KR100297677B1 - 스퍼터링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판상에 박막을 용착시키는 스퍼터링 장치에 관한 것으로서, 기판표면에 박막을 용착시키는 스퍼터링 장치에 있어서, 음극을 구성하는 자기 어셈블리를 자전시키는 자전수단, 타겟의 중심축선에 상응하는 공전축선주위로 자기 어셈블리를 공전시키는 공정수단, 자전수단의 자전축선과 공전수단의 공전축선사이의 편심거리를 가변시키는 편심거리가변수단으로 구성되어 있다.

Description

스퍼터링 장치{SPUTTERING APPARATUS}

본 발명은 기판상에 박막을 용착시키는 스퍼터링 장치에 관한것이다.

기판상에 박막을 용착시키는 것은 대용량 집적회로(LSI)와 액정디스플레이(LCD)와 같은 전자장치의 제조에서 광범위하게 실행된다. 높은 용착속도 때문에, 스퍼터링 장치는 박막 용착에 자주 이용된다.

도6은 종래의 스퍼터링 장치의 개략적인 정면도를 도시한다. 도6에 도시된 스퍼터링 장치는 펌핑시스템(11)을 갖춘 진공챔버(1), 진공챔버(1)에 제공된 음극(2), 음극(2)의 구성요소이고 용착을 위해 스퍼터링되는 타겟(2), 챔버(1)에 있는 음극(2)과 직면하도록 기판(30)을 위치결정하는 기판 홀더(3), 그리고 스퍼터 방전에 필요한 가스(이하 방전가스라함)를 챔버(1)안으로 도입할 수 있는 가스도입 시스템(6)으로 구성된다. 도6에서 도시된 장치는 자전관 스퍼터링 타입이다. 특히 음극(2)은 자기어셈블리(4)와 자기어셈블리(4) 전면에 제공된 타겟(5)으로 주로 구성되어 있다.

도6에서 도시된 장치는 다음과 같이 작동된다. 어느 일정압력으로 펌핑시스템(11)에 의해 진공 챔버(1)를 펌핑한 후에, 아르곤과 같은 방전가스가 가스도입시스템(6)에 의해 도입된다. 방전가스를 도입하면, 음직류(dc)전압이 음극(2)에 인가된다. 스퍼터 방전은 방전가스로 개시되어 유지되고, 이에의해 타겟(5)은 스퍼터링된다. 타겟(5)의 스퍼터링된 재료는 기판(30)표면에 박막을 용착하기 위해 기판(30)에 도달한다.

기술된 바와같은 스퍼터링 장치에서, 하나의 박막이 때때로 다른 하나의 상이한 박막상에 포개어져 용착된다. 예를들어 접촉배선조직층과 하부층 사이의 교차확산을 방지하기 위해 스퍼터링에 의해 장벽막이 용착된다. 티타늄 질화물막이 티타늄 막상에 포개어진 복층구조물이 장벽막으로 사용된다.

이런 상이한 막용착의 과정은 장벽막을 예로하여 설명될 것이다. 도6에서 도시된 장치의 구성에서, 타겟(2)은 티타늄으로 만들어져있다. 먼저, 타겟(2)은 가스도입시스템(6)에 의해 아르곤과 같은 통상의 방전가스를 도입하여 스퍼터링된다. 결과적으로 티타늄막은 기판(30)상에 용착된다. 다음 가스도입시스템(6)과 연결된 보조가스도입시스템에 의해 질소가스가 도입된다. 타겟(2)은 질소가스의 스퍼터링 방전을 통해 스퍼터링된다. 결과적으로 티타늄과 질소의 반응을 이용하여 티타늄 질화물막은 질화물막상에 용착된다. 티타늄 막상에 티타늄 질화물막이 포개어진 구조물이 얻어진다.

상술된 바와 같은 상이한 막들의 용착 과정에서, 방전가스의 종류에 따라 타겟을 가로지르는 침식윤곽부의 다양성과 그리고 얇게 침식된 부위의 타겟 표면상의 반응물의 침전성에 의해 일어나는 증착 비균일성과 같은 문제들이 있다. 이러한 문제들은 도7을 이용하여 설명될 것이다. 도7은 종래의 스퍼터링 장치에서의 문제를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

종래의 스퍼터링 장치에 있는 음극구조와 침식윤곽부는 도7에 도시되어 있다. 자기 어셈블리(4)는 중앙자석(41), 중앙자석을 둘러싸고 있는 외부자석(42), 그리고 중앙자석(41)과 외부자석(42)을 상호연결하는 요크(43)로 주로 구성되어 있다. 도7에 도시된 바와같이, 중앙자석(41)과 외부자석(42)의 극들은 그들의 전면에서 서로 다르다. 이것은 자기어셈블리(4)의 전면에 제공된 타겟(5)을 관통하는 아치형상의 자기력선이 작용되기 때문이다.

자전관 방전에서, 공지된 바와 같이, 방전은 전계와 자계방향이 장방형으로만들어지는 곳에서 가장 강하다. 도6과 도7에서 도시된 스퍼터링 장치에서, 전계가 타겟(5)의 두께방향을 따라 작용되기 때문에 아치형상 자기력선 또는 그 근처의 피크에서 가장 강하다. 그러므로, 일반적으로 타겟(5)은 자기력선의 피크에 직면하는 지역에서 깊게 침식되고 중앙과 그리고 그 주위 지역에서 얇게 침식된다.

타겟(5)의 재료가 티타늄이고 질소가스가 챔버(1)에 도입될때, 티타늄과 질소는 스퍼터링된 티타늄 원자가 날아가는 진공챔버(1)의 내부공간의 타겟(5)의 표면에서, 또는 티타늄 원자가 붙는 기판(30) 표면에서 반응한다. 침전 티타늄 질화물이 효과적으로 표면밖으로 스퍼터링되기 때문에 타겟(5)이 깊게 침식된 표면지역에 침전티타늄 질화물은 그렇게 많이 남아있지 않다. 그와 반대로, 도7에 500으로 표시된 바와 같이, 침전 티타늄 질화물은 타겟(5)이 얇게 침식된 표면에서 침전 티타늄 질화물(500)이 밖으로 스퍼터링되지 않기 때문에 남아 있다.

이러한 침전티타늄 질화물과 타겟(5)과의 고착력이 약하기 때문에 티타늄 질화물은 어느정도의 양으로 성장되었을때 쉽게 박리되는 경향이 있다. 티타늄 질화물(500)이 박리되면 티타늄 질화물(500) 파편은 진공챔버(1)내로 날아다니다가 미세입자(particle)가 된다. 그들 입자가 기판(30)의 표면에 도달하면, 국소 막두께 결함과 막오염과 같은 문제들이 발생된다. 침전 티타늄 질화물의 박리로 인해 발생하는 이러한 문제들을 해결하기 위해, 스퍼터 세척작업이 티타늄 질화물 용착사이의 일정간격 동안에 실행된다. 스퍼터 세척작업은 아르곤과 같은 통상의 방전가스를 도입하는 타겟 표면밖으로 침전 티타늄 질화물을 스퍼터링 함으로써 실행된다. 종래의 스퍼터링 장치를 가지고 이러한 스퍼터 세척작업이 매우 자주 실행될 필요가 있기때문에, 그들 장치의 생산 효율은 저하되어 생산성이 감소한다.

티타늄 막과 티타늄 질화물막이 공통의 타겟(5)을 사용하여 용착되는 경우에서와 같이 상이한 가스로 바뀌어서 스퍼터링이 실행되면, 도입가스의 종류에 따라 침식 윤곽부가 상이한 결과로 인해 비균일한 용착과 같은 문제들이 나타난다. 예를들어, 아르곤과 질소는 상이한 이온화 계수와 상이한 스퍼터 효율을 가지고 있기때문에, 동일 자기어셈블리(4)가 사용되어도 침식 윤곽부는 약간 다르다. 게다가 플라즈마 밀도 분배 역시 방전가스의 종류에 따라 약간 다르다. 이러한 요인으로, 침식윤곽부는 아르곤을 유입하는 경우와 질소를 유입하는 경우 사이에 다르다.

침식윤곽부를 균일하게하기위해서, 종래의 장치들은 타겟(5)의 축선으로부터 편심적으로 자기어셈블리(4)를 회전시킨다. 그러나, 이 방법에 의해서도 침식윤곽부는 특정가스를 도입시킬 경우에만 균일하게된다. 이것은 침식이 특정 방전가스의 도입과 함께 균일하게 만들어질수 있도록 자기어셈블리(4)의 편심회전이 단지 이루어져있기 때문이다. 환언하면, 자기어셈블리(4)가 특정 방전가스가 도입되었을때 침식윤곽부가 균일하게 만들어지고, 다른 방전가스가 사용되었을때는 다른 침식윤곽부가 균일하게 만들어지지 않게 구성되어 있어 기판(30) 표면에 비균일용착을 초래한다. 이 문제점은 방전가스에 따라 자기 어셈블리(4)를 교체함으로써 해결될 수 있다고 생각된다. 그러나, 자기어셈블리(4)의 교체는 너무 많은 비용이 들고 장치구조를 복잡하게 만든다.

본 발명의 목적은 상기된 문제점을 해결하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 어떠한 종류의 방전가스가 사용되더라도 타겟의 침식윤곽부가 균일하고 그리고 균일한 박막이 균일한 침식을 얻을수 있는 기판표면에 용착되는 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 이루기 위해서, 본 발명은 자기어셈블리가 자전되고 공전되고, 자전축선과 공전축선 사이의 편심거리가 가변되는 스퍼터링 장치를 제공한다.

도 1은 발명 모드의 스퍼터링 장치의 개략적인 정면도,

도 2는 도1에서 도시된 장치의 공전자전시스템(8)의 개략적인 정단면도,

도 3은 도1과 도2에서 도시된 스퍼터링 장치에 적용된 자기어셈블리(4)의 상세한 평면도,

도 4는 자기어셈블리(4)가 공전하고 자전할때 자기어셈블리(4)상에 있는 점(a)의 궤적을 개략적으로 도시한 도면,

도 5는 자기어셈블리(4)가 공전하고 자전할때 자기어셈블리(4)상에 있는 점(p)의 궤적을 개략적으로 도시한 도면,

도 6는 종래 스퍼터링 장치의 개략적인 정면도,

도 7는 종래 스퍼터링 장치에서의 문제점을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

본 발명의 바람직한 모드는 아래와 같이 설명될 것이다. 도1은 본 발명 모드의 스퍼터링 장치의 개략적인 정면도이다. 도1에서 도시된 스퍼터링 장치는 펌핑시스템(11)을 가진 진공챔버(1), 진공챔버(1)에 제공된 음극(2), 음극(2)의 구성요소이고 증착을 위해 스퍼터링되는 타겟(2), 챔버(1)에 있는 음극(2)을 직면하도록 기판(30)을 위치결정하는 기판홀더(3)와 그리고 챔버(1)안으로 방전가스를 도입하기 위한 가스도입시스템(6)으로 구성되어 있다.

진공챔버(1)는 게이트 밸브(도시안됨)를 가진 기밀용기이다. 펌프시스템(11)은 진공챔버(1)를 10^-6Pa의 정도로 펌핑시키도록 기계적으로 밀봉된 펌프와 확산 펌프로 구성되어 있다. 음극(2)은 자전관 방전을 위한 자기어셈블리(4)와 그리고 이 자기어셈블리(4)의 앞에 제공된 타겟(5)으로 주로 구성되어 있다. 자기어셈블리(4)는 공전자전시스템(8)에 의해 자전하고 공전된다.

자전 공전 시스템(8)의 상세한 구성은 도2를 이용하여 설명될 것이다. 도2는 도1에서 도시된 장치에 있는 공전자전시스템(8)의 개략적인 단면도이다. 도2에 도시된 바와같이, 자전공전시스템은 자기어셈블리(4)의 중심축선인 자전축선 주위로 자기어셈블리(4)를 자전시키기 위한 자전수단(81), 타겟(5)의 중심축선에 상응하는 공전축선(82A) 주위로 자기어셈블리(4)를 공전시키기 위한 공전수단(82), 자전축선(81A)과 공전축선(82A)사이의 편심거리를 가변시키는 편심거리 가변기구(83)로 주로 구성되어 있다.

먼저 자전수단(81)의 구성이 설명된다. 자전수단(81)은 자기어셈블리(4)의 배면에 고정된 홀더로드(811), 홀더로드(811)의 한끝에 고정된 제1자전기어(812), 제1자전기어(812)와 맞물려 있는 제2자전기어(813), 그리고 제2자전기어(813)를 자전시키는 모터와 같은 자전구동원(814)으로 주로 구성되어 있다. 도2에서 도시된 바와같이, 홀더로드(811)는 자전축선(81A)이 자기어셈블리(4)의 중심축선에 상응하도록 자기어셈블리(4)의 배면에 고정되어 있다. 자전 구동원(81)이 작동될때, 홀더로드(811)는 제1,제2회전기어(812,813)을 통해서 회전되어 자기어셈블리(4)가 일체로 회전되게한다.

다음은 공전수단(82)이 설명될 것이다. 공전수단(82)은 홀더로드(811)가 삽입되는 공전 부싱(821), 공전 부싱(821)의 한끝에 제공된 제1기어(822), 제1공전기어(822)와 맞물린 제2공전기어(823), 그리고 제2공전기어(823)와 연결된 공전구동원(824)으로 주로 구성되어 있다. 공전 부싱(821)은 직경이 홀더로드(811)보다 약간 넓은 내부공간을 가지고 있다. 홀더로드(811)는 이런 내부공간을 통하여 삽입된다. (상,하)베어링(820)의 한 쌍은 공전 부싱(821)과 홀더로드(811)사이에제공된다. 공전구동원(824)이 작동될때, 공전부싱(821)은 제1,제2 공전기어(822,823)을 통해 자전된다. 자전된 공전 부싱(821)은 홀더로드(811), 제1자전기어(812)와 제2자전기어(813)를 공전축선(82A) 주위로 일체로 공전시킨다. 이것은 어셈블리(4)가 공전축선(82A)주위로 공전되도록 한다.

다음은 편심거리가변(EDV)수단(83)이 설명될 것이다. 이 모드에서 EDV기계는 공전축선(82A)과 다른 축선(83A)(이하 이 축선(83A)은 "EDV축선"이라 함.)주위로 자전수단(81)과 공전수단(82)을 일체로 회전시킴으로써 편심거리가 변할 수 있도록 구성되어있다. 특히, EDV기구(83)는 공전 부싱(821)이 삽입되는 EDV 부싱(831), EDV 부싱(831)의 외부표면에 고정된 제1EDV기어(832), 제1 EDV 기어(832)와 맞물려 있는 제2 EDV기어(833), 그리고 제2 EDV기어(833)과 연결된 EDV구동원(834)으로 주로 구성된다. EDV 부싱(831)은 직경이 공전 부싱(821)의 외경보다 약간 더 넓은 원통형의 내부 공간을 가지고 있다. 공전부싱(821)은 이 내부공간을 통하여 삽입된다. 도2에 도시된 바와 같이, (상,하)베어링(835) 한쌍이 EDV 부싱(831)과 공전 부싱(821) 사이에 제공된다.

또한 도2에 도시된 바와 같이, 공전자전시스템(8)이 장착된 위치에서 진공 챔버(1)의 벽상에 수직으로 장착링(14)이 제공된다. 장착링(14)이 삽입된 원형의 홈이 EDV부싱(831)주위에 형성된다. 이런 원형홈과 장착링 양자는 중심이 EDV축선(83A)에 있는 원통형의 형상을 가진다. 원형홈의 폭은 장착링(14)의 두께보다 약간 더 넓다. (상,하)베어링(835) 한쌍은 장착링(14)의 내부표면과 원형홈의 내부벽 사이에 제공된다.

상기된 구조에서, EDV부싱(831)은 베어링(835)을 통해 장착링(14)에 의해 유지된다. EDV구동원(834)이 작동될 때, EDV 부싱(831)은 제2 EDV기어(833)와 제1 EDV기어(832)를 통해서 자전되어 자전수단(81)과 공전수단(82)이 EDV축선(83A)주위로 일체가 되어 공전된다. EDV축선(83A)이 선회축선(82A)과 다르기 때문에, 자전축선(81A)과 공전축선(82A)을 EDV축선(83A) 주위로 모두 공전된다. 이 동작에서, 자전수단(81)의 자전속도와 공전수단(82)의 공전속도가 적당히 선택될 때, 자전축선(81A)과 공전축선(82A)의 관계는 주기적으로 변환한다. 다시 말해서, 편심거리를 변화시키는 것이 가능하다.

상술된 바와같은 자전공전시스템(8)은 진공챔버(1) 외측에 즉, 대기압중에 제공된다. 장착 링(14) 안쪽에는, 개구가 진공 챔버(1)의 벽(10)과 함께 형성된다. 이 개구를 기밀하게 막기 위해 탄성 블레이드가 제공된다. 홀더 로드(811)는 탄성 블레이드를 관통한다. 홀더 로드(811)가 회전되게 하는 상태에서 공간사이를 밀봉하도록 탄성블레이드(84)와 홀더로드(811)사이에 자기 유체 시일(85)이 제공된다. 탄성블레이드(84)의 전형적인 일예는 벨로우즈이다.

이 모드에있는 타겟(5)은 자기 어셈블리(4)가 제공된 슬리브(51)를 가진 컷같은 형상이다. 슬리브(51)의 가장자리는 진공 챔버(1)의 벽(10)에 기밀하게 고정된다. 슬리브(51)의 고정부분에서, O형링과 같은 시일(52)이 제공된다. 타겟(5)이 장착되는 벽(10)상에 냉각수의 입구(12)와 출구(14)가 형성된다. 그러므로 타겟(5)의 내부공간을 통해서 냉각수를 순환시킴으로인해 타겟(5)과 자기 어셈블리(4)를 냉각하는것은 가능하다.

타겟(5)을 둘러싸기위해, 단면이 L형상이고 전체가 링형상인 차폐물(53)이 제공된다. 차폐물(53)의 내부 에지는 도2에 도시된 바와같이 테이퍼가공되어있다. 차폐물(53)의 테이퍼진 에지에 직면하는 경사부가 타겟(5)의 전면에 형성된다. 차폐물(53)은 플라즈마가 타겟(5)의 불필요한 표면부로 확산되는 것을 막기 위한 것이고, 대지전위로 유지되는 진공 챔버(1)의 접지벽(10)과 연결된다. 따라서 이 방전은 경사부(54)보다 안쪽의 표면구역상에 형성된다.

도1을 다시 이용하여, 이 모드의 스퍼터링 장치의 다른 구성요소가 설명된다. 이 모드의 스퍼터링 장치는 방전가스를 도시하기위한 가스도입 시스템(6)과 보조 방전가스를 도입하기 위한 보조가스도입시스템(7)으로 구성되어있다. 가스도입시스템(6)은 아르곤과 같이 고 스퍼터링 효율을 가진 통상의 방전가스를 도입한다. 가스도입시스템(6)은 밸브(61), 가스봄베(도시안됨)와 연결된 도입파이프상에 제공된 가스유량제어기(62), 그리고 다른 구성요소들로 구성되어 있다. 보조가스도입시스템(7)도 마찬가지로 밸브(71)(보이지 않은)봄베(도시안됨)와 연결된 파이프상에 제공된 가스유량조절기(62), 그리고 다른 구성요소들로 구성되어있다.

설명된 기구들을 가진 자전공전시스템(8)은 제어유니트(80)로 구성된다. 제어 유니트(80)는 자전공전시스템(8)의 각각의 기구를 제어하는 제어 명령들을 입력시키는 입력장치, 입력된 제어명령에 따라 각각의 기구의 작동을 계산하는 컴퓨터, 그리고 다른 구성요소로 구성되어 있다.

타겟(5)은 타겟동력공급부(50)로 구성되어 있다. 타겟 동력공급부(50)는 일반적으로 타겟(5)에 음의 dc 전압을 인가하는 음의 dc소스이다. RF(라디오 주파수)전원은 때때로 유전체 타겟의 스퍼터링에 이용된다.

상기의 구성요소를 가지고 이 모드의 스퍼터링 장치의 작동은 다음과 같이 설명될 것이다. 다음 설명에서, 장벽막의 스퍼터 용착은 종래기술설명의 부분과 마찬가지로 한예로 취해진다. 그러므로 타겟(5)의 재료는 티타늄이다.

우선, 진공챔버(1)로 구비된 게이트 밸브를 열면, 기판(30)은 진공 챔버(1)내로 이동되어 기판홀더(3)상에 놓여진다. 진공챔버(1)는 미리 약 10^-6토르로 펌핑시스템에 의해 펌핑된다. 그러면 가스도입시스템(6)은 작동된다. 가스도입시스템(6)은 예를들어, 약 20SCCM(초당 표준입방 센티미터)의 유량으로 방전가스로서의 아르곤 가스를 진공챔버(1)내로 도입한다. 이 유량을 유지하면서, 음극(2)이 작동된다. 특히, 자기 어셈블리(4)로 구비된 자전공전시스템(8)은 자기어셈블리(4)를 자전하고 공전시키도록 작동되고, 음의 DC전압은 타겟동력공급부(50)에 의해 타겟(5)에 인가되어 스퍼터 방전을 조장하여 유지시킨다. 이런 dc음의 전압은 예를들어 -500V이다. 이러한 스퍼터 방전을 통해, 타겟(5)은 스퍼터링되어 기판(30)의 표면상에 티타늄막을 용착시킨다. 티타늄막 용착에 대한 이런 작동에서, 자전공전시스템(8)이 타겟(5)상의 균일한 침식을 위해 자기 어셈블리(4)에 최적의 자전공전운동을 줄수있도록 제어유니트(50)는 제어명령들을 자전공전시스템(8)에 보낸다.

다음으로, 가스도입시스템(6)의 밸브(61)는 닫히고 보조가스 도입시스템(7)의 밸브는 열린다. 보조가스도입시스템(7)은 예를들어 약 20SCCM의 유량으로 질소가스가 도입된다. 이 유량을 유지하면서, 음극(2)은 다시 작동된다. 자전공전시스템(8)에 의해 자기어셈블리(4)를 자전시키고 공전시키면, 스퍼터동력공급부(50)에 의해 조장되고 유지된 스퍼터 방전을 통하여 타겟(5)은 스퍼터링된다. 이것은 티타늄 질화물막이 용착된 질화물막상에 용착되는 결과가 된다. 티타늄 질화물막에 대한 이런 작동에 있어서, 자전공전시스템(8)이 자기 어셈블리(4)에 질소가스를 도입하는 티타늄막 용착시와 다른 자전공전운동을 줄수 있도록 제어유니트(50)는 제어명령들을 보낸다. 제어유니트(80) 제어하에서 자전공전시스템(8)에 의해, 티타늄막 용착시와 자기 어셈블리(4)가 다른 자전공전운동을 수행하기 때문에, 티타늄막 용착시와 다르게, 침식윤곽부는 효과적으로 변하게 된다. 이런 티타늄 질화물막 용착후에, 음극(2)과 보조가스도입시스템(7)의 작동은 멈춘다. 그리고 기판(30)은 진공 챔버(1) 밖으로 옮겨진다.

다음은 상기 스퍼터링 과정에서와 같은 상이한 침식윤곽부의 형성에 대한 도4,5와 6을 이용한 보다 상세한 설명이다. 도3은 도1과 도2에서 도시된 스퍼터링 장치에 적용된 자기 어셈블리(4)의 상세 평면도이다. 도4와 도5는 자기 어셈블리(4)가 자전되고 공전될때의 자기 어셈블리(4)상의 점의 궤적을 개략적으로 도시하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 자기어셈블리(4)는 주로 중앙자석(41)과, 중앙자석(41)을 감싸고 있는 외부자석(42)과 그리고 중앙자석(41)과 외부자석(42)을 요크 전면에서 고정함으로써 그들을 연결하는 요크(43)로 구성되어 있다. 중앙 자석(41)은 평면도가 사다리꼴인 짧은 원주기둥형태의 구성요소이다.외부자석(42)은 거의 장방형이고 양 측면이 약간 부풀어 오른 링 형태를 가지고 있다. 그리고 중앙자석(41)의 표면은 N극이고 외부자석(42)의 표면은 S극이다. 이것은 아치형태의 자력선들이 중앙자석(41)에서 외부자석(42)으로 작용되기 때문이다. 쉽게 이해되는 바와 같이, 극들의 역결합, 즉 중앙자석(41)이 S극이고 외부자석(42)이 N극인 것도 또한 유효하다. 도3에서 81A로 지시된 점은 자기 어셈블리(4)의 중심이고 자기 어셈블리(4)의 자전축선에 상응한다. 도3에서 82A로 지시된 점은 타겟(5)의 중심이고 공전축선에 상응한다.

이제, 자기어셈블리(4)가 자전되고 공전될때 자기어셈블리(4)상의 궤적 랜덤 점들이 어떻게 그려지는지가 조사될 것이다. 이 조사에서, 자기 어셈블리 (4)의 주위상에 있는 점(a)과 자기 어셈블리(4)상의 자전축선(81A) 근처에 있는 점 P가 예로서 취해진다. 이들 점에 의해 그려진 궤적은 도4와 도5에서 도시되어 있다. 도4는 점 a의 궤적을 도시한다. 도5는 점 P의 궤적을 도시한다.

도4(1)는 EDV 기구가 작동되지 않았을때, 즉 편심거리가 일정할 때 점(a)의 궤적을 도시한다. 도4(2)와 (3)은 편심거리가 변할때 점(a)의 궤적을 도시한다. 도 4(1),(2)그리고 (3)에서, a1과 a2 그리고 a3은 점(a)의 궤적을 지시하고, L1과 L2 그리고 L3은 자전축선(81A)의 궤적을 지시한다. 점(a)의 원점은 도3과 비교하여 반시계 방향으로 90도로 이동된다. 명확하게 도4(2) 그리고 (3)에 도시된 바와 같이, 편심거리가 변할때 점(a)은 편심거리가 일정할 때와는 다른 패턴으로 움직인다. 그러므로, 자기 어셈블리(4)에 의해 작용되는 자계는 다른 패턴으로 또한 자전하고 공전한다.

도 5의 (1)에서 (5)는 각각의 편심거리(L)에서의 점(P)의 궤적을 도시한다. 도5(1)은 일정한 최대 편심거리(L=L_max)로 자기 어셈블리(4)가 자전되고 공전될 때의 P1의 궤적을 도시한다. 도5(2)은 편심거리가 일정하고 최대 편심거리의 절반(L=L_max/2)일때의 점(P)의 궤적을 도시한다. 도5(3)은 편심거리가 최대에서부터 최대의 절반(L=L_max∼L_max/2)까지 변할때의 점(P)의 궤적을 도시한다. 도5(4)은 편심거리가 도5(3)와는 다른 패턴(L=L₁∼L₁/2)으로 변할때의 점(P)의 궤적을 도시한다. 도5(5)은 편심거리가 0 (L=0), 즉 자전축선(81A)이 공전축선(82A)에 상응할때의 점(P)의 궤적을 도시한다. 도5에 도시된 바와같이 자기 어셈블리(4)상의 점(P)은 편심거리(L)를 변화시킴으로써 그리고 또한 편심거리(L)의 변화 패턴을 변화시킴으로써 많은 다양한 궤적을 그린다.

도시된 바와같이, 자전축선(81A)에서 공전축선(82A)까지의 편심거리가 많이 변할때, 자기어셈블리(4)상의 점은 많은 다양한 궤적을 그린다. 그러므로, 자기 어셈블리(4)에 의한 자계는 많은 다양한 패턴으로 또한 자전되고 공전된다. 자전축선(81A)에서 공전축선(82A)까지의 편심거리의 가변패턴은 자전구동원(814)의 자전속도와 공전구동원(824)의 공전속도 그리고 EDC 구동원(834)을 적당히 선택함으로써 임의적으로 주어진다. 그러므로 자계의 자전공전운동의 바람직한 패턴을 계산한 후 바람직한 침식 윤곽에 따라 제어명령이 제어유니트(80)에서 각각의 구동원(814,824,834)으로 보내어져 계산된 적당한 패턴이 얻어지는 것은 바람직하다.

이와같은 제어를 실행함으로써, 상이한 가스에 대한 최적패턴의 자전공전 자계가 타겟(5)에 작용하기 때문에 방전가스가 상이한 가스로 바뀔지라도 최적의 침식 윤곽부는 항상 타겟(5)상에 형성된다. 따라서, 반응물이 얇게 침식된 타겟(5)의 부위상에서 침전되는 것으로부터 방지된다. 이것은 스퍼터 세척을 재개함에 의해 야기된 먼지입자발생과 생산성저하와 같은 문제가 효과적으로 해결되기 때문이다.

상술된 모드의 구성에서, 자전수단(81)과 공전수단(82)이 기어 맞물림을 통해 직접 연결될지라도, 그들은 벨트와 같은 운동변환수단에 의해 연결될 수가 있다. EDV기구가 자전수단(81)과 공전수단(82)을 일체로 회전시키는 기구일지라도, 자전수단(82)을 일정 공전수단(82)에 대하여 선형으로 이동시키거나 공전시키는 기구는 EDV기구(83)와 같이 또한 채용될 수 있다.

진공챔버(1) 외측에 자전과 공전 시스템(8)을 위치시키는것은 먼지배출이 쉬운 기구가 진공챔버(1) 외측에 있기때문에 진공챔버(1)안에서의 먼지생성을 막는데 기여한다. 그러므로 그 모드의 장치는 기판(30)이 오염되는것을 효과적으로 막을 수 있다는 이점을 가지고 있다.

본 발명의 스퍼터링 장치는 티타늄 질화물막 용착과 다른 다양한 종류의 용착에 사용될수 있다. 그리고 본 발명은 둘 또는 그 이상의 종류의 방전가스가 바뀌어서 도입되는 경우에 제한받지 않고, 그리고 단지 한 종류의 방전가스가 도입되는 경우에도 역시 적용할수 있다. 자전축선에서 공전축선까지의 편심거리를 변화시키는 것은 자계배분이 매우 자유롭게 변화될수 있게하여, 본 발명의 높은 장점, 즉 최적의 침식 윤곽부의 선택을 가져오게한다.

Claims (3)

1. 기판표면에 박막을 용착시키는 스퍼터링 장치에 있어서, 음극을 구성하는 자기 어셈블리를 자전시키는 자전수단, 타겟의 중심축선에 상응하는 공전축선주위로 상기 자기 어셈블리를 공전시키는 공전수단, 상기 자전수단의 자전축선과 상기 공전수단의 공전축선사이의 편심거리를 가변시키는 편심거리가변수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 편심거리가변기구는 상기 공전축선과 다른 축선주위로 상기 자전수단과 상기 공전수단을 공전시키는 기구인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 자전수단과 상기 공전수단 그리고 상기 편심거리가변기구는 상기 진공챔버 외측에 제공되어 있는것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.

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