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 기판 상으로의 층 증착을 위한 방법은, 컴퓨터 프로그램들, 소프트웨어, 컴퓨터 소프트웨어 제품들, 및 상관된 제어기들을 사용하여 실시될 수 있는데, 그 상관된 제어기들은 CPU, 메모리, 사용자 인터페이스, 및 대면적 기판을 프로세싱하기 위한 장치의 대응하는 컴포넌트들과 통신하는 입력 및 출력 디바이스들을 가질 수 있다.
[0079] 본 개시내용은 증착 장치 내의 회전가능 원통형 캐소드 내에 이동가능 자석 조립체를 통합시키며, 그 증착 장치에서, 기판 및/또는 스퍼터 소스는 본질적으로 연속적인 선형 이동을 수행한다. 기판에 대한 자석 조립체의 각도는, 증착되는 층의 속성들 또는 특성들, 및/또는 층 증착 프로세스의 특성들이 조정될 수 있도록, 조정된다.
[0080] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판 상으로의 층 증착을 위한 장치로서,
    진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내의 적어도 하나의 스퍼터 소스 ― 상기 적어도 하나의 스퍼터 소스는 회전가능 원통형 캐소드, 및 상기 회전가능 원통형 캐소드 내의 자석 조립체를 포함하고, 상기 자석 조립체는 제1 회전 축을 중심으로 회전가능함 ―;
    상기 자석 조립체의 각도를, 상기 제1 회전 축을 중심으로 하는 상기 자석 조립체의 회전에 의해, 상기 기판에 수직인 평면에 대하여 조정하도록 구성된 제어기; 및
    층 증착 프로세스 동안, 상기 기판과 상기 적어도 하나의 스퍼터 소스 중 적어도 하나를 본질적으로 연속적으로 선형 이동시키도록 구성된 구동 어레인지먼트
    를 포함하는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 어레인지먼트는 상기 층 증착 프로세스 동안, 상기 적어도 하나의 스퍼터 소스를 지나게 상기 기판을 본질적으로 연속적으로 선형 이동시키도록 구성되는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 장치는 본질적으로 연속적인 기판 흐름을 제공하도록 구성된 인-라인 증착 장치인,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 어레인지먼트는 상기 층 증착 프로세스 동안, 상기 기판을 지나게 상기 적어도 하나의 스퍼터 소스를 본질적으로 연속적으로 선형 이동시키도록 구성되는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 장치.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 회전 축을 중심으로, 제1 방향으로, 그리고 상기 제1 방향과 대향하는 제2 방향으로, 상기 자석 조립체를 회전시키도록 구성되는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 장치.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 일부 동안, 상기 제1 회전 축을 중심으로 상기 자석 조립체를 회전시키도록 구성되는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 장치.
  7. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 층 증착 프로세스의 지속기간의 적어도 일부 동안, 상기 자석 조립체를 정지된(stationary) 상태로 유지하도록 구성되는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 장치.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 기판 상에 증착될 층의 하나 이상의 층 특성들에 기초하여, 상기 자석 조립체의 각도를, 상기 기판에 수직인 평면에 대하여 조정하도록 구성되는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 장치.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스퍼터 소스는 제1 스퍼터 소스 및 제2 스퍼터 소스를 포함하며,
    상기 제어기는 상기 제1 스퍼터 소스의 자석 조립체의 각도를 상기 제2 스퍼터 소스의 자석 조립체의 각도와 상이하게 되게 조정하도록 구성되는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 장치.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 애노드들을 더 포함하며,
    상기 장치는 상기 기판에 수직인 평면에 대하여 상기 하나 이상의 애노드들의 포지션을 변화시키도록 구성되는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 장치.
  11. 기판 상으로의 층 증착을 위한 방법으로서,
    스퍼터 소스의 자석 조립체의 각도를, 제1 회전 축을 중심으로 하는 상기 자석 조립체의 회전에 의해, 상기 기판에 수직인 평면에 대하여 조정하는 단계; 및
    층 증착 프로세스 동안, 상기 기판과 적어도 하나의 스퍼터 소스 중 적어도 하나를 이동시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 이동은 본질적으로 연속적인 선형 이동인,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 층 증착 프로세스 동안, 상기 스퍼터 소스를 지나게 이동되는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 방법.
  13. 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
    상기 자석 조립체의 각도를 조정하는 단계는,
    제1 방향으로 상기 제1 회전 축을 중심으로 상기 자석 조립체를 회전시키는 단계; 및
    상기 제1 방향과 대향하는 제2 방향으로 상기 제1 회전 축을 중심으로 상기 자석 조립체를 회전시키는 단계
    중 적어도 하나를 포함하는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 방법.
  14. 제11 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석 조립체의 각도는 상기 층 증착 프로세스 동안, 본질적으로 일정하게 유지되는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 방법.
  15. 제11 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석 조립체의 각도는 상기 기판 상에 증착될 층의 하나 이상의 층 특성들에 기초하여 조정되며,
    특히, 상기 하나 이상의 층 특성들은, 층 두께, 층 균질성(homogeneity), 층 구조, 및 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는,
    기판 상으로의 층 증착을 위한 방법.
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