KR900006488B1

KR900006488B1 - 마이크로파 여기 스퍼터링 방법 및 장치

Info

Publication number: KR900006488B1
Application number: KR1019850006013A
Authority: KR
Inventors: 히로시 사이또; 야스미찌 스즈끼; 슈조 사노; 다모쯔 시미즈; 스스무 아이우찌
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼; 미다 가쓰시게
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1985-08-21
Publication date: 1990-09-01
Also published as: EP0173164B1; DE3566194D1; KR860002137A; EP0173164A1; US4721553A

Abstract

내용 없음.

Description

마이크로파 여기 스퍼터링 방법 및 장치

제1도는 마이크로파를 측면에서 도입하는 스퍼터링중 플라즈마의 발생을, 기판홀더와 타겟을 유지하는 음극 근방의 자기장치에 의해 행하는 것을 도시한 도면.

제2도는 플라즈마의 발생을 마이크로파 도입 끝 근방에 마련된 자기장치에 의해 행하여 타겟과 기간 근방으로 이송하는 스퍼터링장치를 도시한 도면.

제3도, 제4도는 발생하는 플라즈마의 균일화를 위하여 다수측면에서 마이크로파를 도입함과 동시에 기판에도 전력을 인가하는 구조를 도시한 도면.

제5도 및 제6도는 플라즈마에 의한 기판의 손상을 방지하기 위하여 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마를 타겟쪽으로 가두는 실시예를 도시한 도면으로써, 성막부의 단면도 및 사시도.

제7도는 마이크로파를 스퍼터 타겟의 중앙에서 도입하머, 타겟형상이 평판이고, 도입한 마이크로파에 의해 발생한 플라즈마를 타겟 뒤쪽으로 마련한 자기장치와 도파관의 도중에 마련한 자기장치에 의해 제어되는 자계에 의해 이송하고, 상기 평판 타겟전면에 균일하게 분포시키는 스퍼터링 장치를 도시한 도면.

제8도는 제7도의 자력선과 플라즈마를 도시한 도면.

제9도는 제7도의 타겟 형상을 원추의 측면으로 한 경우를 도시한 도면.

제10도는 제9도의 자력선과 플라즈마를 도시한 도면.

제11도, 제13도는 제7도와 제9도에 도시한 스퍼터링 장치의 기판홀더 근방에 기판을 스퍼터링하기 위한 자기장치와 전원을 마련한 실시예를 도시한 도면.

제12도, 제14도는 각각 제11도와 제13도의 자력선을 도시한 도면.

제15도, 제16도는 스퍼터링 성막중의 기판을 도시한 도면.

제17도는 마이크로파를 스퍼터 타켓의 중앙에서 도입하는 다른 실시예로서 타겟 중앙근방의 플라즈마 발생실에서 발생한 플라즈마를 타켓전면에 확산시키는 구조로 하고, 이송을 위한 자계를 발생시키는 자기창치를 갖지 않는 스퍼터링장치를 도시한 도면.

제18도는 제17도의 자력선을 도시한 도면.

제19도는 제17도의 타겟 형상을 원추의 측면으로 한 경우를 도시한 도면.

제20도는 제19도의 자력선을 도시한 도면.

본 발명은 반도체 제품을 가공할때에 이용되는 박막형성 기술에 관하여 특히 마이크로파 여기에 의한 스퍼터링방법 및 장치에 관한 것이다.

스퍼터 성막은 음극위에 놓인 타겟 재료에 소정 수치 이상의 에너지를 가진 이온을 충돌시키고, 이로인해 방출되는 타겟재료의 구성원자 또는 입자가 반도체기간위에 부착, 퇴적하여 박막을 형성하므로서 행하여진다.

일본국 특허공보 소화 53-19319호 "캐소드 스퍼터링창치"에 기술된 것과 같이 타겟재료가 있는 면을 가진 음극을 마련하고, 그 음극의 타겟면의 반대쪽의 면에 1쌍의 자극을 마련한다. 이 1쌍의 자극사이에 나타나는 자력선의 일부는 타겟재료면위로 부터 나와서 만곡하고, 그 호형상의 자력선과 상기 타켓 재료면사이에 경계가 이루어진 폐영역을 형성하고, 상기 음극과 양극사이의 인가전압에 의해 발생한 하전입자를 상기폐영역에 유지하고 있다. 이 하전입자를 그 폐영역에 가두어두는 것에 의해서 2극 스퍼터링장치와 비교해서 저압하에서의 성막 또는 고밀도 플라즈마에 의한 고속성막이 가능하게 된다.

이 방법은 전극에 인가하는 교류 또는 직류의 전력에 의해서 플라즈마의 유지와 플라즈마내에서 타켓면으로 입사하여 오는 이온의 에너지를 공급하고 있다.

이 장치에 있어서, 성막속도를 상승시키고자 하면, 인가전력을 증가하여 플라즈마밀도를 높게 해야 하지만, 인가전력을 크게하면 타겟면으로 입사하는 이온의 에너지가 증가하고, 타겟면은 스퍼터될때에 그 에너지의 대부분을 전달받아서 온도가 상승한다. 타켓의 온도가 너무 높으면 타켓내에 큰 온도 스트레스의 발생에 의해 파괴가 일어날 우려가 있고, 또는 타겟면의 뒷부분의 접착부에 융해를 일으킬 우려가 있으므로, 성막속도가 억제되어 있었다.

또, 플라즈마영역이 링형상으로 한정되고, 이에 대응해서 타겟의 침식잉역도 링형상으로 한정되기 때문에, 타겟재료의 일부가 성막에 기여할 뿐으로써 타겟의 이용 효율은 좋아지지 않는다.

이온 충돌 에너지를 저감하고, 타겟온도 상승을 억제한 상태에서 성막속도를 높이는 방법의 하나로써는 일본국 특허 공개공보 소화 58-75839호에 제시되어 있는 것과 같이 플라즈마의 발생 전력으로써 마이크로파를 사용하는 것이 있다.

이 방법에서는 플라즈마의 하전입자를 자력선으로 유지하는 음극에 마이크로파를 공급하고, 그 에너지를 흡수시켜서 고밀도의 플라즈마를 발생시키는 한편 양, 음전극사이에 인가한 전력으로 플라즈마의 하전입자를 가속하고 타겟에 충돌시켜 스퍼터링 성막을 실행한다.

이 방법에서는 플라즈마 밀도가 높은 분량만큼 타겟에 충돌하는 이온의 수가 증가하므로, 상기의 일본국. 특허공보 소화 53-19319호의 장치보다 큰 성막속도가 얻어진다. 그러나, 이온의 타겟에 충돌하는 영역, 즉 침식영역은 플라즈마가 자력선과 타겟표면으로 둘러싸인 폐공간으로 유지되는 영역에 한정된다. 즉, 이온은 타겟 표면에 대략수직인 전계에 의해서 가속되고, 타겟표면에 충돌해서 타겟표면에서 차례로 그 원자 또는 입자를 튕겨내서 타겟의 침식을 야기하므로, 그 침식영역은 상기 자력선의 내부에 발생한 플라즈마의 아래에만 발생하여 타겟의 특징한 영역에 한정된다.

따라서 성막속도의 증대를 목적으로 음극으로의 인가전력을 증가시키면 상술한 장치와 마찬가지로 타겟표면이 국부적으로 고온으로 되어 타겟이 손상된다. 또, 타겟의 이용효율도 높게할 수가 있다.

마이크로파에 의한 플라즈마를 응용한 스퍼터링장치의 다른 예로써, 일본국 특허공개공보 소화 59-47728호에 기재된 것이 있다. 여기에서는 마이크로파에 의해서 발생시킨 플라즈마를 스퍼터링과 스퍼터링에 의해방출된 원자 또는 입자의 이온화의 2가지를 사용하고 있다. 즉,마이크로파로 여기하여 발생한 플라즈마를 발산 자계에 의해서 이동시키고, 근방의 음극에 타겟을 올려 놓는 것에 전력을 인가하여 스퍼터작용을 일으킴과 동시에 스퍼터작용에 의해 방출된 타겟재료를 구성하는 입자를 이온화하여 소정의 기간위에 퇴적시키고 있다. 그러므로 이온충돌에 의한 타겟의 침식은 타겟의 거의 전역이 되지만 타겟에서 방출된 원자 또는 입자를 이온화하여 성막하므로 타겟의 기판과 대향하지 않고, 타겟에서 방출된 원자 또는 입자가 플라즈마중으로 날아들어가도록 구성되어 있다.

타겟에서 방출된 원자 또는 입자의 방출각도 분포는 여현법칙에 따르는 것과 타겟과 성막의 대상인 기판이 대향하고 있지 않은 구성의 것이므로, 기판에 직접 퇴적하는 양은 적은 양으로 되어 성막은 이온화된 원자 또는 입자에 의한 것이라고 할 수 있다. 따라서, 성막속도는 이온화 효율에 의존하는 것으로 된다. 또, 타겟 치수를 크게 하였을 경우, 플라즈마 밀도 분포의 불균일이 문제로 된다. 즉, 타겟면 위에서는 플라즈마가 가두어져 있지 않기 때문에 플라즈마 밀도 분포는 플라즈마 수송창의 근방에서 높고, 플라즈마 수송창과 멀어짐에 따라 낮아진다. 그러므로, 타겟의 중심부의 침식이 빨리 진행될 뿐만 아니라 음극에 인가하는 전력을 증대하면 타겟중심부에 이온충돌이 집중하여 열 스트레스가 일어난다. 따라서 이 성막기술에 있어서도 성막속도를 향상하는 것에 타겟의 열 스트레스, 이용효율의 문제가 남아 있다. 본 발명의 목적은 스퍼터링기술을 공업적으로 응용하는데 필요한 성막성능을 향상하는 것이다.

본 발명의 구체적인 목적의 하나는 스퍼터링 성막속도를 향상하는 것이다.

본 발명의 다른 구체적인 목적은 스퍼터링에 이용되는 타겟의 긴 수명화와 타겟의 이용효율을 향상하는 것이다.

본 발명의 다른 구체적인 목적은 스퍼터링 성막의 고품질화, 특히 플라즈마에 의한 성막대상 기판의 손상방지, 성막의 균일화와 성막 제어성을 향상하는 것이다.

본 발명에서는 상술한 목적을 달성하기 위하여, 플라즈마의 발생을 담당하는 마이크로파를 도입하는 방법에 특징이 있다. 즉, 스퍼터 타겟과 성막대상 기판을 대향시키고, 그 측면에서 마이크로파 에너지를 도입하는 경우와 성막 대상 기판에 대향하는 스퍼터 타겟의 중앙에서 상기 기관의 방향으로 도입하는 경우의 2가지의 형태가 있다.

또, 성막대상 기판에 전력을 인가하는 자기창치 또는 전원을 구비하는가 않는가의 2가지의 형태가 있다.즉, 통상의 스퍼터링과 바이어스 스퍼터링이다.

또한, 플라즈마가 군일하게 타겟 전면을 덮도록 자계를 제어하고, 여러가지 자장으로 플라즈마를 가두는 형태를 갖는다.

본 발명의 플라즈마 발생은 마이크로파 여기를 이용하고, 플라즈마를 고밀도(ne=10¹¹∼10¹³1/cm³), 또한 큰 면적으로 유지하기 위해서는 자기장치를 이용하고, 스퍼터성막에 있어서의 박막의 막의 두께를 균일화하기 위해서는 상기 자기장치로 플라즈마의 보유형상 및 플라즈마 밀도를 제어가능하게 하는 방법으로 스퍼터성막을 실행하는 것이다.

마이크로파에 의한 플라즈마의 발생에 대해서, 일반론을 기술한 다음에 구체적인 장치의 설명을 하기로 한다. 그리고, 도면중의 번호는 반드시 동일번호가 동일한 구성요소에 대응하지 않으나 번호를 바꾸어 붙이는 것에 의해 일어나는 착오로 부터 보는 사람의 이해를 돕기 위해, 특별히 말하지 않는한 도면중의 번호에 대한 설명은 그 설명을 하고 있는 부분에 한하여 공통의 구성요소를 가르키는 것으로 한다.

마이크로파에 의한 플라즈마의 발생에 있어서는 마이크로파가 어떻게 유효하게 플라즈마 발생에 기여하는 가가 중요하며, 이것에 의해 플라즈마 밀도가 결정된다.

자계가 없는 플라즈마중에서의 전자파를 파수 벡터 k로 표현하면,

단, ω : 입사전자파 주파수

ω_P: 플라즈마 주파수

로 주어지고, ω

ω_P에서는 k가 부(-)로 되어 전자파는 플라즈마중에는 전파되지 않는다. 즉, 예를들면 2.45GHz의 마이크로파로는 플라즈마 밀도가 7.4×10¹⁰/cm³를 초과하는 플라즈마중에 전파할 수 없다. 즉, 2.45GHz의 마이크로파로 생성되는 플라즈마는 자장이 없는 상태에서 플라즈마 밀도가 7.4×10¹⁰/cm³이상으로는 되지 않는 것을 알 수 있다.

한편, 정자계가 있는 플라즈마중에서의 전자파는 그 전자파의 진행방향과 자계가 이루는 각도에 따라 전파상태가 다르다. 특히, 자계와 평행으로 되도록 전자파를 플라즈마중으로 입사하였을 경우 오른쪽 원편파의 분산식은

단, ω_ce: 전자 사이클로트론 주파수

ω_c1: 이온 사이클로트론 주파수

로 주어지고, 0

ω

ω_ce로 되는 주파수의 전자파는 플라즈마 밀도에 관졔 없이 플라즈마중을 전파한다.

즉, 정자계를 마련하고, 또한 이 정자계와 평행으로 마이크로파를 입사할 수가 있으면, 이 정자계의 강도를 전자 사이클로트론 공명(2.45GHz에서는 875G)이상으로 하는 것에 의해, 오른쪽 원편파는 플라즈마중을 전파하고, 마이크로파 전력을 플라즈마로 공급하기 위해 플라즈마 주파수 ω_P는 ω_P

ω로 되고, 플라즈마 밀도는 7.4×10¹⁰/cm³보다 훨씬 큰 수치(10¹²/cm³이상)으로 된다.

상기와 같이 하여 발생시킨 플라즈마는 자기장치로 구속할 필요가 있다. 이와 같이 하지 않으면 플라즈마는 발산하여 고밀도로 되지 않으므로, 마이크로파 전력의 손실이 커진다. 또, 플라즈마는 발생후 신속하게 타겟 부근까지 수송되지 않으면 안된다. 수송도중에 확산에 의해 플라즈마 밀도가 저하되기 때문이다.

제1도 내지 제4도에 대해 설명한다. 여기서는 타겟 표면의 전체면에 고밀도의 플라즈마를 발생시키고, 스퍼터링 공정에서의 타겟 침식영역을 대략 타겟 전역으로 하여 단위 면적당 이온 충돌의 수를 극단으로 크게 하지 않고, 또한 타겟 표면의 전면을 대략 균일하제 온도가 상승하도륵 하여 기판에의 타겟 원자 또는 입자의 부착속도를 증대시키고, 또한 타겟 이용효율을 증대시키는 스퍼터링에 대해서 기술한다. 플라즈마를 가두는 자장으로써는 카스프(cusp)자장을 이용하고 있다.

즉, 타겟과 기간이 대향하는 바깥쪽으로 각각 자기장치를 마련하고, 이 자기장치의 자력선의 방향이 상대하는 자장(일반적으로 카스프자장이라 부른다)을 형성한다. 그리고, 상기 타겟과 기판이 대향하는 측면에서 타겟 및 기판과 대략 평행하게 마이크로파를 도입할 수 있도록 마이크로파 발생원을 마련한다. 그리고, 상기 자장내에 플라즈마 또는 마이크로파를 보내는 자기적 수단을 마련하고, 타겟과 기판사이에 고밀도의 플라즈마를 발생시켜 가두어둔다. 이로인해, 타겟위의 전면을 고밀도 플라즈마로 덮고, 타겟 침식영역을 대략 타겟 전역으로 하여, 부착속도의 증대와 타겟 이용효율의 증대를 도모하고 있다.

제1도는 본 발명의 1실시예인 스퍼터링 성막부의 구조를 도시한 단면도이다. 타겟(1)의 뒷면에 백킹 플레이트(3)을 배치하고, 이때 밀접해서 음극(4)가 설치되고, 그 음극(4)의 외주는 원판상 절연물(8)과 원통상 절연물(5)를 거쳐서 양극(7)이 설치되어 있다. 상기 양,음 전극은 음극(4)의 축(50)에 의해 진공조벽(6a)에 전기적으로 절연되고, 또한 진공을 유지할 수 있는 상태로 설치되고, 이 양,음 전극사이에 고주파 또는 직류의 전원(9)가 설치된다. 또, 백킹 플레이트(3)의 뒷면에서 원통상 절연물(5)의 안쪽으로 자석(53)이 설치된다.

기판(2)는 기판홀더(l9)위에 타겟(1)과 서로 대향하는 위치에 배치되고, 그 기판홀더(19)의 기판(2)의 반대쪽에는 자석(54)가 설치되며, 그 자석을 둘러싸도록 홀더 베이스(55)가 배치되고, 그 홀더 베이스(55)의 축(20)에 의해 진공조벽(6a)에 전기적으로 절연되고, 또한 진공을 유지할 수 있는 상태로 부착되어 있다.

또, 상기 타겟(1)과 기판(2)가 서로 대향하는 공간의 타겟(1)과 기판(2)의 면과 직교하는 진공조벽에 창(51)을 마련하고, 여기에 마이크로파 원 A가 설치되어 있다. 이 마이크로파원 A는 마이크로파 발생원(16), 마이크로파를 유도하기 위한 도파관(15), 마이크로파를 스퍼터 성막실(44)로 도입하기 위한 도파관(12)로 되고, 도파관(15)와 도파관(12)는 마이크로파 도입부재(56)을 거쳐서 접속된다. 그 마이크로파 도입부재(56)은 마이크로파를 통해서 진공을 유지하는 부재(예를들면 석영, 알루미나 자기 등)으로 된다.

이상의 구성에 있어서, 타겟(1)쪽의 자석(53)의 자력선(53')는 타겟 표면으로 부터 음극(4)로 향하도록 설정하고, 기판(2)쪽의 자석(54)의 자력선(54')는 기판(2)의 표면으로 부터 기판홀더(19)쪽으로 향하도록 서로 역방향의 자력선을 갖도륵 한다. 스퍼터 성막실(44)는 분위기 가스(예를들면 아르곤 가스 등)에 의해 소정의 감압상태로 해둔다.

여기서, 마이크로파원 A의 마이크로파 발생원(16)에서 마이크로파를 발진하면, 마이크로파는 도파관(15)에 의해 도입되고 마이크로파 도입부재(56)을 통과하여 도파관(12)를 거쳐서 스퍼터실(44)로 도입된다. 여기서 마이크로파는 자석(53),(54)가 이루는 자력선과 평행으로 입사되기 때문에 스퍼터실(44)의 분위기 가스가 전리되어 플라즈마 밀도 7.4×10¹⁰/cm³이상의 플라즈마 상태로 된다. 이 플라즈마는 타겟(1)쪽과 기판(2)쪽에 설치된 자석(53),(54)가 이루는 자력선에 의해 유지된다. 자장의 크기를 일정값 이상으로 설정하는 것에 의해 타겟(1)과 기판(2)사이에 가두어져서 고밀도의 플라즈마(플라즈마 밀도 7.4×10¹⁰/cm³이상)상태로 된다.

여기서, 양,음 전극사이에 전원(9)로 부터 전압을 인가하는 것에 의해 타겟(1)표면의 부의 전계에 의해서 플라즈마 중의 이온이 가속되어 타겟(1)의 표면에 충돌한다. 그 결과 타겟(1)표면에서 차례로 그 원자 또는 입자가 튕겨나오고, 그 튕겨나온 상기 원자 또는 입자는 기판(2)의 표면에 부착, 퇴적하여 박막을 형성한다. 이때, 플라즈마는 타겟(1)표면 전체에 걸쳐서 고밀도로 되므로 스퍼터링의 시간경과에 따른 타겟의 침식은 타켓(1)의 대략 전면에 걸쳐서 진행해간다.

다음에 본 발명의 제2실시예를 제2도에 의해 설명한다 제1의 실시예와는 마이크로파원이 다르다. 플라즈마 발생원 B는 플라즈마 발생부(11)을 가지며, 스퍼터 성막실(44)의 창(51)의 위치에 설치된다. 그리고, 외주부에는 도입되는 마이크로파에 의해서 전자 사이클로트론 공명조건(예를들면 마이크로파 주파수 2.45GHz이면, 자장강도 875G)으로 되는 자장강도 이상의 자장강도를 가진 자석(57),(58)이 설치되어서 미러자장을 형성하고, 자석(57)은 마이크로파 도입부재(56)의 외주부에 위치한다.

이상의 구성에 있어서, 플라즈마 발생원 B의 마이크로파 발생원(16)에서 마이크로파를 방사한다. 여기서, 스퍼터 성막실(44)와 플라즈마 발생부(11)은 분위기 가스(예를들면 아르곤가스 등)에 의해 소정의 감압상태로 해둔다. 이로인해, 마이크로파 도입부재(56)을 통과한 마이크로파는 플라즈마 발생부(11)의 분위기가스를 전리하여 플라즈마를 발생시킨다.

이 플라즈마 발생부(11)에서 발생할 플라즈마중의 하전입자는 자석(57),(58)의 자계에 의해 사이클로트톤 운동을 행한다. 이때, 자석(57)의 자장강도를 자석(58)보다 크게 취하는 것에 의해 하전입자는 자력선(59)에 따라서 스퍼터 성막실(44)로 보내진다. 여기서, 자석(57),(58)의 자장강도에 의해 마이크로파는 플라즈마 발생부(11)의 플라즈마에 흡수되기 쉽게 되어, 플라즈마밀도가 증대하여도 오른쪽 원편파는 차단되지 않으므로, 플라즈마 발생부(11)은 밀도 10¹²/cm³이상의 고밀도 플라즈마 상태로 된다.

여기서, 발생한 플라즈마는 자력선(59)에 따라서, 스퍼터 성막실(44)로 이송되고, 여기서 타겟(1)쪽의 자석(53)과 기판(2)쪽의 자석(54)에 의해 만들어지는 카스프자장에 의해 타겟(1)과 기판(2)사이에 가두어지기 때문에, 타겟 표면은 전면에 걸쳐서 고밀도 플라즈마상태로 된다. 이와같이 제2의 실시예에 의하면 타겟(1)의 표면위의 전역에 걸쳐서 제1의 실시예 보다도 더욱 고밀도의 플라즈마를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 실시예에서 플라즈마는 마이크로파로 발생시키고, 양, 음극사이에 마련된 전원은 주로 플라즈마중의 이온을 가속하는데 사용하므로, 스퍼터링 공정중의 스퍼터전튜(타겟(1)에 충돌하는 이온의 수)와 이온의 가속전압이 설정되어 제어성이 향상한다. 그 결과, 이온의 충돌에너지를 크게 하지 않고 이온의 수를 증가시킬 수 있으므로, 타겟 표면의 열충격을 작게할 수가 있다.

제3도는 제1도의 실시예에 마이크로파원 A와 전원(26)을 부가한 실시예이다. 제4도는 제2도의 실시예에 플라즈마 발생원 B와 전원(26)을 부가한 실시예이다. 상기의 본 발명의 실시예에서는 마이크로파원 또는 플라즈마 발생원이 여러조로 되어 여러 방향에서 플라즈마를 공급할 수 있으므로, 타겟 표면위에서의 플라즈마 밀도 분포가 보다 균일하게 되고, 스퍼터링 공정에 의한 타겟 원자 또는 입자의 기판으로의 퇴적두께를 균이하게 할 수 있다.

또, 기판쪽에 전원을 마련하여 전압을 인가하는 것에 의해, 분위기 가스의 플라즈마중의 이온이 기판표면에 충돌하여 기판 표면에 부착, 퇴적된 박막을 때리기 때문에, 부착, 퇴적된 박막의 막의 질을 향상시키는데 제어성을 가진 바이어스 스퍼터링을 행할 수 있다.

제1도 내지 제4도의 발명에 의하면 타겟 표면위의 전역에 걸쳐서 고밀도의 플라즈마를 발생시켜 가두어둘 수가 있다. 또, 플라즈마 발생과 이온의 타겟으로의 충돌 에너지를 개별로 제어할 수가 있다.

다음에 제5도와 제6도에 대해서 설명한다. 플라즈마내의 하전입자는 자력선을 횡단하는 방향으로의 이동은 제한되고, 자력선에 따른 이동이 지배적으로 되기 때문에, 그 자력선을 타겟면에 균등하게 인도하는 수단을 마련하면 기판이 플라즈마에 노출되지 않고, 타겟 전면에 고밀도 플라즈마가 발생하여 타겟의 이용효율의 향상과 고속성막이 가능하게 된다. 제5도와 제6도에 도시한 실시예에 있어서는 스퍼터 성막실(44)내에 마련한 자석(60)은 대략 직사각형으로 감겨져서, 그 평행인 대향변(60b)를 기판홀더(19)(제5도)의 방향으로, 즉 제6도에 있어서 위쪽으로 꺾어올린 형태로 성형되어 있다. (60a)는 꺾어올린 성형의 올라간 부분이지만 자석(57),(58)의 자력선은 자석(60a)의 작용에 의해 수평방향으로 넓혀지지 않고, 또 꺾어올린 변(60b)의 작용에 의해 기판홀더로 향한 방향으로의 플라즈마의 넓혀짐이 억제되고, 꺾어 올리지 않은 변(60c)의 작용에 의해서 플라즈마는 타겟(1)로 인도되다. 그 결과, 기판이 직접 플라즈마에 노출되지 않으므로 풀라즈마에 의한 기판의 손상을 방지할 수가 있다.

본 실시예에서는 플라즈마가 공간적으로 확산되지 않고, 타겟전면에 고밀도로 발생하고, 또한 플라즈마의 발생과 타겟으로의 이온의 입사 에너지의 독립 제어가 행하여지기 때문에, 스퍼터링 조건의 최적화가 가능하게 된다. 또, 기판에 플라즈마 손상을 주는 일없이 성막속도의 증대 및 타겟 전면에 플라즈마를 발생시키는 것에 의한 타겟의 이용율의 향상이 가능하게 되어 생산효율의 향상에 효과가 있다.

다음에 제7도 내지 제10도에 대해서 설명한다.

제7도, 제8도는 본 실시예의 스퍼터링 장치의 스퍼터성막부의 구조를 도시한 단면도이다. 타겟(1)과 기판(2)는 평면으로 대향하고 있고, 타겟(1)은 뒷면에 백킹 플레이트(3)을 거쳐서 음극(4)에 밀접해서 설치되고, 그 음극(4)는 절연물(5)를 거쳐서 진공조(6)에 설치되어 있다.

또, 상기 음극(4)와 절연물(5)를 거쳐서 양극(7)이 설치되고, 그 양극(7)은 절연판(8)을 거쳐서 진공조(6)에 설치되어 있다.

이 양,음진극사이에 전원(9)가 설치된다. 여기서, 타겟(1)의 중앙부(10)은 공동으로 되어 있고, 이 부분에 플라즈마 발생실(11)이 배선되어 있고, 그 플라즈마 발생실(11)의 외주에는 도파관(12)가 절연물(13)을 거쳐서 음극(4)에 설치되어 있다. 상기 도파관(12)에는 프렌지(14)에 의해 다른 도파관(15)가 부착되고, 그 도파관(15)의 다른쪽에는 마이크로파 발생원(16)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 도파관(15)의 프렌지(14)의 외주에 자기장치(17)이 설치되고, 또 1개의 자기장치(18)이 상기 음극(△)의 뒷면에 설치되어 있다. 여기서, 그 자기창치(18)은 다수개의 자기 코일(18a),(18b),(18c)로 구성되고, 각각 독립으로 자계강도가 제어 가능하게 되어 있다.

상기 플라즈마 발생실(11)은 마이크로파는 통과하지만, 진공은 유지하는 재료(예를들면 석영, 알루미나 자기등)로 되고, 진공조쪽으로는 진공을 유지할 수 있도록 설치된다.

또, 기판(2)는 기판홀더(19)위에 놓여지고, 그 기판홀더(19)는 축(20)에 의해 절연물(21)을 거쳐서 전기적으로 절연되며, 또한 진공을 유지할 수 있는 상태로 설치된다.

이상의 구성에 있어서, 자기장치(17),(18)은 미러자장을 구성하고, 자력선은 제8도에 도시하는 바와같이, 자기장치(17)의 자력선(42)는 자기장치(18)과의 중간에서 자속밀도가 적어져서 확산되고 자기장치(18)의 중심에서 다시 오므라지고, 또한 타겟(1)위에서 자력선(43)은 타겟(1)의 공동부(10)에서 나와 타겟(1)위에서 대략 타켓(1)의 표면과 평행으로 되고, 타겟(1)끝에서 음극(4)내로 들어가는 자기장치 구성으로 한다.여기서, 스퍼터 성막실(44)는 분위기가스(예를들면 아르곤가스 등)의 소정의 감압상태(10^-2내지 10^-4Torr 정도)로 배기하여둔다.

마이크로파 발생원(16)에서 마이크로파를 발진하면, 마이크로파는 도파관(15)에 의해 도입되어 도파관(12)로 보내지고, 또 플라즈마 발생실(11)을 통과한다. 이때 자기장치 (17),(18)에 의해 만들어지는 정자계에 의해서 해당 마이크로파는 플라즈마 발생실(11)내의 분위기 가스를 전리하여 플라즈마 상태로 한다.

여기서, 자기장치(17)의 중심자계 강도를 자기장치(18)의 중심자계 강도보다 크게 하는 것에 의해 플라즈마는 자력선(42)에 따라서 타겟(1)의 공동부(10)에 보내지고, 또 자력선(42)에 따라서 타겟(1)의 표면 전면에 수송되어 타겟(1)의 표면위에 플라즈마(45)(제8도)가 발생한다. 여기서 플라즈마 발생실(11)내의 플라즈마는 정자계를 가지며, 또한 자력선(42)가 마이크로파의 진행방향에 따른 방향이기 때문에 고밀도의 플라즈마 (플라즈마 밀도 ne=10¹¹/cm³이상)상태로 된다. 이 플라즈마 발생실(11)과 타겟(1)의 표면이 가까운 것, 또한 음극(4)에 전력을 인가하는 것에 의해, 하전입자는 자력선(43)에 따라서 사이클로트론 운동을 하고 타겟(1)의 원주방향으로 표류하면서 회전하기 때문에 타겟(1) 표면의 플라즈마(45)도 고밀도 플라즈마 상태로 된다.

양,음전극사이에 전원(9)로 전력을 인가하는 것에 의하여 타겟(1) 표면에 부의 전계가 발생하고, 이로인해 플라즈마중의 이온이 가속되어 타겟(1)의 표면에 충돌한다. 그 결과, 타겟(1)의 표면에서 튕겨나온 원자 또는 입자가 기판(2)의 표면위에 부착, 퇴적하여 박막을 형성한다.

타겟(1)면 위의 플라즈마(45)는 밀도가 높기 때문에 플라즈마중의 이온수가 많고, 전원(9)로 인가하는 전압은 낮아도 된다. 그 겨과, 타겟(1) 표면의 부의 전계가 과도하게 강해지는 일은 없고, 또 플라즈마(45)는 대략 타겟 전면에 걸치므로 타겟(1)의 침식영역도 커서 타겟(1)에 주는 온도 스트레스는 적은 것으로 된다.

또, 타겟은 중앙이 공동으로 되어 있으므로, 종래 올수 있었던 중앙부로 부터의 원자 또는 입자의 비래가 없고, 타겟 전면이 침식영역으로 되어도 기판(2)의 표면에 부착, 퇴적하는 박막의 막의 두께도 균일성이 향상되어 타겟지름을 극단적으로 크게 하지 않아도 되며, 타겟(1)에서 튕겨나온 원자 또는 입자가 기판(2)에 부착, 퇴적하는 비율이 커서 스퍼터 성막의 효율이 좋다.

자기장치(18)의 다수개의 자기코일(18a),(18b),(18c)를 각각 독립으로 제어하는 것이 가능하다. 이 때문에 타겟의 반경방향에 있어서의 타겟(1)과 평행인 자계의 강도를 제어할 수 있고, 이로인해서 플라즈마(45)의 반경방향 밀도 분포를 제어 가능하게 하고 있다. 그 결과, 플라즈마 밀도가 높은데일수륵 타겟(1)에서 튕겨나온 원자 또는 입자의 수가 많으므로 기판(2)위에 부착, 퇴적하는 기판의 반경방향에서의 막의 두께를 제어할 수 있다.

본 발명에 의하면, 고밀도 플라즈마의 발생장소로 부터 타겟까지의 거리를 짧게할 수 있으므로, 플라즈마의 이송효율이 좋다.

제9도, 제10도는 스퍼터 입자의 비래방향에 관한 여현법칙을 고려한 실시예를 도시한다. 즉, 타겟(1')는 원추대의 측면의 형상을 하고 있다. 플라즈마 발생실(11)내에서 자력선은 (42')로 되고, 타겟(1')의 중앙부(10')의 공동을 통하여 자력선(43')와 같게 되며, 타겟(1')의 외주부에서 음극(4')내로 들어간다.

또, 스퍼터 입자의 비래방향과 양을 고려하여 타겟을 경사시키므로 타겟에서 튕겨나온 입자가 기판에 부착, 퇴적하는 비율을 증대할 수가 있다.

제11도 내지 제16도에 대해서 설명한다. 본 실시예에 있어서는 기판에도 전력을 인가하는 것에 의해, 미세한 홈을 가진 기판으로의 성막이나 막의 표면을 평탄하게 성막하는 스퍼터링장치를 도시한다. 본 실시예는 스퍼터성막중의 기판에 전력을 인가하는 것으로써, 성막하면서 기판표면의 스퍼터링에 의한 에칭도 병행해서 행하는 것이다.

제11도, 제12도는 본 실시예의 스퍼터링장치의 구조를 도시한 단면도이다. 기판(2)를 올려놓는 기판홀더(19)는 축(20)에 의해 절연물(21)을 거쳐서 전기적으로 절연되어 또한 진공을 유지하도륵 하여 프렌지(22)에 설치된다. 프렌지(22)는 자기장치(23)을 포함한 링상태의 관(24)가 부착된 코일 프렌지(25)에 설치되고, 그 코일 프렌지(25)는 진공조(6)에 각각 진공을 유지할 수 있도록 설치한다. 또, 상기 기판홀더(19)의 축(20)에는 전원(26)이 설치되어 기판(2)에 고주파 전력이 인가될 수 있는 구조로 되어 있다(그 이외의 구조에 대해서는 제7도의 설명을 참조할 것).

이상의 구성에 있어서, 자기장치(17),(18)은 미러자장을 구성하고, 또 자기장치(18),(23)은 카스프자장을 구성한다. 이들 자기장치에 의해 발생하는 자력선은 제12도에 도시한 바와 같이 자기장치(17),(18)에서의 자력선(27)은 그 자기장치(17),(18)의 중간에서 자속밀도가 적어져서 확산되고, 자기장치(17),(18)의 각각의 중심에서 오므라지고, 또 자기장치(18)에서 타겟(1)쪽으로 나온 자력선(28)은 기판(2)쪽의 자기장치(23)의 자력선(29)와 반발하여 카스프자장을 형성한다.

플라즈마는 자기장치(18),(23)에 의해서 만들어지는 카스프자장에 의해서 타겟(1)과 기판(2)사이에 가두어져서, 타겟(1)면위를 고밀도 플라즈마 상태로 한다. 여기서 음극(4)에 전원(9)에 의해 전력을 인가하여 타겟(1)면에 부의 전계를 발생시키고, 이로인해 플라즈마중의 이온을 가속하여 타겟(1)표면에 충돌시키고, 그 타겟(1)표면으로부터 차례로 그 원자 또는 입자로 튕겨보내고, 이것을 기판(2)의 표면위에 퇴적하여 박막을 형성한다. 여기서 전원(9)는 타겟(1)의 재질에 따라 직류 또는 고주파를 선택한다.

또, 상기의 스퍼터 성막에 있어서, 전원(26)으로 기판홀더(19)에 고주파 전류를 인가하고, 기판(2)의 표면에 부의 전계를 발생시키고, 이 전계에 의해 플라즈마중의 이온을 가속하여 기판(2) 표면에 충돌시켜 기판의 표면에 퇴적한 박막을 스퍼터 에칭한다. 이때의 기판상태를 제15도와 제16도에 도시한다. 제15도 A는 홈을 가진 기판(31)에 스퍼터 성막한 상태를 도시하고, 홈의 폭이 적어지면, 스퍼터 성막에 의해 퇴적한 막(32)는 처음에 성막된 막(33)의 각의 부분에서 오버행(34)하고, 홈(35)의 개방부(36)은 성막의 진행에 따라 점점 좁아져서 홈(35)위에 성막을 할수 없게 된다. 그래서, 기판(2)에 전력을 인가하여 스퍼터 에칭을 스퍼터 성막과 동시에 행하면 제15도 B에 도시한 바와 같이 스퍼터 에칭 특성에서 (a)의 오버행(34)가 다른 부분보다 빨리 에칭되고 홈(35)의 개방부(36)은 (36')와 같이 되어 홈으로의 성막이 양호하게 된다. 또, 스퍼터 성막중에 기판을 스퍼터 에칭하면서, 다시 성막한 상태를 제16도에 도시한다. 스퍼터 에칭은 이온의 입사각과 에칭되는 면의 법선의 각도가 70도 내지 80도로 에칭의 최대치를 표시하므로 각도를 가진 부분(37)이 다른 부분보다 빨리 에칭되어, 제16도 A의 상태에서 제16도 B와 같이 퇴적한 막(32)의 표면이 평탄하게 된다. 종래 장치에 있어서, 스퍼터 성막과 스퍼터 에칭을 동시에 행하면 플라즈마 밀도가 낮은 것에 기인하는 결점이 나타나 기판 또는 소자에 손상을 준다. 즉, 성막중의 기간에 스퍼터 에칭을 하는 인가전력(기판에 인가하는 전력)을 증대시키면 충돌하는 이온의 에너지가 증대하여 기판손상의 원인으로 되어 있었다. 그러나, 본 실시예에서는 타겟과 기판사이에 고밀도 플라즈마를 가두어 둘 수가 있으므로, 기판에 인가하는 전력의 증가가 기판을 손상시키는 정도까지 이온의 에너지를 증대시키지 않는다.

제13도, 제14도는 스퍼터 입자의 여현법칙을 고려한 실시예를 도시한다. 음극(4'), 절연물(5'), 백킹 플레이트(3') 및 타겟(1')의 형상이 원추대의 측면의 형상을 하고 있는 것 이외에는 제11도의 실시예와 마찬가지이다. 이와 같이 타겟(1')의 면이 기판을 둘러싼 것과 같이 경사되어 있으므로, 기판(2)의 표면으로 부착, 퇴적하는 비율은 향상한다.

제11도 내지 제14도의 실시예에 의하면 마이크로파 여기에 의한 고밀도 플라즈마를 가두고, 또한 스퍼터성막중의 기판등에 손상을 주는 일없이 기판에 스퍼터 에칭이 행하여지므로, 성막의 제어성능, 구체적으로는 기판의 미세한 홈으로의 균일 퇴적성, 고속 성막에 있어서의 평탄성이 향상된다.

다음에 제17도 내지 제20도에 플라즈마 발생과 스퍼터 타겟으로의 이송성능을 더욱 향상한 실시예를 도시한다.

본 실시예에 있어서는 타겟(1)과 플라즈마 발생실(11)의 거리를 적게하므로써 이송을 위한 특별한 자기장치(17)(제11도, 제13도)이 불필요하게 되고, 또한 이송에 의한 플라즈마 밀도의 저하를 방지할 수가 있다.

Claims

기판의 퇴적면과 대향면을 갖고, 인접한 위치에 스퍼터되어야할 물질로 이루어진 타겟(1), 상기 타겟표면에서 음극쪽으로 향하고, 상기 타겟 표면의 적어도 일부와 평행한 자력선으로 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위하여 그 음극의 주변에 위치한 자기장치(53)을 갖는 음극(4), 상기 음극과 전압으로 접속된 전원(9), 상기 기간의 퇴적면으로 향하고, 상기 퇴적면의 적어도 일부와 평행한 자력선으로 상기기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위하여 그 주변에 위치한 자기장치(54)가 마련되고, 상기 타겟이 스퍼터 성막실(44)를 거쳐서 대면하는 방법으로 상기 기판을 갖는 기판홀더(19), 마이크로파원에서 마이크로파를 상기 타겟 및 상기 기판홀더와 평행한 방향으로 상기 스퍼터 성막실(44)에 도입하여 상기 스퍼터 성막실에서 상기 타겟을 스퍼터하는 플라즈마를 발생하기 위한 마이크로파원(16)과 마이크로파 도입창(51)을 포함하는 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
기판의 퇴적면과 대향면을 갖고, 인접한 위치에 스퍼터되어야할 물질로 이루어진 타겟(1)과 상기 타겟 표면에서 음극쪽으로 향하고, 상기 타겟 표면의 적어도 일부와 평행한 자력선으로 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위하여 그 음극의 주변에 위치된 자기창치(53)을 갖는 음극, 상기 음극에 전압을 공급하도록 접속된 전원(9), 상기 기판의 퇴적면을 향하고, 상기 퇴적면의 적어도 일부와 평행한 자력선으로 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위하여 그 주변에 위치한 자기장치(54)가 마련되고, 상기타켓이 스퍼터 성막실(44)를 건너서 대면하는 방법으로 상기 기판을 유지하는 기판홀더(19), 상기 스퍼터성막실(44)에 대면한 플라즈마 도입창(51)과 상기 스퍼터 성막실에 상기 타겟 및 상기 기판홀더와 평행한 통로를 따라서 상기 플라즈마를 전송하는 자계를 발생하기 위한 자기장치(57,58)을 갖는 플라즈마원(11)을 포함하는 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
기판의 퇴적면과 대향면을 갖고, 인접한 위치에 스퍼터되어야할 물질로 이루어진 타겟과 상기 타겟표면에서 음극쪽으로 향하고, 상기 타켓 표면의 적어도 일부와 평행한 자력선으로 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 밭생하기 위하여 그 음극의 주변에 위치된 자기장치를 갖는 음극(4), 상기 음극에 전압을 공급하도록 접속된 전원(9), 상기 기판의 퇴적면으로 향하고, 상기 퇴적면의 적어도 일부와 평행한 자력선으로 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위하여 그 주변에 위치한 자기장치가 마련되고, 상기 타겟이 스퍼터 성막실(44)를 건너서 대면하는 방법으로 상기 기판을 유지하는 기판홀더(19), 상기 기판홀더에 전압을 공급하도록 접속된 전원(26), 마이크로파원에서 마이크로파를 상기 타겟 및 상기 기판홀더와 평행한 방향으로 상기 스퍼터 성막실에 도입하여 상기 스퍼터 성막실에서 상기 타겟을 스퍼터하는 플라즈마를 발생하기 위한 마이크로파원(16)과 마이크로파 도입창(51)을 포함하는 마이크로파 여기 스퍼터링창치.
기판의 퇴적면과 대향면을 갖고, 인접한 위치에 스퍼터 되어야할 물질로 이루어진 타켓(1)과 상기 타겟 표면에서 음극을 향하여 직접적이고, 상기 타겟 표면의 적어도 일부와 평행한 자력선으로 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위하여 그 음극의 주변에 위치된 자기장치(53)을 갖는 음극(4), 상기 음극에 전압을 공급하도록 접속된 전원(9), 상기 기판의 퇴적면으로 향하고, 상기 퇴적면의 적어도 일부와 평행한 자력선으로 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위하여 그 주변에 위치한 자기장치(54)가 마련되고, 상기 타겟이 스퍼터 성막실(44)를 건너서 대면하는 방법으로 상기 기판을 유지하는 기판홀더, 상기 기판홀더에 전압을 공급하도록 접속된 전원(26), 상기 스퍼터 성막실에 대면한 플라즈마 도입창(51)과 상기 스퍼터 성막실에 상기 타겟 및 상기 기판홀더와 평행한 통로를 따라서 상기 플라즈마를 전송하는 자계를 발생하기 위한 자기장치(57,58)을 갖는 플라즈마원(11)을 포함하는 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
특허청구의 범위 제1항에 있어서, 마이크로파 도입창을 갖는 다수의 마이크로파원이 마련된 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
특허청구의 범위 제2항에 있어서, 마이크로파 도입창을 갖는 다수의 마이크로파원이 마련된 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
특허청구의 범위 제3항에 있어서, 마이크로파 도입창을 갖는 다수의 마이크로파원이 마련된 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
특허청구의 범위 제4항에 있어서, 마이크로파 도입창을 갖는 다수의 마이크로파원이 마련된 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
기판의 퇴적면과 대향면을 갖고, 인접한 위치에 스퍼터되어야할 물질로 이루어진 타겟(1), 상기 타겟 표면에서 음극쪽을 향하는 자력선으로 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위하여 그 음극의 주변에 위치된 제1의 자기장치(53)을 갖는 음극(4), 상기 음극에 전압을 공급하도록 접속된 전원(9), 상기 타겟이 스퍼터 성막실을 건너서 대면하는 방법으로 상기 기판을 유지하는 기판홀더(19), 상기 스퍼터 성막실에 대면한 플라즈마 도입창(51)과 상기 스퍼터 성막실에 상기 타겟 및 상기 기판홀더와 평행한 통로를 따라서 상기 플라즈마를 전송하는 자계를 발생하기 위한 제2의 자기장치(57,58)을 갖는 플라즈마원(11), 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하고, 상기 음극의 주변에 마련된 제1의 자기장치와 협력하여 상기 타겟의 표면위에 상기 플라즈마원으로부터의 플라즈마 만을 가두는 제3의 자기장치(60)을 포함하는 마이크로파 여기 스퍼티링장치.
특허청구의 범위 제9항에 있어서, 마이크로파 도입창을 갖는 다수의 마이크로파원이 마련된 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
타겟의 스퍼터면과 기판의 퇴적면이 대향하고, 인접한 위치에 스퍼터되어야할 물질로 이루어지고, 타겟을 스퍼터하기 위해 플라즈마를 도입하는 플라즈마 도입창(51)이 마련된 타겟(1)과 상기 스퍼터면으로부터 상기 음극쪽으로 향하는 자력선으로 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하도록 위치한 제1의 자기장치(53)을 갖는 음극(4), 상기 음극에 전압을 공급하도록 접속된 전원(9), 상기 기판으로부터 상기 타겟의 반대면에 위치하고, 상기 플라즈마 도입창과 통하는 플라즈마 발생실(11), 상기 제1의 자기장치(53)과 상기 플라즈마 도입창을 통하여 플라즈마를 발생하고 전송하기 위한 상기 플라즈마 발생실에 자제를 발생하는 마이크로파 발생기사이에 위치된 제2의 자기장치(57,58), 상기 타겟의 스퍼터면과 대향하고, 상기 스퍼터면과 평행하계 상기 기판을 유지하는 기판홀더(l9)를 포함하는 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
타겟의 스퍼터면과 기간의 퇴적면이 대향하고, 인접한 위치에 스퍼터되어야할 물질로 이루어지고, 타겟을 스퍼터하기 위해 플라즈마를 도입하는 플라즈마 도입창이 마련된 타겟(1), 상기 스퍼터면으로부터 상기 음극쪽으로 향하는 자력선으로 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자제를 발생하도록 위치한 제1의 자기장치(53)을 갖는 음극, 상기 음극에 전압을 공급하도록 접속된 전원(9), 상기 기판으로부터 상기 타겟의 반대면에 위치하고, 상기 플라즈마 도입창과 통하는 플라즈마 발생실(11), 상기 제1의 자기장치와 상기 플라즈마 도입창을 통하여 플라즈마를 발생하고 전송하기 위한 상기 플라즈마 발생실에 자계를 발생하는 마이크로파 발생기사이에 위치된 제2의 자기장치(57,58), 상기 타겟과 대향하고, 상기 스토퍼면과 평행하게 상기 기판을 유지하는 기판홀더(19), 상기 기판의 퇴적면으로 향하는 자력선으로 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하도록 상기 기판홀더에 인접해서 위치한 제3의 자기장치(60), 상기 기판홀더에 전압을 공급하도록 접속된 전원(26)을 포함하는 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
특허청구의 범위 제11항에 있어서, 상기 타겟과 상기 음극은 원추대의 측면의 형상인 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
특허청구의 범위 제12항에 있어서, 상기 타겟과 상기 음극은 원추대의 측면의 형상인 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
특허청구의 범위 제11항에 있어서, 상기 기판홀더, 상기 타겟, 상기 음극, 상기 제1의 자기장치, 상기 플라즈마 발생실, 상기 제2의 자기장치, 상기 마이크로파 발생기는 동일축에 따라서 배열된 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
특허청구의 범위 제12항에 있어서, 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하는 상기 제3의 자기장치, 상기 기판홀더, 상기 타겟, 상기 음극, 상기 제1의 자기장치, 상기 플라즈마 발생실, 상기 제2의자기장치, 상기 마이크로파 발생원은 동일 축을 따라서 배열된 마이크로파 여기 스퍼터링창치.
소정의 감압분위기하에 놓이고, 기판의 퇴적면과 대향하고, 스퍼터되어야할 물질로 이루어진 평면성 타겟에 대하여 상기 타겟 표면을 따라서 평행한 방향으로 도입되는 마이크로파를 도입하는 스텝, 상기 타겟과 상기 기판을 거쳐서 관통하고 플라즈마를 가두는 자계의 수단에 의해 상기 타겟과 상기 기판사이의 스퍼터 성막실에 플라즈마를 발생하는 스텝, 상기 타겟쪽으로 상기 플라즈마를 가속하도록, 상기 타겟을 지지하고 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위해 제1의 자기장치가 마련된 음극으로 전계를 인가하는 스템, 상기 기판외에 퇴적되어야할 물질로 이루어지고, 상기 타겟과 반대이고, 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위해 제2의 자기장치를 갖는 기판홀더에 의해 유지된 기판위에 퇴적되는 스퍼터원입자를 방출하도록 상기 타겟을 스퍼터하는 스텝을 포함하는 마이크로파 여기 스퍼티링방법.
소정의 갑압분기위하에 놓이고, 기판의 퇴적면과 대향하고, 스퍼터되어야할 물질로 이루어진 평면성 타겟에 대하여 상기 타겟표면을 따라서 평행한 방향으로 도입되는 마이크로파를 도입하는 스텝, 상기 마이크로파가 도입되는 동안 미러자계에 의해 플라즈마를 발생하고, 상기 타겟과 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계의 수단에 의해 상기 타겟과 상기 기판사이의 공간에 상기 플라즈마를 유지하는 스텝, 상기 타겟쪽으로 상기 플라즈마를 가속하도륵 상기 타겟을 지지하고 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위해 제1의 자기장치가 마련된 음극으로 전계를 인가하는 스텝, 상기 기판위에 퇴적되어야할 물질로 이루어지고, 상기 타겟과 반대이고, 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위해 제2의 자기장치를 갖는 기판홀더에 의해 유지된 기판위에 퇴적되는 스퍼터된 입자를 방출하도록 상기 타겟을 스퍼터하는 스텝을 포함하는 마이크로파 여기 스퍼터링방법.
소정의 감압분위기하에 놓이고, 기판의 퇴적면과 대향하고, 스퍼터되어야할 물질로 이루어진 평면성 타겟에 대하여 상기 타겟 표면을 따라서 평행한 방향으로 도입되는 마이크로파를 도입하는 스텝, 상기 타겟과 상기 기판을 거쳐서 관통하고 플라즈마를 가두는 자계의 수단에 의해 상기 타겟과 상기 기판사이의 스퍼터 성막실에 플라즈마를 발생하는 스텝, 상기 타겟쪽으로 상기 플라즈마를 가속하도록 상기 타겟을 지지하고 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위해 제1의 자기장치가 마련된 음극으로 전계를 인가하는 스텝, 상기 기판위에 퇴적되어야할 물질로 이루어진 스퍼터된 입자를 방출하도록 상기 타겟을 스퍼터하는 스텝, 상기 기판의 스퍼터를 실행하도록 상기 기판쪽으로 상기 플라즈마를 가속하기 위해 상기 기판을 유지하는 기판홀더로 전계를 인가하는 스텝을 포함하고, 상기 기판홀더는 상기 타겟과 대향하고, 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하도록 제2의 자기장치가 마련되며, 상기 타겟에서 상기 스퍼터된 입자는 상기 기판홀더위의 상기 기판에 퇴적됨과 동시에 상기 기판의 스퍼터링이 상기 플라즈마에 의해 실행되는 마이크로파 여기 스퍼터링 방법.
소정의 감압분위기하에 놓이고, 기판의 퇴적면과 대향하고, 스퍼터되어야할 물질로 이루어진 평면성 타겟에 대하여 상기 타겟 표면을 따라서 평행한 방향으로 도입되는 마이크로파를 도입하는 스텝, 상기 마이크로파가 도입되는 동안 미러자계에 의해 플라즈마를 발생하고, 상기 타겟과 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자졔의 수단에 의해 상기 타겟과 상기 기판사이의 공간에 플라즈마를 유지하는 스텝, 상기 타겟쪽으로 상기 플라즈마를 가속하도륵 상기 타겟을 지지하고 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위해 제1의 자기장치가 마련된 음극으로 전계를 인가하는 스텝, 상기 기판위에 퇴적되어야할 물질로 이루어진 스퍼터된 입자를 방출하도록 상기 타겟을 스퍼터하는 스텝, 상기 기판의 스퍼터를 실행하도륵 상기 기판쪽으로 상기 플라즈마를 가속하기 위해 상기 기판을 유지하는 기판홀더로 전계를 인가하는 스텝을 포함하고, 상기 기판홀더는 상기 타겟과 대향하고, 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하도록 제2의 자기장치가 마련되며, 상기 타겟에서 상기 스퍼터된 입자는 상기 기판홀더위의 상기 기판에 퇴적됨과 동시에 상기 기판의 스퍼터링이 상기 플라즈마에 의해 실행되는 마이크로파 여기 스퍼터링방법.
소정의 감압분위기하에 놓이고, 기판의 퇴적면에 대향하고, 스퍼터되어야할 물질로 이루어진 평면성 타겟에 대하여 상기 타겟 표면을 따라서 평행한 방향으로 도입되는 마이크로파를 도입하는 스텝, 상기 마이크로파가 도입되는 동안 미러자계에 의해 플라즈마를 발생하고, 상기 타겟과 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계의 수단에 의해 상기 타겟과 상기 기판사이의 공간에 플라즈마를 유지하는 스텝, 상기 타겟쪽으로 상기 플라즈마를 가속하도록 상기 타겟을 지지하고 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위해 제1의 자기장치가 마련된 음극으로 전계를 인가하는 스텝, 상기 기판위에 퇴적되어야할 물질로 이루어지고, 상기 기판홀더위의 상기 기판에 퇴적되어야할 스퍼터된 입자를 방출하도록 상기 타겟을 스퍼터하는 스텝을 포함하는 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
특허청구의 범위 제17항에 있어서, 상기 마이크로파는 상기 타겟의 포면을 따라서 다수의 방향에서 도입되는 마이크로파 여기 스퍼터링방법.
특허청구의 범위 제18항에 있어서, 상기 마이크로파의 도입과 플라즈마의 발생은 상기 타겟의 표면을 따라서 다수의 방향에서 기인되는 마이크로파 여기 스퍼터링방법.
특허청구의 범위 제19항에 있어서, 상기 마이크로파는 상기 타겟의 표면을 따라서 다수의 방향에서 도입되는 마이크로파 여기 스퍼터링방법.
특허청구의 범위 제20항에 있어서, 상기 마이크로파의 도입과 플라즈마의 발생은 상기 타겟의 표면을 따라서 다수의 방향에서 기인되는 마이크로파 여기 스퍼터링방법.
특허청구의 범위 제21항에 있어서, 상기 마이크로파의 도입과 플라즈마의 발생은 상기 타겟의 표면을 따라서 다수의 방향에서 기인되는 마이크로파 여기 스퍼터링방법.
소정의 감압분위기하에 놓이고, 기판의 퇴적면과 대향하고, 스퍼터되어야할 물질로 이루어진 평면성 타겟에 대하여 상기 타겟의 중앙을 거쳐서 도입되는 마이크로파를 도입하는 스텝, 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계의 수단에 의해 플라즈마를 발생하여 상기 플라즈마를 상기 타겟의 표면위에 유지하는 스텝, 상기 타겟쪽으로 상기 플라즈마를 가속하도록 상기 타겟을 지지하고 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위해 제1의 자기장치가 마련된 음극으로 전계를 인가하는 스텝, 상기 기판위에 퇴적되어야할 물질로 이루어진 스퍼터된 입자를 방출하도륵 상기 타겟을 스퍼터하는 스텝, 상기 타겟과 대향하는 기판홀더위의 상기 기판위에 퇴적되어야할 상기 스퍼터된 입자를 일으키는 스텝을 포함하는 마이크로파 여기 스퍼터링방법.
소정의 감압분위기하에 놓이고, 기판의 퇴적면과 대향하고, 스퍼터되어야할 물질로 이루어진 평면성 타겟에 대하여 상기 타겟 표면을 따라서 평행한 방향으로 도입되는 마이크로파를 도입하는 스텝, 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계의 수단에 의해 플라즈마를 발생하고, 상기 플라즈마를 상기 타겟의 표면위에 유지하는 스텝, 상기 타켓과 상기 기판사이의 스퍼터 성막실에 플라즈마를 발생하는 스텝, 상기 타겟쪽으로 상기 플라즈마를 가속하도륵 상기 타겟을 지지하고, 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하기 위해 제1의 자기장치가 마련된 음극으로 전계를 인가하는 스텝, 상기 기판위에 퇴적되어야할 물질로 이루어진 스퍼터된 입자를 방출하도륵 상기 타겟을 스퍼더하는 스텝, 상기 기판의 스퍼터를 실행하도록 상기 기판쪽으로 상기 플라즈마를 가속하기 위해 상기 기판을 유지하는 기판홀더로 전계를 인가하는 스텝을 포함하고, 상기 기판홀더는 상기 타겟과 대향하고, 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하도록 제2의 자기장치가 마련되며, 상기 스퍼터된 입자는 상기 기판홀더위의 상기 기판에 퇴적됨과 동시에 상기 기판의 스퍼터링이 상기 플라즈마에 의해 실행되는 마이크로파 여기 스퍼터링방법.
특허청구의 범위 제27항에 있어서, 상기 타겟과 상기 음극은 원추대의 측면의 형상인 마이크로파 여기 스퍼터링방법.
특허청구의 범위 제28항에 있어서, 상기 타겟과 상기 음극은 원추대의 측면의 형상인 마이크로파 여기 스퍼터링방법.
타겟의 스퍼터면과 기판의 퇴적면이 대향하고, 인접한 위치에 스퍼터되어야할 물질로 이루어지고, 타겟을 스퍼더하기 의해 플라즈마를 도입하는 플라즈마 도입창이 마련된 타겟(1), 상기 타겟 스퍼터면으로부터 상기 음극적으로 향하는 자력선으로 상기 타겟을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하도륵 위치한 제1의 자기장치를 갖는 음극(4), 상기 음극에 전압을 공급하도륵 접속된 전원(9), 상기 기판으로부터 상기 타겟의 반대면에 위치하고, 상기 플라즈마 도입창과 통하는 플라즈마 발생실(11), 상기 타겟의 스퍼터면과 대향하고, 상기 스퍼터면과 평행하게 상기 기판을 유지하는 기판홀더, 상기 기판의 반대면으로 향하는 자력선으로 상기 기판을 거쳐서 관통하는 자계를 발생하도록 상기 기판홀더에 인접해서 위치된 제2의 자기장치(57,58). 상기 기판홀더에 전압올 공급하도륵 접속된 전원(26)을 포함하는 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
특허청구의 범위 제31항에 있어서, 상기 타겟과 상기 음극은 원추대의 측면의 형상인 마이크로파 여기 스퍼터링장치.
특허청구의 범위 제31항에 있어서, 상기 기판홀더, 상기 타겟, 상기 음극, 상기 자기장치, 상기 플라즈마 발생실, 상기 마이크로파 발생기는 동일축을 따라서 배열된 마이크로파 여기 스퍼터링장치.