KR920002464B1 - 마그네트론 스퍼터 코팅장치 - Google Patents

마그네트론 스퍼터 코팅장치 Download PDF

Info

Publication number
KR920002464B1
KR920002464B1 KR1019880008074A KR880008074A KR920002464B1 KR 920002464 B1 KR920002464 B1 KR 920002464B1 KR 1019880008074 A KR1019880008074 A KR 1019880008074A KR 880008074 A KR880008074 A KR 880008074A KR 920002464 B1 KR920002464 B1 KR 920002464B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
target
groove
sputter coating
magnetron sputter
sputtering
Prior art date
Application number
KR1019880008074A
Other languages
English (en)
Other versions
KR890002970A (ko
Inventor
어니스트 디머레이 리차아드
브래드포오드 크럼리 게어리
Original Assignee
더 비이오우시이 그루우프 인코포레이팃드
래리 아아르 커세트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 더 비이오우시이 그루우프 인코포레이팃드, 래리 아아르 커세트 filed Critical 더 비이오우시이 그루우프 인코포레이팃드
Publication of KR890002970A publication Critical patent/KR890002970A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR920002464B1 publication Critical patent/KR920002464B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3423—Shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405—Magnetron sputtering
    • H01J37/3408—Planar magnetron sputtering
    • H01L21/203—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

마그네트론 스퍼터 코팅장치
제1도는 본 발명에 따른 전형적인 자속선들과 타케트 홈들의 위치를 나타내는, 평탄한 타게트, 원추형 타게트 및 계단식 마그네트론 타게트의 단면도.
제2도는 이 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치의 단면도.
제3도는 각종 치수들을 표시하는 스퍼터링 타게트의 부분단면도.
제4도는 본 발명에 따른 홈들이 있는 것과 없는 여러개의 스퍼터링 타게트들의 침식전후의 윤곽들을 도시하는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 타게트(target) 12 : 외측 보유기
15 : 상부 보유링 21, 24 : 상하부 극편
22 : 자석 31 : 양극 디스크
35 : 막대자석 41 : 장착판
44 : 차폐물 51 : 덮개
52 : 열전달 링 61 : 냉각관
71, 72, 73 : 수평면 74, 75: 수직면
81 : 초기 스퍼터링면 82 : 최종 스퍼터링면
이 발명은 스퍼터링( sputtering) 분야에 관한 것으로서, 구체적으로는 마그네트론 스퍼터 코팅장치에 관한 것이다.
스퍼터 코팅은 타게트(target)에서 물질을 제거하여 그 물질을 기판상에 스퍼터하여 침착시키므로써 그 기판을 코팅하는 방법이다. 스퍼터링은 일반적으로, 적당한 조성과 압력의 스퍼터링 기체를 유지하기 위해 진공펌프와 기체 도입구들이 마련되어 있는 체임버에 스퍼터링원(소오스)과 기판을 배치하여 수행된다.
각종 마그네트론 스퍼터 코팅장치가 알려져 있다. 그러한 장치들은 종종 스퍼터링에 의해 물질이 제거되는 면의 형태에 의해 특징지어진다. 미합중국 특허 제4,166,018호는 평탄한 마그네트론 스퍼터 코팅 장치를 기술하고 있으며, 미합중국 특허 제4,060,470호는 원추형 마그네트론 스퍼터링 장치를 기술하고 있으며, 미합중국 특허 제4,219,397호는 타게트가 동심상이지만 축선방향으로 편기된 2개의 원통체들로 구성되는 원통형 계단식 마그네트론 스퍼터링 장치를 기술하고 있다.
마그네트론 스퍼터링 장치는 각종 피복물들을 침착하는데 사용된다. 종종, 타게트 물질은 금속이며, 피복물은 금속 또는, 산소나 질소와 같은 기체의 반응 생성물이다. 평탄한 것, 원추형의 것 및, 계단식의 마그네트론 스퍼터링원들은 종종 집적회로와 다른 반도체 제품의 제조에 있어 얇은 충돌을 침착하는데 사용된다.
본 발명은 마그네트론 스퍼터링 장치에서 고유적인 여러 가지 문제점들을 해결하는 데 주안점을 두고 있다.
첫째, 그러한 모든 장치는 타게트의 교체가 요구되기 전에 스퍼터 될 수 있는 물질의 한정된 재고를 가진 다. 둘째, 침착 균일성이 타게트의 전체 수명에 걸쳐 유지되어야 한다. 셋째, 타게트가 침식됨에 따라 스퍼터링원의 작동 전압과 다른 매개 변수들의 변동에 관계없이 침착률이 제어되어야 한다.
본 발명은 스퍼터될 물질의 타게트와, 침식지역을 형성하는 타게트 표면에 인접한 곳에 글로우(glow)방전을 한정시킬 수 있는 자기 터널을 형성하도록 타게트에서 나와 그 타게트로 복귀하는 자속선들을 가지는 자계를 발생시키는 자기 수단을 포함하는 마그네트론 스퍼터 코팅장치를 제공한다. 적어도 침식지역의 일부를 따라 타게트면에 홈이 마련되어 있다. 이 홈은 스퍼터링면이 침식됨에 따라 그 스퍼터링면의 스퍼터링전압과 윤곽에 상당히 영향을 줄 수 있다. 홈의 치수와 위치는 특정 마그네트론 스퍼터링 장치들을 위한 효과들이 최적으로 되도록 선택될 수 있다.
첨부 도면들을 참조하여 이 발명을 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 홈이 있는 3가지 형태의 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터 코팅 장치들을 나타내는 것으로, 제la,lc,le도는 각각 평탄한 타게트, 원추형 타게트 및 원통형 계단식 타게트의 단면도이다. 타게트(1)에서 제거된 물질은 타게트와 인접하여 정령된 기판(8)상에 침착된다. 원호모양의 선들(2)은 타게트의 스퍼터링면에서 나와 다시 그 면으로 복귀하는 자속선들을 나타낸다. 이러한 자속선들은 홈(3)이 있는 지역위에 폐쇄된 고리모양의 자기(磁氣)터널을 형성한다.
제1b도는 평탄한 마그네트론 스퍼터링원(소오스)의 평면도이다. 전형적으로, 평탄한 마그네트론의 침식은 침식지역의 중앙에서 최대이고, 양쪽으로 비교적 대칭이다. 홈(3)은 타겟트면상의 폐쇄 고리모양 침식지역내에서 최대 침식선의 측부에 위치되는 것이 바람직하다.
제1 d도는 원추형 마그네트론 스퍼터링원의 평면도이고, 자기 터널 아래 침식 지역의 중앙에 홈 (3)이 있는 것을 도시하고 있다.
제1f 도는 원통형 계단식 마그네트론 스퍼터링원의 평면도 이고, 수직면(6)이 내측원통부의 수평면(7)과 만나는 모서리에 원통 홈(3)이 위치된 것을 도시하고 있다.
제2a도는 원통형 계단식 타게트가 있는 바람직한 스퍼터링원의 단면도이다, 이 스퍼터링원은 타게트 조립체, 자석 조립체 및 양극 조립체로 구성된다. 스퍼터링원은 어느 방향으로도 작동될 수 있지만. 제2a도에서는, 그 스퍼터링원이 그 위에 배치된 기판상에 피복층을 침착하도록 배향되는 것으로 설명될 것이다.
타게트 조립체는 타게트(11)를 포함하고, 이 타게트는 스퍼터링될 금속 또는 다른 재료의 단일 조각으로 제조되는 것이 바람직하다, 타게트의 원통형 외면(19)과 그에 접하는 밀면(18)은 타게트에서 열을 제거하는 것을 돕는 외측 보유기(12)에 의해 둘러싸여 있다. 금속으로된 외측 보유기(12)에는 냉각수를 순환시키기 위해 원주방향 수로(13)와 파이프들(14)이 제공되어 있다. 타게트는 상부 보유링(15)과 다수의 나사들(16)에 의해 외측 보유기(12)에 대해 유지된다.
자석 조립체는 상부 극편(21)과 하부 극편(24)으로 구성된다. 이 극편들은 다수의U 자형 자석들(22)에 연결되어 있고, 이 자석들은 외측 보유기(12)와 결합하는 나사들(23)에 의해 제위치에 유지된다. 자계 강도를 증가시키기 위해서, 다수의 막대 자석들(35)이하부 극편(24)과 접촉하여 반경방향선들을 따라 배치된다. 제2b도에 도시된 바와 같이, 냉각수 파이프들(14)을 위한 간격을 제공하도록 어떤 막대 자석들에는 절제부(26)가 있다. 막대 자석들(35)에는 저부 보유기(27)가 제공되어 있다. 타게트(11)와 하부 극편(24)은 내측 보유기(17)와 다수의 나사들에 의해 서로 함께 보유된다.
타게트 조립체와 자석 조립체는, 이들 조립체들이 음전위로 유지될 수 있도록 다수의 절연물들(42)에 의해 장착판(41)으로부터 절연되어 있다. 이 장착판은 진공실의 벽(43)의 일부를 형성할 수도 있다.
양극 조립체는 양극 디스크(31), 블록(32) 및 스페이서(33)로 구성되고, 이들은 나사에 의해 서로 함께 보유된다. 불럭(32)에는 냉각수를 순환시키기 위한 파이프들(34)이 있다. 양극 조립체는, 내측 보유기(17), 하부 극편(24) 및 장착판 (41)을 통하여 뻗어 있는 간격 개구부내에 정렬되어 있다. 양극 조립체는 나사들에 의해 장착판(41)에 고정되고, 이 나사들은 전기 절연물들(35)을 통하여 뻗고, 이 전기 절연물(35)에는 진공시일(seal)을 제공하도록 0-링들(36)을 위한 2개의 홈들이 있다. 이 양극 조립체에는 또한, 진공실 외부로부터 뻗어있는 기체 파이프(38)와, 나사에 의해 양극 디스크(31)에 제거할 수 있게 부착된 기체 클램프(39)가 제공되어 있다.
스퍼터링원에는 또한, 상부 보유링(15)에 인접하여 정렬되어 있는 암흑부(dark space)차폐물(44)이 제공되어 있다. 이 차폐물(44)에는 냉각수를 순환시킬 수 있도록 원주방향 채널(45)과 공급파이프들(46)이 제공되어 있다.
차폐물을(44)은 자석 덮개(51)에 의해 장착판(41)상에 장착된다. 열전달 링(52)이 전방 차폐물(53)을 지지하도록 차폐물(44)로부터 뻗어있고, 그 전방 차폐물(53)은, 스퍼터링된 물질이 스퍼터링면으로부터 피복될 기판으로 이동할 수 있게 하는 원형 개구부(54)를 가지고 있다.
스퍼터링원에는 또한, 중공의 원통형 냉각관(61)이 제공되어 있다. 이 냉각관(61)에는 파이프들(62)과, 진공실 벽을 통과하여 뻗어있는 끼움쇠들(63)에 의해 액체 질소가 공급될 수 있다.
제3도는 본 발명의 치수 특성을 나타내는 , 원통형 계단식 스퍼터링 타게트의 단면도이다.
이 스퍼터링 타게트는 도면에서 대략 수평인 제1수평면(71), 제2 수평면(72) 및 상부 수평면(73)을 가진다. 제1 및 제2 수평면들(71,72)은 제1수직면(74)에 의해 이어져 있고, 제2 및 상부 수평면들은(72,73)은 제2수직면에(75)에 의해 이어져 있다. 제1 수평면(71)과 제1 수직면(74)은 대략 90°각도로 만날 수 있지만, 바람직한 실시예에서 이들은 반경이 대략 0.25인치(0.635㎝)인 제1곡면(76)에 의해 이어져 있다. 그러한 고면은 침식지역에 부가적인 물질을 제공한다. 유사하게, 제2수평면(72)과 제2수직면(75)은 바람직하게 비슷한 반경의 제2곡면(77)에 의해 이어져 있다. 제1수평면(71)의 내측연부와 상부 수평면(73)의 외측연부에는 각각 내측 보유기(17)와 상부 보유링(15)을 수용하는 절제부들(78,79)이 형성될 수 있다. 제3도에 표시된 바와 같이, 타게트의 원통형 내면의 직경, 제1수직면의 직경, 제2 수직면의 직경 및 원통형 외면(19)의 직경이 각각 문자 a,b,c,d로 표시되어 있다. 유사하게, 타게트의 밑면(18)에서 제1수평면, 제2 수평면 및 상부 수평면까지의 두께들이 각각 문자 e, f, g로 표시되어 있다.
제3도에서, 이 발명에 따라 홈은 타게트의 밑면(18)에 대해 각도 j를 이루고 있는 선(70)을 따라 연장하는 깊이 h를 가진다. 바람직하게, 상기 홈은 처음에는 폭i만큼 떨어져 있는 평행한 벽들을 가지지만. 그 폭은 타게트가 침식됨에 따라 커질 수 있고 평행하지 않게 될 수 있다. 약 0.025인치(0.064cm)보다 큰 폭과 약 0.125인치(0.318cm)까지의 깊이를 갖는 홈들은 통상의 기계가공 방법들에 의해 알루미늄, 많은 다른 금속 및 합금들에 만들어 질 수 있다.
제4도는 알루미늄 스퍼터링 타게트들의 표면이 침식됨에 따른 그 타게트의 윤곽 변화를 도시하고 있다.
초기 스퍼터링면(81)은 제3도에 도시된 제1 수평면 및 수직면과 제2수평면 및 수직면으로 이루어진 면과 유사하다. 긴 시간의 스퍼터링에 의해 초기 스퍼터링면(81)과 최종 스퍼터링면(82)사이에 도시된 타게트 물질이 침식된다. 제4a,4b,4c,도의 3개 스퍼터링 타게트들의 치수가 표 1에 주어져 있다. 제4d도의 타게트의 치수는 표 2에 표시된 다른 치수들을 제외하고는 상기 치수들과 비슷하다.
[표 1]
Figure kpo00002
[표 2]
Figure kpo00003
스퍼터링 타게트를 각각이 제2도에 도시된 것과 비슷한 스퍼터 코팅 장치에 장착된다. 기판과 스퍼터 장치가, 연속적으로 공기가 배출되고 3 밀리토르(millitorr)의 압력을 유지하도록 알곤 기체가 공급되는 체임버내에 배치되었다.스퍼터 장치는 직류 전원에 연결되었고, 침식 윤곽이 타게트의 원통형 외면(19)이나 밑면(18)중 어느, 한면에서 대략0.1인치(0.254cm)내로 될 때까지 스퍼터 되었다. 스퍼터된 물질을 스퍼터 코팅 장치의 전방 덮개의 개구부에 인접하여 배치된 평탄한 기판상에 수집되었다.
타게트의 초기 중량과 최종 중량, 초기 스퍼터링 전압과 최종 스퍼터링 전압, 타게트 수명 및 제4도의 4개의 음극들마다 기판상에 수집된 물질의 두께가 표 3에 나타내어져 있다. 중량 손실 및 사용률(%)도 표 3에 나타내어져 있다.
[표 3]
Figure kpo00004
제4a도와 표3에 의하면, 홈이 없는 계단식 스퍼터링 타게트는 249kwh(kilowatt hour)에 한계까지 침식되었음을 알 수 있다. 최종 스퍼터링면(82)은 원통형 외면(19)보다 밑면(18)에 더 가깝다. 스퍼터링 타게트의 제1수직면과 제2수평면의 교차점에 인접한 지역의 침식이 덜 일어남을 볼 수 있다. 이렇게 해서 생긴 타게트 돌출부로 인해, 기판상에 침착된 스퍼터 물질의 두께 분포에 왜곡이 생겨난다.
제4b도는 제4a도의 것과 비슷한 스퍼터링 타게트의 침식을 나타내지만. 이 타게트에는 본 발명에 따라 0.05인치(0.127cm)폭이 홈(3)이 마련되어 있다. 329kwh 동안 스퍼터한 후에도 최종 스퍼터링면(82)은 여전히 타게트의 밑면에 더 가깝지만,돌출부의 크기는 크게 줄어들었다.
제4c도는 제4b도와 비슷하지만 0.08인치(0.203cm)폭이 홈이 마련된 타게트의 침식을 나타낸다. 420kwh후의 침식 지역의 형태가 제4b도의 것과 아주 비슷함을 볼 수 있다.
제4d도는 두께들(e,f)이 더 크고 직경(c)이 더 작은 개조된 스퍼터링 타게트의 침식을 도시하고 있고, 상기 치수들은 모두 침식될 수 있는 물질의 양을 증가시키는 경향이 있다. 침식된 최종 스퍼터링면(82)은 밑면(18)보다 원통형 외면(19)에 더 가깝다. 타게트의 수명은 504kwh이었고, 침착된 물질이 두께는 2168㎛이었다. 이 두께는 홈이 없는 제4a도의 타게트의 두께보다 75%더 크다, 그러한 개선에 의해 타게트 고체 빈도가 감소되어 비용이 상당히 감소 될 수 있다.
마그네트론 스퍼터링원의 침식 지역에 홈을 사용하면 2가지 주요한 효과들이 제공된다. 첫째, 홈은 타게트가 침식됨에 따라 침식 지역의 윤곽에 상당히 영향을 줄 수 있다. 제4도와 표 3에서 알 수 있듯이, 이 효과는 원통형 계단식 마그네트론 장치의 작동에 있어 특별한 잇점일 수 있다. 둘째, 일정 상태하에서, 홈을 사용하면 마그네트론을 위한 스퍼터링 전압을 상당히 낮출 수 있다. 이는 제4c도 타게트를 위한 전압들과 제4도의 다른 타게트를 위한 전압들을 비교해보면 알 수 있다. 이러한 전압 강하 효과는 어떤 마그네트론에서도 잇점일 수 있다.
홈의 폭, 깊이 및 위치의 선택은 원하는 효과들에 좌우된다. 고려될 주요 요인들은 아래와 같다.
원통형 계단식 마그네트론에서, 타게트 물질은 원통 계단의 수평면과 수직면상의 2개 지역으로부터 주로 침식된다. 2개의 글로우 플라즈마 고리(링)가 형성될 수 있다. 기판상에 침착되는 물질의 분포는 2개 지역들로부터 스퍼터된 물질이 중첩적으로 조합된 것이다. 타게트와 기판사이의 간격은 피복층의 두께 균일성을 최적으로 하도록 선택될 수 있다. 불행하게도, 타게트면의 고르지 못함 침식에 의해 야기된 왜곡과 기복 때문에, 타게트가 침식됨에 따라 피복층 두께 분포가 변할 수도 있다.
계단식 타게트의 윤곽의 왜곡은 침식 지역의 홈에 의해 상당히 줄어 들 수 있다. 홈의 폭, 깊이 및 위치는 타게트의 전체 스퍼터링 수명에 걸쳐 소망의 타게트 윤곽을 유지할 수 있도록 선택된다. 물질을 과도하게 제거하게 되면 타게트가 구조적으로 취약해지고 조기에 파손될 수 있다. 제4b,4c 및 4d도의 타게트들의 각도 j는 52°이었다. 이 각도는 홈 양측부의 물질을 거의 같은 체적으로 분활하는 역할을 하였다. 유지될 침식면의 형태에 따라 40°-60°범위의 각도가 바람직하다. 홈은 침식 지역 부위 전체에 걸쳐 자기 터널을 따라 뻗어 있고, 그 침식 지역부위로부터 상당한 양의 물질이 기판상에 침착된다. 그러한 홈은 피복층 두께분포를 방해하지 않을 만큼 길다. 원통형 계단식 마그네트론 장치들에서는 연속적인 폐쇄 고리 모양의 원주 방향 홈들이 바람직하다.
작동 전위에 대한 홈의 효과는 홈의 폭에 좌우된다. 스퍼터링 시스템의 기체 방전과 직동 전압은 2차 전자들의 평균 자유 행정(mean-free-path)에 좌우된다, 간단한 다이오드 시스템에서 항복 전압이 기체 압력과 전극 사이 거리의 곱과 관련된 다는 파센(paschem)의 법칙이 적용된다. 자계들과 날카로운 연부들이 기체방전에 영향을 주지만,마그네트론 스퍼터링시스템에서는 어떤 압력 이하에서 글로우가 빛을 내지 않고 스퍼터 코팅이 실행되지 않는다. 방전후, 스퍼터링 전압은 압력이 증가함에 따라 감소한다. 유사하게, 소정 압력에서, 암흑부(dark space)치수로 불리는 거리보다 작은 치수들을 갖는 공간에 글로우가 전혀 존재하지 않을 수 있다. 암흑부 치수보다 작은 폭을 갖는 홈들은 마그네트론 스퍼터링원의 항복 전압과 작동 전압에 거의 영향을 주지 않는다. 스퍼터링 전압에 대한 제한된 효과는 제4a도의 타케트(홈이 없는)와 홈의 폭[0.05인치(0.127cm)]이 암흑부 치수보다 작은 제4b도의 타게트을 위한 전압들을 비교해 보면 알 수 있다.
암흑부 치수는 전형적으로 3밀리 토르 압력에서 마그네트론 스퍼터 코팅 장치의 경우 0.06인치(0.152cm)이다. 반대로, 제4 c도의 타게트 홈은 폭이 0.08인치(0.203cm)이고, 스퍼터링 전압은 표 3에 나타난 바와 같이 상당히 낮다.
전자기 스퍼터링원을 위한 항복 전위와 스퍼터링 전위는 또한 자계강도에 좌우된다. 자극편들이 보통 스퍼터링면으로부터 타게트의 반대 측부상에 있기 때문에, 두꺼운 타게트를 사용하면 글로우 방전이 낮은 자계강도 지역으로 이동하게 되고, 항복 전압과 스퍼터링 전압이 증가된다. 기판들에 대한 손상을 최소화하기 위해 반도체 기판의 코팅에서는 약 800볼트 보다 큰 스피터링 전위의 사용이 배제된다.
암흑부 치수보다 큰폭을 갖는 홈은 항복전위와 스퍼터링 전위를 상당히 낮출 수 있다. 그러한 홈은 긴 수명을 갖는 두꺼운 타게트를 사용할 수 있게 한다. 홈은 그가 수명 또는 침착 패턴에 악영향을 주지 않을 침식 지역의 부분에 위치도어야 한다. 스퍼터링 전압은 평상시 타게트가 침됨에 따라 감소하는 경향이 있기 때문에, 홈의 깊이는 초기 스퍼터링 전압을 소망의 수준 이하로 낮추는데 필요한 것보다 크지 않아야 한다. 일정상태들에서, 기판위의 물질 분포는 침식 지역의 모든 부분들에서 나오는 물질에 의해 영향을 받지 않는다. 이는, 예컨데 충분히 긴 장방형의 평탄한 마그네트론에서 침식 지역 끝들로 부터의 코팅이 무시될 수 있는 경우이다. 이러한 상태들에서, 홈은 끝 지역들에 걸쳐 연속적일 필요는 없지만, 코팅의 균일성을 방해하지 않도록 침식지역의 가장자리들을 따라 뻗어 있어야 한다.
초기 스퍼터링 전압을 낮추고 스퍼터링 타게트의 전체 수명에 걸쳐 침식 윤곽을 제어하도록 얕고 넓은 홈고 좁고 깊은 홈이 함께 사용될 수도 있다. 밀보다 위가 더 넓은 단일 홈도 비슷한 효과들을 낼 수 있다.

Claims (14)

  1. 스퍼터될 물질로 구서오디고 모서리에서 서로 만나는 2개의 인접한 면(72,74)을 가지는 타게트(11)와; 작동시 침식되는 지역으로서, 상기 2개의 면(72,74)부분을 포함한 지역에 인접한 곳에 글로우 방전을 제한 할 수 있는 자기 터널을 형성하도록 상기 타게트(11)에서 나오고 그 타게트로 복귀하는 자속선들(2)을 가진 자계를 발생하는 자기 수단(21,22,24,35) 및; 상기 2개의 면(72,74)이 만나는 곳에 위치되고, 많은 양의 물질이 기판상에 침착되게 하는 침식 지역의 부분전체에 걸쳐 상기 자기터널을 따라 연장하여, 작동중에 타게트 윤과형태와 스터퍼링 전압을 제어하도록 상기 침식 지역에 형성된 홈(3)을 포함하는 마그네트론 스퍼터 코팅 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홈(3)이 서로 평행한 측벽을 가지며, 이 장치의 스퍼터링 전위가 낮아지고 타게트가 스퍼터될 때 일정하게 유지되도록 소기의 작동시 암흑부 치수보다 큰 깊이(h)를 가지는 마그네트론 스퍼터 코팅장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 홈(3)이 0.025인치(0.064cm)보다 크고, 0.125인치(0.318cm)보다 작은 폭(i)을 가지는 마그네트론 스퍼터 코팅 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 홈(3)의 폭(i)은 이 장치의 스퍼터링 전위가 영향을 받지 않도록 소기의 작동시 암측부 치수보다 작은 마그네트론 스퍼터 코팅 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 홈(3)의 측벽들이 서로 평행하고, 그 홈의 폭(i)은 이 장치의 스퍼터링 전위가 낮아지고 타게트가 스퍼터될 때 일정하게 유지되도록 소기의 작동시 암흑부 치수보다 큰 마그네트론 스퍼터 코팅 장치.
  6. 제1항에 있어서,상기 홈(3)은 연속적인 고리인 마그네트론 스퍼터 코팅 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 타게트의 2개의면이 원통형 계단의 수평면(72)과 수직며(74)이고, 상기 홈은 그 면들이 만나는 곳에 위치되는 마그네트론 스퍼터 코팅 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 홈(3)이 0.025인치(0.064cm)보다 크고, 0.125인치(0.318cm)보다 작은 폭(i)을 가지는 마그네트론 스퍼터 코팅 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 홈(3)의 폭은 스퍼터링 전위가 영향을 받지 않도록 소기의 작동시 암흑부 치수보다 작은 마그네트론 스퍼터 코팅 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 홈(3)이 서로 평행한 측벽을 가지며, 홈의 폭은 이 장치의 스퍼터링 전위가 낮아지고 타게트가 스퍼터될 때 일정하게 유지되도록 소기의 작동시 암흑부 치수보다 큰 마그네트론 스퍼터 코팅 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 홈(3)의 깊이(h)가 상기 수평면에 대하여 40°-60° 범위의 각도(j)를 이루는 선을 따라 연장하는 마그네론 스퍼터 코팅 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 홈(3)이 0.025인치(0.064cm)보다 크고, 0.125인치(0.318cm)보다 작은 폭(i)을 가지는 마그네트론 스퍼터 코팅 장치.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 홈(3)의 폭(i)은 스퍼터링 전위가 영향을 받지 않도록 소기의 작동시 암흑부 치수보다 작은 마그네트론 스퍼터 코팅장치.
  14. 제12 항에 있어서, 상기 홈이 서로 평행한 측벽을 가지며, 홈의 폭은 이 장치의 스퍼터링 전위가 낮아지고 타게트가 스퍼터될 때 일정하게 유지되도록 소기의 작동시암흑부 치수보다 큰 마그네트론 스퍼터 코팅 장치.
KR1019880008074A 1987-07-01 1988-06-30 마그네트론 스퍼터 코팅장치 KR920002464B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US068869 1987-07-01
US7/068,869 1987-07-01
US07/068,869 US4834860A (en) 1987-07-01 1987-07-01 Magnetron sputtering targets

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR890002970A KR890002970A (ko) 1989-04-12
KR920002464B1 true KR920002464B1 (ko) 1992-03-24

Family

ID=22085235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019880008074A KR920002464B1 (ko) 1987-07-01 1988-06-30 마그네트론 스퍼터 코팅장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4834860A (ko)
EP (1) EP0297779A3 (ko)
JP (1) JPH01104772A (ko)
KR (1) KR920002464B1 (ko)
AU (1) AU591048B2 (ko)
CA (1) CA1323856C (ko)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4957605A (en) * 1989-04-17 1990-09-18 Materials Research Corporation Method and apparatus for sputter coating stepped wafers
AU8629491A (en) * 1990-08-30 1992-03-30 Materials Research Corporation Pretextured cathode sputtering target and method of preparation thereof and sputtering therewith
DE4123274C2 (de) * 1991-07-13 1996-12-19 Leybold Ag Vorrichtung zum Beschichten von Bauteilen bzw. Formteilen durch Kathodenzerstäubung
US5407551A (en) * 1993-07-13 1995-04-18 The Boc Group, Inc. Planar magnetron sputtering apparatus
US5378341A (en) * 1993-10-13 1995-01-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Conical magnetron sputter source
US5597459A (en) * 1995-02-08 1997-01-28 Nobler Technologies, Inc. Magnetron cathode sputtering method and apparatus
JPH09228038A (ja) * 1996-02-23 1997-09-02 Balzers Prozes Syst Gmbh 中空のターゲットを備えた、陰極スパッタによりサブストレートを被覆するための装置
DE19609248A1 (de) * 1996-02-23 1997-08-28 Balzers Prozes Systeme Gmbh Vorrichtung zum Beschichten von Substraten mittels Kathodenzerstäubung mit einem Hohltarget
DE19609249A1 (de) * 1996-02-23 1997-08-28 Balzers Prozes Systeme Gmbh Vorrichtung zum Beschichten von Substraten mittels Kathodenzerstäubung mit einem Hohltarget
US5716505A (en) * 1996-02-23 1998-02-10 Balzers Prozess-Systems Gmbh Apparatus for coating substrates by cathode sputtering with a hollow target
US5863399A (en) * 1996-04-13 1999-01-26 Singulus Technologies Gmbh Device for cathode sputtering
DE19614598A1 (de) * 1996-04-13 1997-10-16 Singulus Technologies Gmbh Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE19614595A1 (de) * 1996-04-13 1997-10-16 Singulus Technologies Gmbh Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
DE19614599A1 (de) * 1996-04-13 1997-10-16 Singulus Technologies Gmbh Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung
JP3460506B2 (ja) * 1996-11-01 2003-10-27 三菱マテリアル株式会社 高誘電体膜形成用スパッタリングターゲット
US5827414A (en) * 1997-07-25 1998-10-27 International Business Machines Corporation Single piece slotted ferromagnetic sputtering target and sputtering apparatus
DE19734633C2 (de) * 1997-08-11 1999-08-26 Forschungszentrum Juelich Gmbh Hochdruck-Magnetron-Kathode
US6117281A (en) * 1998-01-08 2000-09-12 Seagate Technology, Inc. Magnetron sputtering target for reduced contamination
US6287435B1 (en) 1998-05-06 2001-09-11 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for ionized physical vapor deposition
US6551470B1 (en) * 1999-06-15 2003-04-22 Academy Precision Materials Clamp and target assembly
WO2001036701A1 (en) * 1999-11-18 2001-05-25 Tokyo Electron Limited High target utilization magnetic arrangement for a truncated conical sputtering target
US6299740B1 (en) 2000-01-19 2001-10-09 Veeco Instrument, Inc. Sputtering assembly and target therefor
WO2006084001A1 (en) * 2005-02-02 2006-08-10 Tosoh Smd, Inc. Sputter targets with expansion grooves for reduced separation
WO2007084114A2 (en) * 2005-01-12 2007-07-26 New York University System and method for processing nanowires with holographic optical tweezers

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4219397A (en) * 1978-11-24 1980-08-26 Clarke Peter J Magnetron sputter apparatus
US4299678A (en) * 1979-07-23 1981-11-10 Spin Physics, Inc. Magnetic target plate for use in magnetron sputtering of magnetic films
US4324631A (en) * 1979-07-23 1982-04-13 Spin Physics, Inc. Magnetron sputtering of magnetic materials
JPS5976875A (ja) * 1982-10-22 1984-05-02 Hitachi Ltd マグネトロン型スパッタ装置とそれに用いるターゲット
US4414086A (en) * 1982-11-05 1983-11-08 Varian Associates, Inc. Magnetic targets for use in sputter coating apparatus
US4414087A (en) * 1983-01-31 1983-11-08 Meckel Benjamin B Magnetically-assisted sputtering method for producing vertical recording media
US4487675A (en) * 1983-01-31 1984-12-11 Meckel Benjamin B Magnetically-assisted sputtering method for producing vertical recording media
US4417968A (en) * 1983-03-21 1983-11-29 Shatterproof Glass Corporation Magnetron cathode sputtering apparatus
US4443318A (en) * 1983-08-17 1984-04-17 Shatterproof Glass Corporation Cathodic sputtering apparatus
JPH0627323B2 (ja) * 1983-12-26 1994-04-13 株式会社日立製作所 スパツタリング方法及びその装置
JPS60152671A (ja) * 1984-01-20 1985-08-10 Anelva Corp スパツタリング電極
US4610774A (en) * 1984-11-14 1986-09-09 Hitachi, Ltd. Target for sputtering
US4564435A (en) * 1985-05-23 1986-01-14 Varian Associates, Inc. Target assembly for sputtering magnetic material

Also Published As

Publication number Publication date
US4834860A (en) 1989-05-30
AU591048B2 (en) 1989-11-23
JPH01104772A (ja) 1989-04-21
CA1323856C (en) 1993-11-02
EP0297779A2 (en) 1989-01-04
AU1767788A (en) 1989-01-19
KR890002970A (ko) 1989-04-12
EP0297779A3 (en) 1990-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR920002464B1 (ko) 마그네트론 스퍼터 코팅장치
US6254745B1 (en) Ionized physical vapor deposition method and apparatus with magnetic bucket and concentric plasma and material source
US20090308739A1 (en) Wafer processing deposition shielding components
EP0173583B1 (en) Discharge apparatus
US6197165B1 (en) Method and apparatus for ionized physical vapor deposition
US4842703A (en) Magnetron cathode and method for sputter coating
EP0163446B1 (en) Apparatus for and method of controlling magnetron sputter device having separate confining magnetic fields to separate targets subject to separate discharges
EP0105407B1 (en) A sputtering cathode apparatus
US4457825A (en) Sputter target for use in a sputter coating source
JP3547485B2 (ja) 平板マグネトロンスパッタリング装置
EP0162642B1 (en) Magnetron sputter device using the same pole piece for coupling separate confining magnetic field to separate targets subject to separate discharges
US5876576A (en) Apparatus for sputtering magnetic target materials
US5772858A (en) Method and apparatus for cleaning a target in a sputtering source
US5558749A (en) Magnetron sputtering apparatus and method
US4627904A (en) Magnetron sputter device having separate confining magnetic fields to separate targets and magnetically enhanced R.F. bias
KR102186535B1 (ko) 웨이퍼 프로세싱 증착 차폐 부품
US4657654A (en) Targets for magnetron sputter device having separate confining magnetic fields to separate targets subject to separate discharges
US6372098B1 (en) High target utilization magnet array and associated methods
US5073245A (en) Slotted cylindrical hollow cathode/magnetron sputtering device
US4622122A (en) Planar magnetron cathode target assembly
KR19980032987A (ko) 복합 스퍼터링 캐소드 및 그 캐소드를 이용한 스퍼터링 장치
EP0163445A1 (en) Magnetron sputter device having planar and concave targets
KR102616067B1 (ko) Pvd 스퍼터링 증착 챔버의 경사형 마그네트론
KR102205922B1 (ko) 공정에서의 워크피스 상의 재료 증착 방지
EP1144713B1 (en) High target utilization magnetic arrangement for a truncated conical sputtering target

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
G160 Decision to publish patent application
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 19960229

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee