KR20230086279A - 물리 기상 증착 장치 - Google Patents

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김재석
박상욱
윤국록
한규희
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삼성전자주식회사
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Abstract

물리 기상 증착 장치는 진공 챔버, 페디스탈, 타겟, 쉴드, 타겟 전원, 영구 자석 및 자기장 형성 라인을 포함할 수 있다. 상기 페디스탈은 상기 진공 챔버의 내부에 배치되어 기판을 지지할 수 있다. 상기 타겟은 상기 진공 챔버의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 타겟은 상기 기판 상에 증착되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 쉴드는 상기 진공 챔버의 측벽에 배치되어 상기 진공 챔버를 상기 증착 물질로부터 보호할 수 있다. 상기 타겟 전원은 상기 타켓에 타겟 전압을 인가하여 상기 진공 챔버의 내부에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 상기 영구 자석은 상기 플라즈마를 상기 타겟으로 유도할 수 있다. 상기 자기장 형성 라인은 상기 타겟 전원에 연결될 수 있다. 상기 자기장 형성 라인은 상기 쉴드의 중심을 기준으로 대칭이 되도록 상기 쉴드를 둘러싸도록 배치되어 상기 진공 챔버 내에 자기장을 형성할 수 있다. 따라서, 대칭적인 자기장 형성 라인으로부터 대칭적인 자기장이 형성될 수 있다.

Description

물리 기상 증착 장치{PHYSICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 물리 기상 증착 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 진공 챔버 내에 형성된 플라즈마 내의 이온을 타겟에 충돌시켜서 방출된 물질을 반도체 기판 상에 증착시키는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 물리 기상 증착 장치는 진공 챔버, 쉴드, 타켓, 영구 자석, 쉴드 전원, 타겟 전원, 페디스탈 등을 포함할 수 있다. 쉴드 전원은 쉴드에 쉴드 전압을 인가할 수 있다. 타겟 전원은 타겟에 타겟 전압을 인가하여 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 영구 자석은 타겟 위에 배치되어 자기장을 형성할 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 타겟 전원은 자기장 형성 라인을 통해서 타겟에 연결될 수 있다. 자기장 형성 라인은 진공 챔버의 외부 구조물에 접지될 수 있다. 또한, 쉴드 전원은 쉴드 라인을 통해서 쉴드에 연결될 수 있다. 이러한 자기장 형성 라인 및/또는 쉴드 라인은 쉴드의 중심을 기준으로 비대칭적으로 배열될 수 있다. 비대칭적인 자기장 형성 라인 및/또는 쉴드 라인은 자기장의 비대칭을 유발시킬 수 있다. 자기장의 비대칭은 플라즈마의 불균일한 분포를 야기시킬 수 있다.
본 발명은 진공 챔버 내에 자기장을 대칭적으로 형성할 수 있는 물리 기상 증착 장치를 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 물리 기상 증착 장치는 진공 챔버, 페디스탈, 타겟, 쉴드, 타겟 전원, 영구 자석 및 자기장 형성 라인을 포함할 수 있다. 상기 페디스탈은 상기 진공 챔버의 내부에 배치되어 기판을 지지할 수 있다. 상기 타겟은 상기 진공 챔버의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 타겟은 상기 기판 상에 증착되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 쉴드는 상기 진공 챔버의 측벽에 배치되어 상기 진공 챔버를 상기 증착 물질로부터 보호할 수 있다. 상기 타겟 전원은 상기 타켓에 타겟 전압을 인가하여 상기 진공 챔버의 내부에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 상기 영구 자석은 상기 플라즈마를 상기 타겟으로 유도할 수 있다. 상기 자기장 형성 라인은 상기 타겟 전원에 연결될 수 있다. 상기 자기장 형성 라인은 상기 쉴드의 중심을 기준으로 대칭이 되도록 상기 쉴드를 둘러싸도록 배치되어 상기 진공 챔버 내에 자기장을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 물리 기상 증착 장치는 진공 챔버, 페디스탈, 타겟, 쉴드, 타겟 전원, 영구 자석, 자기장 형성 라인 및 접지 라인을 포함할 수 있다. 상기 페디스탈은 상기 진공 챔버의 내부에 배치되어 기판을 지지할 수 있다. 상기 타겟은 상기 진공 챔버의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 타겟은 상기 기판 상에 증착되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 쉴드는 상기 진공 챔버의 측벽에 배치되어 상기 진공 챔버를 상기 증착 물질로부터 보호할 수 있다. 상기 타겟 전원은 상기 타켓에 타겟 전압을 인가하여 상기 진공 챔버의 내부에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 상기 영구 자석은 상기 플라즈마를 상기 타겟으로 유도할 수 있다. 상기 자기장 형성 라인은 상기 타겟 전원에 연결된 제 1 연결점을 가질 수 있다. 상기 자기장 형성 라인은 상기 쉴드의 중심을 기준으로 대칭이 되도록 상기 쉴드를 둘러싸는 링 형상을 가져서 상기 진공 챔버 내에 자기장을 형성할 수 있다. 상기 접지 라인은 상기 쉴드의 중심을 기준으로 상기 제 1 연결점과 대칭되는 상기 자기장 형성 라인의 제 2 연결점에 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 견지에 따른 물리 기상 증착 장치는 진공 챔버, 페디스탈, 타겟, 쉴드, 타겟 전원, 영구 자석, 전력 라인 및 접지 라인을 포함할 수 있다. 진공 챔버는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 상기 페디스탈은 상기 진공 챔버의 내부에 배치되어 기판을 지지할 수 있다. 상기 타겟은 상기 진공 챔버의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 타겟은 상기 기판 상에 증착되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 쉴드는 상기 진공 챔버의 측벽에 배치되어 상기 진공 챔버를 상기 증착 물질로부터 보호할 수 있다. 상기 타겟 전원은 상기 진공 챔버의 제 1 부위를 통해서 상기 타켓에 타겟 전압을 인가하여 상기 진공 챔버의 내부에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 상기 영구 자석은 상기 플라즈마를 상기 타겟으로 유도할 수 있다. 상기 전력 라인은 상기 타겟 전원을 상기 진공 챔버의 제 1 부위에 연결시킬 수 있다. 상기 접지 라인은 상기 쉴드의 중심을 기준으로 상기 제 1 부위와 대칭되는 상기 진공 챔버의 제 2 부위에 연결될 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 자기장 형성 라인이 쉴드를 둘러싸는 형상을 갖고 있으므로, 자기장 형성 라인이 쉴드의 중심을 기준으로 대칭이 될 수 있다. 따라서, 대칭적인 자기장 형성 라인으로부터 대칭적인 자기장이 형성될 수 있다. 결과적으로, 대칭적인 자기장이 플라즈마를 균일하게 분포시킬 수 있고, 이에 따라 기판 상에 증착되는 막의 두께도 균일해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 a-a’ 선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 종래의 물리 기상 증착 장치 내에 형성된 자기장 성분들을 나타낸 그래프이다.
도 5는 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치의 자기장 형성 라인에 의해 형성된 자기장 성분들을 나타낸 그래프이다.
도 6은 도 5에 도시된 자기장 성분들에 의해서 도 1의 물리 기상 증착 장치 내에 형성된 자기장 성분들을 나타낸 그래프이다.
도 7은 도 3에 도시된 종래의 물리 기상 증착 장치의 자기장 형성 라인에 의해 형성된 자기장을 나타낸 이미지이다.
도 8은 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치의 자기장 형성 라인에 의해 형성된 자기장을 나타낸 이미지이다.
도 9는 도 3에 도시된 종래의 물리 기상 증착 장치 내에 형성된 플라즈마의 분포를 나타낸 이미지이다.
도 10은 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치 내에 형성된 플라즈마의 분포를 나타낸 이미지이다.
도 11은 도 3에 도시된 종래의 물리 기상 증착 장치를 이용해서 기판 상에 형성된 막의 두께 분포를 나타낸 이미지이다.
도 12는 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치를 이용해서 기판 상에 형성된 막의 두께 분포를 나타낸 이미지이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
도 14는 도 13의 B-B’ 선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
도 17은 도 16의 C-C’ 선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 a-a’ 선을 따라 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치(physical vapor deposition : PVD)(100)는 진공 챔버(vacuum chamber)(110), 쉴드(shield)(120), 페디스탈(pedestal)(130), 타겟(target)(140), 영구 자석(magnet)(150), 타겟 전원(target power supply)(160), 쉴드 전원(shield power supply)(170) 및 자기장 형성 라인(magnetic field formation line)(184)을 포함할 수 있다.
진공 챔버(110)는 기판을 수용하는 내부 공간을 가질 수 있다. 기판은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 진공 챔버(110)의 내부 공간은 진공 펌프(vacuum pump)로부터 진공을 제공받을 수 있다. 플라즈마(plasma)가 진공 챔버(110)의 내부에 형성될 수 있다. 진공 챔버(110)는 도전성 물질 또는 비도전성 물질을 포함할 수 있다. 진공 챔버(110)가 도전성 물질을 포함하는 경우, 진공 챔버(110)는 금속으로 이루어질 수 있으나, 특정 금속으로 국한되지 않을 수 있다. 또한, 진공 챔버(110)는 원통형 구조를 가질 수 있으나, 이에 국한되지 않을 수 있다.
쉴드(120)는 진공 챔버(110)의 내측벽에 배치될 수 있다. 쉴드(120)는 진공 챔버(110)를 반도체 기판 상에 형성되는 증착 물질로부터 보호할 수 있다. 쉴드(120)는 금속과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 쉴드(120)는 대략 링 형상을 가질 수 있으나, 이에 국한되지 않을 수 있다.
페디스탈(130)은 진공 챔버(110)의 내부 공간 중 하부 영역에 배치될 수 있다. 반도체 기판은 페디스탈(130)의 상부면에 안치될 수 있다.
타겟(140)은 진공 챔버(110)의 상부면에 배치될 수 있다. 타겟(140)은 증착 물질을 포함할 수 있다. 쉴드(120)의 상단은 타겟(140)의 가장자리에 인접하게 위치할 수 있다.
영구 자석(150)은 타겟(140)의 위에 배치될 수 있다. 영구 자석(150)은 진공 챔버(110)의 내부 공간에 형성된 플라즈마를 타겟(140)으로 유도하여, 플라즈마를 타겟(140)의 아래에 밀집시킬 수 있다. 영구 자석(150)은 고정형 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예로서, 영구 자석(150)은 회전형 구조를 가질 수도 있다. 이러한 경우, 영구 자석(150)은 타겟(140)의 중심을 기준으로 회전될 수 있다. 영구 자석(150)의 회전에 의해서 플라즈마도 타겟(140)의 중심을 기준으로 회전될 수 있다.
타겟 전원(160)은 타겟(140)에 전기적으로 연결될 수 있다. 타겟 전원(160)은 타겟(140)에 타겟 전압을 인가하여 진공 챔버(110)의 내부 공간에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 예를 들어서, 타겟 전원(160)은 -600V의 직류 전압을 타겟(140)에 인가할 수 있다.
구체적으로, 타겟 전원(160)은 제 1 전력 라인(power line)(180)을 통해서 타겟(140)에 연결될 수 있다. 타겟 전원(160)으로부터 연장된 제 2 전력 라인(182)은 쉴드(120)의 외측벽에 인접하게 위치할 수 있다. 제 1 전력 라인(180)과 제 2 전력 라인(182)은 케이블(cable)을 포함할 수 있다.
쉴드 전원(170)은 쉴드(120)에 전기적으로 연결되어, 쉴드 전압을 쉴드(120)에 인가할 수 있다. 쉴드 전원(170)은 제 1 쉴드 라인(shield line)(190)을 통해서 쉴드(120)에 연결될 수 있다. 특히, 제 1 쉴드 라인(190)은 쉴드(120)의 상단에 연결될 수 있다. 예를 들어서, 쉴드 전원(170)은 +100V의 직류 전압을 쉴드(120)에 인가할 수 있다. 부가적으로, 쉴드 전원(170)과 쉴드(120) 사이에는 RF 필터(172)가 배치될 수 있다. 제 1 쉴드 라인(190)은 케이블을 포함할 수 있다.
자기장 형성 라인(184)은 진공 챔버(110)의 외측벽을 둘러쌀 수 있다. 특히, 자기장 형성 라인(184)은 쉴드(120)의 외측벽을 둘러쌀 수 있다. 따라서, 자기장 형성 라인(184)은 쉴드(120)의 중심을 기준으로 대칭이 될 수 있다. 본 실시예에서, 자기장 형성 라인(184)은 케이블을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 쉴드(120)가 링(ring) 형상을 갖고 있으므로, 자기장 형성 라인(184)도 대략 링 형상을 가질 수 있으나, 이에 국한되지 않을 수 있다. 예를 들어서, 쉴드(120)가 정사각틀 형상을 가지면, 자기장 형성 라인(184)도 대략 정사각틀 형상을 가질 수도 있다. 즉, 자기장 형성 라인(184)는 쉴드(120)의 중심을 기준으로 대칭이 되는 여러 가지 형상들을 가질 수 있다.
또한, 자기장 형성 라인(184)은 타겟(140)과 인접하도록 타겟(140)의 바로 아래에 위치할 수 있다. 즉, 자기장 형성 라인(184)은 쉴드(120)의 외측벽 중 상단 부위를 둘러쌀 수 있다. 쉴드 전원(170)으로부터 전류가 타겟(140)의 아래 영역을 통해서 흐를 수 있다.
자기장 형성 라인(184)은 제 1 연결점(connection point)(186) 및 제 2 연결점(188)을 가질 수 있다. 제 1 연결점(186)과 제 2 연결점(188)은 쉴드(120)의 중심을 기준으로 대칭이 될 수 있다. 즉, 제 1 연결점(186)과 제 2 연결점(188)은 쉴드(120)의 중심을 지나는 하나의 직선 상에 위치할 수 있다. 그러나, 제 1 연결점(186)과 제 2 연결점(188)이 쉴드(120)의 중심을 지나는 하나의 직선 상에 반드시 위치하지 않을 수도 있다. 예를 들어서, 제 2 연결점(188)은 하나의 직선으로부터 미세한 각도만큼 약간 쉬프트(shift)된 위치에 배치될 수도 있다.
자기장 형성 라인(184)은 제 1 연결점(186)을 통해서 타겟 전원(160)에 연결될 수 있다. 즉, 제 2 전력 라인(182)이 제 1 연결점(186)에 연결될 수 있다.
자기장 형성 라인(184)은 제 2 연결점(188)을 통해서 쉴드 전원(170)에 연결될 수 있다. 쉴드 전원(170)으로부터 연장된 제 2 쉴드 라인(192)이 제 2 연결점(188)에 연결될 수 있다. 제 2 쉴드 라인(192)은 케이블을 포함할 수 있다.
접지 라인(ground line)(194)이 자기장 형성 라인(184)의 제 2 연결점(188)에 연결될 수 있다. 예를 들어서, 접지 라인(194)은 진공 챔버(110)의 하부 구조물(112)에 접지될 수 있다. 접지 라인(194)은 케이블을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 자기장 형성 라인(184)이 쉴드(120)의 중심을 기준으로 대칭이 되므로, 자기장도 대칭적으로 형성될 수 있다. 또한, 링 형상의 자기장 형성 라인(184)을 통해 흐르는 전류의 흐름은 쉴드 전류의 흐름과 반대가 되므로, 쉴드 전류에 의한 비대칭 자기장이 링 형상의 자기장 형성 라인(184)에 의해 발생된 자기장에 의해 상쇄될 수 있다.
도 2를 참조하면, 쉴드(120)의 반경이 a이고, 자기장 형성 라인(184)의 반경이 b라면, 자기장 형성 라인(184)이 자기장 유도와 자기장 상쇄 기능을 발휘하기 위해서 a와 b 사이에는 다음과 같은 식이 성립될 수 있다.
b =
Figure pat00001
a
이와 같이, 자기장 형성 라인(184)의 반경 b가 쉴드(120)의 반경 a의
Figure pat00002
배일 때, 전술한 효과가 최적으로 발휘될 수 있다. 그러나, 이에 국한되지 않고, 자기장 형성 라인(184)의 반경 b는 쉴드(120)의 반경 a의 (
Figure pat00003
±
Figure pat00004
x20%)배의 범위 이내에서도 전술한 효과가 충분히 발휘할 수 있다.
종래의 물리 기상 증착 장치와 실시예의 물리 기상 증착 장치 사이의 비교
도 3은 종래 기술에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시된 종래의 물리 기상 증착 장치는 타겟 전원과 쉴드 전원 사이의 배선 연결 구조를 제외하고는 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 타겟 전원(160)은 제 1 전력 라인(180a)을 통해서 타겟(140)에 연결될 수 있다. 타겟 전원(160)으로부터 연장된 제 2 전력 라인(182a)은 진공 챔버(110)의 한쪽 외측벽을 지나서 진공 챔버(110)의 하부 구조물(112)에 접지될 수 있다. 쉴드 전원(170)은 제 1 쉴드 라인(190a)을 통해서 쉴드(120)에 연결될 수 있다. 쉴드 전원(170)으로부터 연장된 제 2 쉴드 라인(192a)은 진공 챔버(110)의 하부 구조물(112)에 접지될 수 있다. 즉, 종래의 물리 기상 증착 장치는 도 1에 도시된 링 형상의 자기자 형성 라인을 포함하지 않는다.
도 4는 도 3에 도시된 종래의 물리 기상 증착 장치 내에 형성된 자기장 성분들을 나타낸 그래프이다. 도 4에서, 선 ①은 자기장의 x 성분을 나타내고, 선 ②는 자기장의 y 성분을 나타낸다.
도 4에 나타난 바와 같이, 영구 자석의 회전에 따른 쉴드 전류에 의한 자기장의 y 성분의 평균값이 양수임을 알 수 있다. 따라서, 자기장의 y 성분이 좌우 방향으로 편향되어, 자기장이 비대칭적 형상을 갖고 있음을 알 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치의 자기장 형성 라인에 의해 형성된 자기장 성분들을 나타낸 그래프이다. 도 5에서, 선 ③은 자기장의 x 성분을 나타내고, 선 ④는 자기장의 y 성분을 나타낸다.
도 5에 나타난 바와 같이, 자기장 형성 라인에 의해 형성된 자기장의 x 성분은 대략 0 정도의 일정한 값을 갖고, 자기장의 y 성분은 대략 -1.2 정도의 일정한 값을 갖는다.
도 6은 도 5에 도시된 자기장 성분들에 의해서 도 1의 물리 기상 증착 장치 내에 형성된 자기장 성분들을 나타낸 그래프이다. 도 6에서, 선 ⑤는 자기장의 x 성분을 나타내고, 선 ⑥은 자기장의 y 성분을 나타낸다.
도 6에 나타난 바와 같이, 자기장의 y 성분의 평균값이 거의 0임을 알 수 있다. 따라서, 링 형상의 자기장 형성 라인에 의해 형성된 도 5의 자기장이 쉴드 전류에 의한 도 4의 자기장을 상쇄시켜서, 링 형상의 자기장 형성 라인이 대칭적인 자기장을 형성함을 알 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 종래의 물리 기상 증착 장치의 자기장 형성 라인에 의해 형성된 자기장을 나타낸 이미지이고, 도 8은 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치의 자기장 형성 라인에 의해 형성된 자기장을 나타낸 이미지이다.
도 7에 나타난 바와 같이, 영구 자석의 회전에 따른 쉴드 전류에 의한 자기장이 좌측으로 편향되었음을 알 수 있다.
반면에, 도 8에 나타난 바와 같이, 링 형상의 자기장 형성 라인에 의해 형성된 자기장은 대칭적인 형상을 갖고 있음을 알 수 있다.
도 9는 도 3에 도시된 종래의 물리 기상 증착 장치 내에 형성된 플라즈마의 분포를 나타낸 이미지이고, 도 10은 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치 내에 형성된 플라즈마의 분포를 나타낸 이미지이다.
도 9에 나타난 바와 같이, 종래의 물리 기상 증착 장치 내에 형성된 자기장이 우측으로 심하게 편향되어, 이에 따라 비대칭적 자기장에 의해 유도된 플라즈마도 우측으로 심하게 편향되어 있음을 알 수 있다.
반면에, 도 10에 나타난 바와 같이, 링 형상의 자기자 형성 라인은 대칭적인 자기장을 형성하므로, 대칭적 자기장에 의해 유도된 플라즈마는 균일하게 분포됨을 알 수 있다.
도 11은 도 3에 도시된 종래의 물리 기상 증착 장치를 이용해서 기판 상에 형성된 막의 두께 분포를 나타낸 이미지이고, 도 12는 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치를 이용해서 기판 상에 형성된 막의 두께 분포를 나타낸 이미지이다.
도 11에 나타난 바와 같이, 비대칭적 자기장에 의해 유도된 플라즈마로 인해서 반도체 기판 상에 증착된 막의 우측 두께가 좌측 두께보다 두꺼움을 알 수 있다.
반면에, 도 12에 나타난 바와 같이, 대칭적 자기장에 의해 유도된 플라즈마로 인해서 반도체 기판 상에 증착된 막은 균일한 두께를 가짐을 알 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이고, 도 14는 도 13의 B-B’ 선을 따라 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치(100a)는 자기장 형성 라인을 제외하고는 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치(100)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 자기장 형성 라인은 진공 챔버(110)의 외측벽을 둘러싸는 도전성 링(184a)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 도전성 링(184a)은 진공 챔버(110)의 외측벽에 일체로 형성된 플랜지(flange)를 포함할 수 있다.
도전성 링(184a)은 제 1 연결점(186a) 및 제 2 연결점(188a)을 가질 수 있다. 제 1 연결점(186a)과 제 2 연결점(188a)은 쉴드(120)의 중심을 기준으로 대칭이 될 수 있다. 제 2 전력 라인(182)이 도전성 링(184a)의 제 1 연결점(186a)에 연결되어, 도전성 링(184a)은 타겟 전원(160)에 전기적으로 연결될 수 있다. 쉴드 전원(170)으로부터 연장된 제 2 쉴드 라인(192)이 도전성 링(184a)의 제 2 연결점(188a)에 연결될 수 있다. 접지 라인(194)이 도전성 링(184a)의 제 2 연결점(188a)에 연결될 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치(100b)는 도전성 링을 제외하고는 도 14에 도시된 물리 기상 증착 장치(100a)의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 15를 참조하면, 도전성 링(184b)은 진공 챔버(110)의 외측벽으로부터 이격될 수 있다. 따라서, 도전성 링(184b)과 진공 챔버(110)의 외측벽 사이에는 공간이 형성될 수 있다. 이러한 도전성 링(184b)은 진공 챔버(110)의 하부 구조물(112)에 고정될 수 있다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이고, 도 17은 도 16의 C-C’ 선을 따라 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치(100c)는 자기장 형성 라인을 제외하고는 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 진공 챔버(110)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어서, 진공 챔버(110)는 금속을 포함할 수 있다.
타겟 전원(160)으로부터 연장된 제 2 전력 라인(182)이 진공 챔버(110)의 외측벽의 제 1 부위(114)에 연결될 수 있다. 쉴드 전원(170)으로부터 연장된 제 2 쉴드(120) 라인이 진공 챔버(110)의 외측벽의 제 2 부위(116)에 연결될 수 있다. 진공 챔버(110)의 제 1 부위(114)와 제 2 부위(116)는 쉴드(120)의 중심을 기준으로 대칭이 될 수 있다.
따라서, 도전성 물질로 이루어진 진공 챔버(110)의 링 형상의 측벽 자체가 도 1에 도시된 자기장 형성 라인(184)의 기능을 발휘할 수 있다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치(100d)는 쉴드 전원을 포함하지 않는다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 18을 참조하면, 본 실시예의 물리 기상 증착 장치(100d)는 쉴드 전원을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 쉴드(120)에 쉴드 전압이 인가되지 않을 수 있다. 따라서, 본 실시예의 물리 기상 증착 장치는 쉴드 전원(170)과 쉴드(120)를 연결하는 제 1 쉴드 라인 및 쉴드 전원(170)과 자기장 형성 라인(184)의 제 1 연결점(186)을 연결하는 제 2 쉴드 라인도 포함하지 않을 수 있다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에 따른 물리 기상 증착 장치(100e)는 콜리메이터(collimator)를 더 포함한다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 물리 기상 증착 장치의 구성요소들과 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 19를 참조하면, 콜리메이터(200)는 타겟(140)과 페디스탈(130)틀 사이에 배치될 수 있다. 콜리메이터(200)는 균일한 두께를 가질 수 있다. 또한, 콜리메이터(200)는 복수개의 통로(202)들을 가질 수 있다. 타겟(140)으로부터 방출된 증착 물질은 콜레메이터(200)의 통로(202)들을 부분적으로 통과하게 되어, 증착 물질이 필터링(filter)될 수 있다.
또한, 전술된 실시예들의 물리 기상 증착 장치들은 플라즈마와 이온(ion)의 제어를 위한 자기장 발생 장치도 추가적으로 포함할 수도 있다.
상기된 본 실시예들에 따르면, 자기장 형성 라인이 쉴드를 둘러싸는 형상을 갖고 있으므로, 자기장 형성 라인이 쉴드의 중심을 기준으로 대칭이 될 수 있다. 따라서, 대칭적인 자기장 형성 라인으로부터 대칭적인 자기장이 형성될 수 있다. 결과적으로, 대칭적인 자기장이 플라즈마를 균일하게 분포시킬 수 있고, 이에 따라 기판 상에 증착되는 막의 두께도 균일해질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 진공 챔버 112 ; 하부 구조물
120 ; 쉴드 130 ; 페디스탈
140 ; 타겟 150 ; 영구 자석
160 ; 타겟 전원 170 ; 쉴드 전원
180 ; 제 1 전력 라인 182 ; 제 2 전력 라인
184 ; 자기장 형성 라인 186 ; 제 1 연결점
188 ; 제 2 연결점 190 ; 제 1 쉴드 라인
192 ; 제 2 쉴드 라인 194 ; 접지 라인
184a ; 도전성 링 184b ; 도전성 링
200 ; 콜리메이터

Claims (10)

  1. 진공 챔버(110);
    상기 진공 챔버(110)의 내부에 배치되어 기판을 지지하는 페디스탈(130);
    상기 진공 챔버(110)의 상부면에 배치되고, 상기 기판 상에 증착되는 물질을 포함하는 타켓(140);
    상기 진공 챔버(110)의 측벽에 배치되어 상기 진공 챔버(110)를 상기 증착 물질로부터 보호하는 쉴드(120);
    상기 타켓(140)에 타겟 전압을 인가하여 상기 진공 챔버(110)의 내부에 플라즈마를 발생시키는 타겟 전원(160);
    상기 플라즈마를 상기 타겟(140)으로 유도하는 영구 자석(150); 및
    상기 타겟 전원(160)에 연결되고, 상기 쉴드(120)의 중심을 기준으로 대칭이 되도록 상기 쉴드(120)를 둘러싸도록 배치되어 상기 진공 챔버(110) 내에 자기장을 형성하는 자기장 형성 라인(184)을 포함하는 물리 기상 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장 형성 라인은 상기 쉴드를 둘러싸는 링 형상을 갖는 물리 기상 증착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 자기장 형성 라인은 상기 타겟의 아래에 배치된 물리 기상 증착 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 자기장 형성 라인은 상기 쉴드의 반지름의 (
    Figure pat00005
    ±
    Figure pat00006
    x20%)배의 반경을 갖는 물리 기상 증착 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장 형성 라인은 케이블을 포함하는 물리 기상 증착 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장 형성 라인은 상기 타겟 전원이 연결된 제 1 연결점을 갖고, 상기 쉴드의 중심을 기준으로 상기 제 1 연결점과 대칭되는 상기 자기장 형성 라인의 제 2 연결점에 접지 라인이 연결된 물리 기상 증착 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 쉴드에 쉴드 전압을 인가하는 쉴드 전원을 더 포함하는 물리 기상 증착 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 쉴드 전원은 상기 쉴드의 중심을 기준으로 상기 타겟 전원이 연결된 상기 자기장 형성 라인의 제 1 연결점과 대칭되는 상기 쉴드의 부위에 연결된 물리 기상 증착 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 타겟과 상기 페디스탈 사이에 배치된 콜리메이터를 더 포함하는 물리 기상 증착 장치.
  10. 도전성 물질을 포함하는 진공 챔버(110);
    상기 진공 챔버(110)의 내부에 배치되어 기판을 지지하는 페디스탈(130);
    상기 진공 챔버(110)의 상부면에 배치되고, 상기 기판 상에 증착되는 물질을 포함하는 타켓(140);
    상기 진공 챔버(110)의 내벽에 배치되어 상기 진공 챔버(110)를 상기 증착 물질로부터 보호하는 쉴드(120);
    상기 타켓(140)에 타겟 전압을 인가하여 상기 진공 챔버(110)의 내부에 플라즈마를 발생시키는 타겟 전원(160);
    상기 플라즈마를 상기 타겟(140)으로 유도하는 영구 자석(150);
    상기 타겟 전원(160)을 상기 진공 챔버(110)의 제 1 부위에 연결시키는 전력 라인(182); 및
    상기 쉴드(120)의 중심을 기준으로 상기 제 1 부위와 대칭되는 상기 진공 챔버(110)의 제 2 부위에 연결된 접지 라인(194)을 포함하는 물리 기상 증착 장치.
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