KR102647736B1 - Sputtering apparatus and sputtering method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대한 증착 균일도를 향상시키는 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치는 일방향으로 연장되는 챔버; 상기 챔버 내에 제공되는 타겟; 상기 타겟의 스퍼터링을 위한 전원 공급부; 상기 타겟과 대향하여 제공되며, 기판을 지지하는 기판 지지부; 내측과 외측의 전자석 쌍이 배열되어 구성되며, 상기 챔버의 측벽 둘레에 제공되는 전자석 어레이; 상기 전자석 어레이에 전류를 공급하는 전류공급부; 및 상기 전자석 어레이의 전자석 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.The present invention relates to a sputtering device and a sputtering method, and more particularly, to a sputtering device and a sputtering method that improve deposition uniformity on a substrate.
A sputtering device according to an embodiment of the present invention includes a chamber extending in one direction; a target provided within the chamber; A power supply unit for sputtering of the target; a substrate support portion provided opposite the target and supporting the substrate; an electromagnet array composed of inner and outer electromagnet pairs arranged around a side wall of the chamber; A current supply unit that supplies current to the electromagnet array; and a control unit that controls a magnetic field formed by the electromagnet array by adjusting the current supplied to each electromagnet of the electromagnet array.
Description
본 발명은 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 대한 증착 균일도를 향상시키는 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering device and a sputtering method, and more particularly, to a sputtering device and a sputtering method that improve deposition uniformity on a substrate.
물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition; PVD)으로 불리는 스퍼터링(sputtering)은 반도체 집적 회로의 제조에서 금속층들 및 관련 물질들을 증착하는 가장 널리 알려진 방법이다.Sputtering, also called Physical Vapor Deposition (PVD), is the most widely known method of depositing metal layers and related materials in the fabrication of semiconductor integrated circuits.
최근에 개발되는 집적 회로는 좁고 깊은(즉, 높은 종횡비를 갖는) 비아홀(via hole)과 같은 표면 패턴(surface pattern)을 포함하고 있으나, 스퍼터링은 기본적으로 높은 종횡비(aspect ratio)를 갖는 홀의 측벽과 바닥면을 코팅(coating)하는 데에 어울리지 않는 탄도학적인 처리(ballistic process)이다. 이에, 스퍼터링 처리는 이러한 홀 내의 균등한 스퍼터링 코팅을 허용하도록 발전되어 왔으며, 이러한 처리는 스퍼터(sputter) 입자의 이온화(ionization) 및 홀 내부 깊이 이온(ion)을 정전기적으로 끌어들이는 것에 의지한다.Recently developed integrated circuits include surface patterns such as narrow and deep (i.e., high aspect ratio) via holes, but sputtering basically involves forming the sidewalls of the holes with a high aspect ratio. It is a ballistic process that is not suitable for coating the floor. Accordingly, sputtering processes have been developed to allow uniform sputter coating within these holes, which relies on ionization of the sputter particles and electrostatically attracting ions deep inside the holes. .
일반적으로, 스퍼터 증착(sputter deposition)은 기판 가장자리(edge)에 영향을 주는 타겟(target)의 스퍼터링 영역(또는 면적)이 기판 중심보다 줄어들게 되어 기판 가장자리가 기판 중심보다 얇게 증착되는 경향이 있으며, 이는 기판 전체의 증착 균일도에 악영향을 끼치게 되고, 표면에 높은 종횡비를 갖는 홀이 형성된 기판인 경우에 더욱 문제가 된다.In general, sputter deposition tends to cause the substrate edge to be deposited thinner than the substrate center because the sputtering area (or area) of the target affecting the substrate edge is smaller than the substrate center, which is This has a negative effect on the deposition uniformity of the entire substrate, and is even more problematic in the case of a substrate with holes having a high aspect ratio formed on the surface.
이에, 기판 가장자리의 증착량을 종래보다 높이기 위해 이온을 기판 가장자리로 유도하여 기판에 대한 증착 균일도를 향상시키는 기술이 요구되고 있다.Accordingly, in order to increase the amount of deposition on the edge of the substrate compared to before, there is a need for technology to improve deposition uniformity on the substrate by guiding ions to the edge of the substrate.
본 발명은 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 제어하여 기판에 대한 증착 균일도를 향상시키는 스퍼터링 장치 및 스퍼터링 방법을 제공한다.The present invention provides a sputtering device and a sputtering method that improve deposition uniformity on a substrate by controlling a magnetic field formed by an electromagnet array.
본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치는 일방향으로 연장되는 챔버; 상기 챔버 내에 제공되는 타겟; 상기 타겟의 스퍼터링을 위한 전원 공급부; 상기 타겟과 대향하여 제공되며, 기판을 지지하는 기판 지지부; 내측과 외측의 전자석 쌍이 배열되어 구성되며, 상기 챔버의 측벽 둘레에 제공되는 전자석 어레이; 상기 전자석 어레이에 전류를 공급하는 전류공급부; 및 상기 전자석 어레이의 전자석 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.A sputtering device according to an embodiment of the present invention includes a chamber extending in one direction; a target provided within the chamber; A power supply unit for sputtering of the target; a substrate support portion provided opposite the target and supporting the substrate; an electromagnet array composed of inner and outer electromagnet pairs arranged around a side wall of the chamber; A current supply unit that supplies current to the electromagnet array; and a control unit that controls a magnetic field formed by the electromagnet array by adjusting the current supplied to each electromagnet of the electromagnet array.
상기 전자석 어레이는 둘 이상의 전자석 쌍이 상기 일방향으로 배열될 수 있다.The electromagnet array may include two or more pairs of electromagnets arranged in one direction.
상기 전자석 어레이는, 적어도 하나의 전자석 쌍으로 이루어진 중앙부 어레이; 및 상기 중앙부 어레이의 상기 일방향 일측과 타측에 각각 배치되며, 서로 동일한 수의 전자석 쌍이 상기 일방향으로 배열되어 상기 중앙부 어레이를 중심으로 대칭되는 일단부 및 타단부 어레이를 포함할 수 있다.The electromagnet array includes a central array consisting of at least one pair of electromagnets; and one end and the other end array, which are disposed on one side and the other side of the central array, respectively, and where the same number of pairs of electromagnets are arranged in the one direction and are symmetrical about the central array.
상기 중앙부 어레이에는 상기 일단부 및 타단부 어레이 중 적어도 어느 하나의 어레이와 상이한 전류가 공급될 수 있다.A current different from that of at least one of the one end array and the other end array may be supplied to the central array.
상기 제어부는 상기 외측 전자석에 공급되는 전류와 방향이 반대되고 상기 외측 전자석에 공급되는 전류보다 작은 전류가 공급되도록 상기 내측 전자석과 상기 외측 전자석 중 적어도 어느 하나의 전자석에 공급되는 전류를 조절할 수 있다.The control unit may adjust the current supplied to at least one of the inner electromagnet and the outer electromagnet so that a current that is opposite to the direction of the current supplied to the outer electromagnet and is smaller than the current supplied to the outer electromagnet is supplied.
상기 전류공급부에서 상기 전자석 어레이에 전류를 공급하는 전기회로에 전기적으로 연결되어 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 측정하는 전류 측정부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 전류 측정부에서 측정한 전류값에 따라 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있다.It further includes a current measuring unit that is electrically connected to an electric circuit that supplies current from the current supply unit to the electromagnet array and measures the current supplied to each of the electromagnets, wherein the control unit measures the current value measured by the current measuring unit. Accordingly, the magnetic field formed by the electromagnet array can be controlled by adjusting the current supplied to each of the electromagnets.
상기 전자석 어레이의 주위에 제공되어 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 측정하는 자기장 측정부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 자기장 측정부에서 측정한 자기장에 따라 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있다.It further includes a magnetic field measuring unit provided around the electromagnet array to measure a magnetic field formed by the electromagnet array, wherein the control unit adjusts the current supplied to each of the electromagnets according to the magnetic field measured by the magnetic field measuring unit. Thus, the magnetic field formed by the electromagnet array can be controlled.
상기 제어부는 상기 기판의 패턴에 따라 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장의 방향을 제어할 수 있다.The control unit may control the direction of the magnetic field formed by the electromagnet array according to the pattern of the substrate.
상기 전류공급부는 하나의 전원에서 상기 내측 전자석과 상기 외측 전자석에 전류를 분배하여 각각 공급할 수 있다.The current supply unit may distribute and supply current to the inner electromagnet and the outer electromagnet from a single power source.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터링 방법은 챔버 내에 제공되는 타겟에 전원을 인가하여 스퍼터링하는 과정; 내측과 외측의 전자석 쌍이 배열되어 상기 챔버의 측벽 둘레에 제공된 전자석 어레이에 전류를 공급하는 과정; 상기 전자석 어레이의 전자석 각각에 공급되는 전류를 측정하는 과정; 및 측정된 전류값에 따라 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 제어하는 과정;을 포함할 수 있다.A sputtering method according to another embodiment of the present invention includes sputtering by applying power to a target provided in a chamber; A process in which pairs of inner and outer electromagnets are arranged to supply current to an electromagnet array provided around a side wall of the chamber; A process of measuring current supplied to each electromagnet of the electromagnet array; and a process of controlling the magnetic field formed by the electromagnet array by adjusting the current supplied to each of the electromagnets according to the measured current value.
상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 측정하는 과정; 및 측정된 자기장에 따라 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 2차적으로 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 2차 제어하는 과정;을 더 포함할 수 있다.A process of measuring a magnetic field formed by the electromagnet array; and a process of secondarily controlling the magnetic field formed by the electromagnet array by secondarily adjusting the current supplied to each of the electromagnets according to the measured magnetic field.
상기 전자석 어레이는 둘 이상의 전자석 쌍이 상기 챔버의 길이방향으로 배열되고, 상기 자기장을 제어하는 과정은 최하부의 전자석 쌍을 기준으로 다른 전자석 쌍에 공급되는 전류를 제어하여 수행될 수 있다.In the electromagnet array, two or more electromagnet pairs are arranged in the longitudinal direction of the chamber, and the process of controlling the magnetic field can be performed by controlling the current supplied to the other electromagnet pairs based on the lowest electromagnet pair.
상기 전자석 어레이는, 상기 적어도 하나의 전자석 쌍으로 이루어진 중앙부 어레이; 및 상기 챔버의 길이방향으로 상기 중앙부 어레이의 일측과 타측에 각각 배치되며, 서로 동일한 수의 전자석 쌍이 상기 챔버의 길이방향으로 배열되어 상기 중앙부 어레이를 중심으로 대칭되는 일단부 및 타단부 어레이를 포함하고, 상기 전류를 공급하는 과정과 상기 자기장을 제어하는 과정 중 적어도 하나의 과정은 상기 중앙부 어레이에 상기 일단부 및 타단부 어레이 중 적어도 어느 하나의 어레이와 상이한 전류를 공급하여 수행될 수 있다.The electromagnet array includes: a central array consisting of the at least one pair of electromagnets; And one end and the other end array are disposed on one side and the other side of the central array in the longitudinal direction of the chamber, and the same number of pairs of electromagnets are arranged in the longitudinal direction of the chamber and are symmetrical about the central array; , At least one of the process of supplying the current and the process of controlling the magnetic field may be performed by supplying a current to the central array that is different from that of at least one of the one end and the other end array.
상기 자기장을 제어하는 과정은 외측 전자석을 기준으로 내측 전자석에 공급되는 전류를 제어하여 수행될 수 있다.The process of controlling the magnetic field can be performed by controlling the current supplied to the inner electromagnet based on the outer electromagnet.
상기 자기장을 제어하는 과정에서는 스퍼터링 공정이 이루어지는 기판의 패턴에 따라 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장의 방향을 제어할 수 있다.In the process of controlling the magnetic field, the direction of the magnetic field formed by the electromagnet array can be controlled according to the pattern of the substrate on which the sputtering process is performed.
상기 기판의 패턴에 따른 상기 자기장의 방향별로 상기 전자석 각각에 공급되는 전류값을 설정하는 과정;을 더 포함할 수 있다.It may further include setting a current value supplied to each of the electromagnets for each direction of the magnetic field according to the pattern of the substrate.
본 발명의 실시 형태에 따른 스퍼터링(sputtering) 장치는 내측과 외측의 전자석 쌍이 배열되어 구성된 전자석 어레이를 챔버의 측벽 둘레에 제공하여 자기장을 형성함으로써, 스퍼터(sputter) 입자(또는 이온)의 기판으로의 입사각을 제어할 수 있고, 스퍼터 입자를 기판 가장자리(edge)로 유도할 수 있으며, 이에 따라 전체 기판에 걸쳐 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.The sputtering device according to an embodiment of the present invention provides an electromagnet array consisting of inner and outer electromagnet pairs arranged around the side wall of the chamber to form a magnetic field, thereby converting sputter particles (or ions) to the substrate. The angle of incidence can be controlled and sputtered particles can be guided to the edge of the substrate, thereby improving deposition uniformity across the entire substrate.
또한, 제어부를 통해 전자석 각각에 공급되는 전류를 조절하여 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있으며, 챔버 내에 균일한 자기장을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 표면에 높은 종횡비를 갖는 홀이 형성된 기판에도 홀의 측벽과 바닥면에 균등하게 스퍼터 입자가 증착될 수 있다.In addition, the magnetic field formed by the electromagnet array can be controlled by adjusting the current supplied to each electromagnet through the control unit, and not only can a uniform magnetic field be formed within the chamber, but it can also be used on a substrate with a hole with a high aspect ratio formed on the surface. Sputter particles can be deposited evenly on the side walls and bottom of the hole.
그리고 전자석 각각에 공급되는 전류 및/또는 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 측정하여 제어부를 통한 자기장 제어에 반영(feedback)함으로써, 복수의 기판 간에 증착 균일성이 유지될 수 있고, 일정한 공정 품질이 확보될 수 있다. 또한, 기판의 패턴(pattern)에 따라 자기장의 방향을 제어하여 각 기판의 패턴에 맞는 스퍼터 입자의 증착이 이루어질 수 있으며, 공정 시간을 분할하여 분할된 시간마다 자기장의 방향을 변경하면서 높은 종횡비를 갖는 홀의 측벽과 바닥면에 균일하게 증착이 이루어지도록 할 수도 있다.In addition, by measuring the current supplied to each electromagnet and/or the magnetic field formed by the electromagnet array and feeding back to the magnetic field control through the control unit, deposition uniformity can be maintained between multiple substrates and consistent process quality is secured. It can be. In addition, by controlling the direction of the magnetic field according to the pattern of the substrate, deposition of sputtered particles suitable for the pattern of each substrate can be achieved, and by dividing the process time, the direction of the magnetic field is changed for each divided time, resulting in a high aspect ratio. It is also possible to ensure uniform deposition on the side walls and bottom of the hole.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치를 나타낸 개략단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자석 어레이에 의한 자기장 형성을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기판의 패턴을 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장의 제어를 설명하기 위한 개념도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터링 방법을 나타내는 순서도.1 is a schematic cross-sectional view showing a sputtering device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a conceptual diagram for explaining the formation of a magnetic field by an electromagnet array according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a conceptual diagram for explaining a pattern of a substrate according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating control of a magnetic field formed by an electromagnet array according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flow chart showing a sputtering method according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. These embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to those skilled in the art to fully convey the scope of the invention. This is provided to inform you. During the description, the same reference numerals are assigned to the same components, and the drawings may be partially exaggerated in size to accurately describe embodiments of the present invention. In the drawings, the same reference numerals refer to the same elements.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치를 나타낸 개략단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a sputtering device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치(100)는 일방향으로 연장되는 챔버(110); 상기 챔버(110) 내에 제공되는 타겟(120); 상기 타겟(120)의 스퍼터링을 위한 전원 공급부(130); 상기 타겟(120)과 대향하여 제공되며, 기판(10)을 지지하는 기판 지지부(140); 내측과 외측의 전자석 쌍(155)이 배열되어 구성되며, 상기 챔버(110)의 측벽 둘레에 제공되는 전자석 어레이(150); 상기 전자석 어레이(150)에 전류를 공급하는 전류공급부(160); 및 상기 전자석 어레이(150)의 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 제어하는 제어부(170);를 포함할 수 있다.Referring to Figure 1, a
챔버(110)는 일방향(예를 들어, 상하방향)으로 연장되어 형성될 수 있으며, 스퍼터링(sputtering) 공정이 이루어지는 내부공간을 가질 수 있다. 예를 들어, 챔버(110)는 게이트 밸브(gate valve, 미도시)를 구비한 기밀한 용기일 수 있고, 중심축을 중심으로 대칭적으로 제공된 측벽(체)을 포함할 수 있다. 여기서, 챔버(110)는 스테인리스 강(stainless steel or Steel Use Stainless; SUS)과 같은 금속제 등으로 이루어질 수 있고, 전기적으로 접지될 수 있으나, 스퍼터링 공정이 이루어질 수 있는 공정 공간을 제공하면 족하고, 이에 특별히 한정되지 않는다. 한편, 배기부(192)를 통해 챔버(110) 내를 배기하여 챔버(110)의 내부공간에 진공(약 10-8 Torr 정도)을 형성할 수도 있다.The
타겟(120)은 챔버(110) 내에 제공될 수 있으며, 스퍼터링되어 이온화된 스퍼터(sputter) 입자(11a)가 방출되는 스퍼터링 타겟(sputtering target)일 수 있다. 예를 들어, 타겟(120)은 기판(10) 상에 증착되는 금속성 재료(예를 들어, 구리, 탄탈럼 및 티타늄 등)로 구성될 수 있고, 원판 형상일 수 있으며, 금속제의 타겟 홀더(121) 및/또는 절연체(122)를 통해 챔버(110)에 설치될 수 있다. 이때, 원판 형상의 타겟(120)은 약 6 ㎜ 정도의 두께와 약 300 ㎜ 정도의 직경을 가질 수 있다.The
여기서, 타겟(120)의 배면에는 마그네트론(magnetron) 스퍼터링을 위해 자석 어셈블리(180)가 설치될 수 있으며, 자석 어셈블리(180)는 중심자석(181)과 중심자석(181)을 둘러싸는 주변자석(182) 및 중심자석(181)과 주변자석(182)을 잇는 원판 형상의 요크(yoke, 183)로 구성되어 있고, 각 자석(181,182)은 모두 영구자석일 수 있지만 전자석으로 이들을 구성하는 것도 가능하다.Here, a
전원 공급부(130)는 타겟(120)의 스퍼터링을 위해 타겟(120)에 전원을 인가할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(130)는 원통형 쉴드(shield, 135)에 대해 음(negative) 전압으로 타겟(120)을 전기적으로 바이어스(bias)시킬 수 있으며, 가스공급부(191)를 통해 챔버(110) 내로 공급된 아르곤(Ar) 등의 스퍼터방전용 가스가 플라즈마(plasma)로 방전(discharge)되어 양(positive)으로 하전된 양전하(positive electric charge) 아르곤 이온(Ar+, 15)이 음(-)으로 바이어스된 타겟(120)으로 끌려가 타겟(120)으로부터 탄탈럼(Tantalum; Ta)을 스퍼터링시킬 수 있다. 이렇게 스퍼터링되는 탄탈럼(Ta) 입자 중 적어도 일부가 기판(10) 상에 떨어져 기판(10) 상에 탄탈럼(Ta)을 포함하는 물질층(예를 들어, 탄탈럼 금속층, 탄탈럼 질화물층, 탄탈럼 산화물층 등)이 증착될 수 있다. 한편, 반응성 스퍼터링에서는 질소 가스 등 반응성 가스를 챔버(110) 내에 부가적으로 공급하여 스퍼터링되는 탄탈럼(Ta)과 반응시킴으로써, 기판(10) 상에 탄탈럼 질화물(TaN)층을 증착할 수 있다.The
기판 지지부(140)는 타겟(120)과 대향하여 제공될 수 있고, 기판(10)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 기판 지지부(140)는 절연부재(141)를 통해 챔버(110)와 밀착되어 챔버(110)의 기밀을 유지할 수 있고, 타겟(120)에 대하여 평행하게 기판(10)을 유지할 수 있다. 여기서, 기판 지지부(140)에는 기판(10)을 정전기에 의해서 흡착하는 정전척(Electrostatic Chuck, 미도시)이 설치될 수 있으며, 정전척(미도시)은 기판 지지부(140) 내에 흡착전극을 설치하여 흡착전극에 직류전압을 인가함으로써 기판(10)을 정전기에 의해서 흡착할 수 있다. 또한, 증착(또는 성막) 중에 기판(10)을 가열하여 증착을 효율적으로 하는 가열부재(미도시)가 기판 지지부(140) 내에 설치될 수도 있다.The
한편, 기판 지지부(140)는 상기 중심축 부근에 배치될 수 있으며, 스퍼터 증착(또는 코팅)될 기판(10)을 지지(또는 보유)할 수 있고, 클램프 링 또는 정전척(미도시)이 기판 지지부(140)에 기판(10)을 지지하는 데 이용될 수 있다. 이때, 고주파(Radio Frequency; RF) 전원(145)은 전도성이어서 전극으로서 작용하는 기판 지지부(140)에 접속될 수 있고, 플라즈마 형성 시에 RF 바이어스된 기판 지지부(140)가 음(-)의 직류(Direct Current; DC) 바이어스를 나타낼 수 있으며, 이는 플라즈마 내에서 양(+)이온(들)을 유인하고 가속시키는 작용을 할 수 있다. 그리고 전기적으로 접지된 쉴드(135)는 스퍼터 증착으로부터 기판 지지부(140)의 측면(들)과 챔버(110) 벽(들)을 보호할 수 있다.Meanwhile, the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자석 어레이에 의한 자기장 형성을 설명하기 위한 개념도이다.Figure 2 is a conceptual diagram for explaining the formation of a magnetic field by an electromagnet array according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전자석 어레이(150)는 내측과 외측의 전자석 쌍(155)이 배열되어 구성될 수 있고, 챔버(110)의 측벽 둘레에 제공될 수 있다. 여기서, 전자석 어레이(150)는 상기 일방향(또는 상기 챔버의 연장방향 또는 길이방향)으로 배열된 적어도 하나 이상의 전자석 쌍(155)으로 이루어질 수 있고, 전자석 쌍(155)은 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)으로 구성될 수 있다. 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)은 상기 중심축으로부터 서로 다른 반경에 위치할 수 있으며, 내측 전자석(155a)은 상대적으로 작은 반경(또는 상기 중심축에 가까운 반경)에 위치할 수 있고, 외측 전자석(155b)은 상대적으로 큰 반경(또는 상기 중심축으로부터 먼 반경)에 위치할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the
예를 들어, 전자석(155a,155b)은 상기 중심축을 중심으로 챔버(110)의 측벽 둘레에 감긴 솔레노이드 코일(Solenoid Coil)일 수도 있고, 원통 모양의 철심에 코일(coil)을 감아서 만든 솔레노이드(solenoid)일 수도 있으며, 전류를 흘리면 자기장(magnetic field)을 생성할 수 있으면 족하다. 전자석(155a,155b)이 상기 철심에 코일을 감아서 만든 솔레노이드인 경우에는 상기 중심축을 중심으로 챔버(110)의 측벽 둘레에 대칭적으로 배치될 수 있다.For example, the
전류공급부(160)는 전자석 어레이(150)에 전류를 공급할 수 있으며, 전자석 어레이(150)에 의해 자기장을 형성할 수 있다. 도 2와 같이, 전자석 어레이(150)에 전류를 흘려주면, 자기장이 형성될 수 있으며, 이렇게 형성된 자기장은 기판(10)의 중앙영역(또는 중심)으로 스퍼터 입자(11a)를 한정하도록 주로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 기판(10) 가장자리(edge)에는 스퍼터 입자(11a)가 잘 전달되지 않아 기판(10) 가장자리가 기판(10) 중심보다 얇게 증착될 수 있을 뿐만 아니라 기판(10) 가장자리에서 스퍼터 입자(11a)가 외측 방향(또는 상기 챔버의 측벽을 향하는 방향)을 따른 경로를 따라가는 경향이 있어 스퍼터 입자(11a)에 의한 박막(film, 11)이 경사지게 증착되게 된다. 특히, 기판(10)에 높은 종횡비(aspect ratio)의(또는 좁고 깊은) 비아홀(via hole)을 갖는 패턴(pattern)이 형성된 경우에는 상기 홀의 외측 방향 측벽에 두껍게 증착되어 상기 홀의 측벽과 바닥면을 균등(또는 균일)하게 코팅(coating)할 수 없으므로, 더욱 문제가 된다.The
제어부(170)는 전자석 어레이(150)의 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하여 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 기판(10)의 중앙영역뿐만 아니라 기판(10) 가장자리에도 기판(10)의 표면에 수직한 자기장이 형성되도록 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기판의 패턴을 설명하기 위한 개념도이다.Figure 3 is a conceptual diagram for explaining a pattern of a substrate according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 기판(10)은 패턴을 가질 수 있으며, 상기 패턴은 종횡비를 갖는 비아홀 등을 포함할 수 있다. 이러한 패턴을 갖는 기판(10)의 경우에는 상기 홀의 측벽과 바닥면도 잘 코팅되도록 박막(11)을 증착하여야 한다. 상기 홀의 종횡비가 커질수록 상기 홀의 측벽과 바닥면을 균등하게 코팅하기가 더욱 어려워진다.Referring to FIG. 3, the
전자석 어레이(150)는 둘 이상의 전자석 쌍(155)이 상기 일방향으로 배열될 수 있다. 전자석 어레이(150)는 둘 이상의 전자석 쌍(155)이 상기 일방향으로 배열됨으로써, 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 더 넓게(또는 길게) 형성할 수 있고, 높은 종횡비를 갖는 홀에도 상기 홀의 측벽과 바닥면을 균등하게 코팅할 수 있다. 스퍼터 입자(11a) 등 이온의 방향성은 전자석 어레이(150) 및/또는 자석 어셈블리(180)에 의해 제공되는 자기장의 분포에서 자기선속이 ‘0’이 되는 지점인 자기적 널 포인트(magnetic null point) 또는 중성점(neutral point)의 위치에 큰 영향을 받는다. 자기적 널 포인트 또는 중성점이 챔버(110)의 측벽을 따라 매우 낮다면, 자기장은 기판(10) 가장자리로부터 외측으로 기울어지며, 자기적 널 포인트 또는 중성점이 챔버(110)의 측벽을 따라 보다 높다면, 자기장은 기판(10) 가장자리로부터 내측으로 기울어진다. 이를 통해 자기적 널 포인트 또는 중성점을 이용하여 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 더 넓게 형성할 수 있다.The
이때, 최하부의 전자석 쌍(155)은 기판(10)에 대응되어 배치될 수 있으며, 스퍼터 입자(11a)가 자기장의 방향에 따라 상기 홀 내에 증착(또는 코팅)되도록 할 수 있다. 예를 들어, 자기장이 기판(10) 가장자리로부터 외측으로 기울어진 경우에는 스퍼터 입자(11a)가 내측으로 기울어져 상기 홀 내에 증착될 수 있고, 자기장이 기판(10) 가장자리로부터 내측으로 기울어진 경우에는 스퍼터 입자(11a)가 외측으로 기울어져 상기 홀 내에 증착될 수 있으며, 자기장이 기판(10)의 표면에 수직하게 형성되는 경우에는 상기 홀의 바닥면에 효과적으로 증착될 수 있다.At this time, the lowest pair of
여기서, 제어부(170)는 상기 최하부의 전자석 쌍(155)을 기준으로 다른 전자석 쌍(155)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 상기 최하부의 전자석 쌍(155)은 스퍼터 입자(11a)가 자기장의 방향에 따라 상기 홀 내에 증착되도록 스퍼터링하는 동안 계속적으로 전류가 공급될 수 있으며, 이에 따라 상기 최하부의 전자석 쌍(155)을 기준으로 다른 전자석 쌍(155)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.Here, the
상기 최하부의 전자석 쌍(155)보다 높게 배치되는 다른 전자석 쌍(155)에 공급되는 전류를 제어하게 되면, 자기적 널 포인트 또는 중성점의 위치가 변화할 수 있고, 이에 따라 자기장에 따른 스퍼터 입자(11a)의 방향성을 제어할 수 있다.When controlling the current supplied to the
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장의 제어를 설명하기 위한 개념도로, 도 4(a)는 중앙부 어레이에 전류를 공급하지 않은 경우의 자기장을 나타내고, 도 4(b)는 중앙부 어레이의 외측 전자석에 전류를 공급한 경우의 자기장을 나타낸다.Figure 4 is a conceptual diagram for explaining the control of the magnetic field formed by the electromagnet array according to an embodiment of the present invention. Figure 4(a) shows the magnetic field when no current is supplied to the central array, and Figure 4(a) shows the magnetic field when no current is supplied to the central array. b) represents the magnetic field when current is supplied to the outer electromagnet of the central array.
도 4를 참조하면, 전자석 어레이(150)는 적어도 하나의 전자석 쌍(155)으로 이루어진 중앙부 어레이(150c); 및 중앙부 어레이(150c)의 상기 일방향 일측과 타측에 각각 배치되며, 서로 동일한 수의 전자석 쌍(155)이 상기 일방향으로 배열되어 중앙부 어레이(150c)를 중심으로 대칭되는 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b)를 포함할 수 있다. 중앙부 어레이(150c)는 적어도 하나의 전자석 쌍(155)으로 이루어질 수 있으며, 전자석 어레이(150)는 중앙부 어레이(150c)를 중심으로 양측(또는 양단)이 대칭될 수 있다.Referring to Figure 4, the
일단부 및 타단부 어레이(150a,150b)는 중앙부 어레이(150c)의 상기 일방향 일측과 타측에 각각 배치될 수 있고, 서로 동일한 수의 전자석 쌍(155)이 상기 일방향으로 배열되어 중앙부 어레이(150c)를 중심으로 대칭될 수 있다. 일단부 어레이(150a)는 중앙부 어레이(150c)의 상기 일방향 일측(예를 들어, 상부)에 배치될 수 있으며, 적어도 하나의 전자석 쌍(155)으로 이루어질 수 있고, 전자석 쌍(155)의 수가 타단부 어레이(150b)와 동일할 수 있다.One end and the
타단부 어레이(150b)는 중앙부 어레이(150c)의 상기 일방향 타측(예를 들어, 하부)에 배치될 수 있으며, 적어도 하나의 전자석 쌍(155)으로 이루어질 수 있고, 전자석 쌍(155)의 수가 일단부 어레이(150a)와 동일할 수 있다. 여기서, 타단부 어레이(150b)는 상기 최하부의 전자석 쌍(155)을 포함할 수 있으며, 타단부 어레이(150b)를 기준으로 일단부 어레이(150a)와 중앙부 어레이(150c)를 제어할 수 있다.The
예를 들어, 전자석 어레이(150)는 적어도 셋 이상의 전자석 쌍(155)이 챔버(110)의 길이방향으로 배열될 수 있고, 적어도 하나의 전자석 쌍(155)을 중심으로 상하 대칭될 수 있다. 이때, 상기 적어도 하나의 전자석 쌍(155)이 중앙부 어레이(150c)일 수 있다.For example, the
중앙부 어레이(150c)에는 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b) 중 적어도 어느 하나의 어레이(150a or 150b)와 상이한 전류가 공급될 수 있다. 상기 최하부의 전자석 쌍(155)을 포함하는 타단부 어레이(150b)에는 스퍼터링하는 동안 계속적으로 전류가 공급될 수 있고, 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 더 넓게 형성하기 위해 타단부 어레이(150b)에 대칭되는 일단부 어레이(150a)에도 타단부 어레이(150b)와 비슷한(또는 거의 동일한) 전류가 공급될 수 있다.A current different from that of at least one of the one end and the
그리고 중앙부 어레이(150c)에 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b)와 상이한 전류를 공급할 수 있으며, 이를 통해 중앙부 어레이(150c)에 공급되는 전류에 따라 자기장의 방향을 제어할 수 있고, 스퍼터 입자(11a)의 방향성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 중앙부 어레이(150c)에 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b)보다 작은 전류를 공급할 수 있으며, 중앙부 어레이(150c)의 각 전자석(155a,155b)에는 일단부 어레이(150a) 중 적어도 어느 하나의 전자석(155a or 155b)과 타단부 어레이(150b) 중 적어도 어느 하나의 전자석(155a or 155b)보다 작은 전류가 공급될 수 있고, 바람직하게는 일단부 어레이(150a)의 모든 전자석(155a,155b)과 타단부 어레이(150b)의 모든 전자석(155a,155b)보다 작은 전류가 공급될 수 있다. 여기서, ‘작은 전류’라 함은 전류의 방향에 상관없이 크기(또는 절대값)가 작은 것을 의미한다.In addition, a current different from that of the one end and the
도 4(a)와 같이, 중앙부 어레이(150c)에 전류를 공급하지 않는 경우에는 자기장이 기판(10) 가장자리로부터 외측으로 약간 기울어지게 되고, 스퍼터 입자(11a)가 내측으로 약간 기울어져 기판(10)의 표면에 입사되게 된다. 또한, 도 4(b)와 같이, 중앙부 어레이(150c) 중 외측 전자석(155b)에만 (작은) 전류를 공급하는 경우에는 중앙부 어레이(150c)에 전류를 공급하지 않는 경우보다 자기장이 약간 내측으로 꺾여 기판(10)의 표면에 수직하게 형성되게 되고, 스퍼터 입자(11a)가 기판(10)의 표면에 수직하게 입사되게 된다. 그리고 중앙부 어레이(150c) 중 내측 전자석(155a)에만 전류를 공급하는 경우에는 중앙부 어레이(150c)에 전류를 공급하지 않는 경우보다 자기장이 기판(10) 가장자리로부터 외측으로 더 꺾이게 되며, 중앙부 어레이(150c)의 외측 전자석(155b)과 내측 전자석(155a)에 공급되는 전류를 조절하여 자기장의 방향을 제어할 수 있고, 스퍼터 입자(11a)의 방향성을 제어할 수 있다. 이때, 중앙부 어레이(150c)에 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b)보다 작은 전류를 공급할 수 있으며, 중앙부 어레이(150c)에 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b) 중 적어도 어느 하나의 어레이(150a or 150b) 이상의 전류를 공급하는 경우에는 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 넓게 형성할 수 없게 된다.As shown in FIG. 4(a), when current is not supplied to the
한편, 제어부(170)는 외측 전자석(155b)을 기준으로 내측 전자석(155a)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 형성하기 위해서는 챔버(110)의 내부에 자기적 널 포인트 또는 중성점이 생겨야 하며, 이를 위해서는 외측 전자석(155b)에 내측 전자석(155a)과 반대방향으로 내측 전자석(155a)보다 큰 전류가 공급되어야 한다. 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 형성하기 위해 외측 전자석(155b)에는 지속적으로 전류가 공급되어야 하므로, 외측 전자석(155b)을 기준으로 내측 전자석(155a)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.Meanwhile, the
즉, 제어부(170)는 외측 전자석(155b)에 공급되는 전류와 방향이 반대되고 상기 외측 전자석(155b)에 공급되는 전류보다 작은 전류가 공급되도록 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b) 중 적어도 어느 하나의 전자석(155a or 155b)에 공급되는 전류를 조절할 수 있다. 예를 들어, 내측 전자석(155a)에 상기 외측 전자석(155b)에 공급되는 전류보다 작은 전류가 공급함으로써, 챔버(110)의 내부에 자기적 널 포인트 또는 중성점이 생기게 할 수 있으며, 이에 따라 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 형성할 수 있고, 높은 종횡비를 갖는 홀 내에도 효과적으로 스퍼터 입자(11a)를 증착할 수 있다.That is, the
본 발명에 따른 스퍼터링 장치(100)는 전류공급부(160)에서 전자석 어레이(150)에 전류를 공급하는 전기회로에 전기적으로 연결되어 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 측정하는 전류 측정부(175);를 더 포함할 수 있다.The
전류 측정부(175)는 전류공급부(160)에서 전자석 어레이(150)에 전류를 공급하는 전기회로에 전기적으로 연결될 수 있으며, 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 측정할 수 있다. 이렇게 전류 측정부(175)에서 측정된 전류값(들)은 제어부(170)에 전달될 수 있다. 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류에 따라 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 예측할 수 있으며, 이를 통해 원하는 자기장(예를 들어, 상기 기판의 표면에 수직한 자기장)이 형성되었는지 확인할 수 있고, 원하는 자기장이 형성되지 않은 경우에는 원하는 자기장이 형성되도록 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절(또는 제어)할 수 있다.The
그리고 제어부(170)는 전류 측정부(175)에서 측정한 전류값에 따라 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있다. 제어부(170)는 송수신부(172)를 통해 전류 측정부(175)에서 측정한 전류값을 수신할 수 있으며, 측정된 전류값에 따라 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 예측할 수 있고, 원하는 자기장이 형성되기 위해 전자석(155a,155b) 각각에 공급되어야 할 전류값(들)과의 오차(또는 차이값)을 산출할 수 있다. 이를 통해 산출된 보정값(또는 오차값)에 따라 전원제어부(171)에서 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절할 수 있고, 원하는 자기장이 형성되도록 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있다.And the
이때, 전원제어부(171)는 직접 전류공급부(160)를 제어하여 전류공급부(160)에서 공급되는 전류를 조절할 수도 있고, 전류 측정부(175)와 전기적으로 연결된 전류변환기(Current Transducer)를 통해 전류를 변환하여 전류를 조절할 수도 있다.At this time, the
또한, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치(100)는 전자석 어레이(150)의 주위에 제공되어 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 측정하는 자기장 측정부(176);를 더 포함할 수 있다.In addition, the
자기장 측정부(176)는 전자석 어레이(150)의 주위에 제공될 수 있으며, 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 직접 측정하여 확인할 수 있다. 이에 따라 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하면서 측정되는 자기장이 원하는 자기장이 되도록 할 수 있다. 이때, 자기장 측정부(176)는 측정한 자기장을 제어부(170)에 전달할 수 있다.The magnetic
그리고 제어부(170)는 자기장 측정부(176)에서 측정한 자기장에 따라 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있다. 제어부(170)는 송수신부(172)를 통해 자기장 측정부(176)에서 측정한 자기장을 수신할 수 있으며, 측정된 자기장을 원하는 자기장과 직접 비교할 수 있고, 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하여 측정되는 자기장을 모니터링(monitoring)하면서 측정되는 자기장이 원하는 자기장이 되도록 할 수 있다. 이러한 자기장 제어를 통해 전자석 어레이(150)에 의해 원하는 자기장이 형성되도록 할 수 있다.And the
스퍼터링 공정을 시작하기 전에 원하는 자기장을 형성할 수 있도록 전자석(155a,155b) 각각에 공급될 전류를 설정(setting)하여 놓더라도 공정 중의 여러 가지 상황에 따라 실제적으로 형성되는 자기장이 달라질 수 있다. 이에 따라 전류 측정부(175)를 통해 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 측정하여 전류가 설정된대로 전자석(155a,155b) 각각에 잘 공급되고 있는지 확인할 수 있고, 잘 공급되고 있지 않은 경우에는 제어부(170)의 전원제어부(171)를 통해 전류가 설정된대로 전자석(155a,155b) 각각에 잘 공급되도록 할 수 있으며, 자기장 측정부(176)를 통해 자기장을 측정하여 전자석 어레이(150)에 의해 원하는 자기장이 형성되도록 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 2차적으로 제어할 수 있다. 이때, 전류 측정부(175)를 통해 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 측정하여 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절함으로써, 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 1차적으로 제어할 수 있고, 자기장 측정부(176)를 통해 자기장을 측정하여 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 미세 조절함으로써, 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 2차적으로 미세 제어할 수 있다.Even if the current to be supplied to each of the
즉, 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류 및/또는 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 측정하여 제어부(170)를 통한 자기장 제어에 반영(feedback)함으로써, 복수의 기판(10) 간에 증착 균일성이 유지될 수 있고, 일정한 공정 품질이 확보될 수 있다.That is, by measuring the current supplied to each of the
그리고 제어부(170)는 기판(10)의 패턴에 따라 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장의 방향을 제어할 수 있다. 예를 들어, 높은 종횡비를 갖는 홀을 포함하는 패턴을 갖는 기판(10)일수록 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 더 넓게 할 수 있다. 또한, 높은 종횡비를 갖는 홀은 하나의 자기장 방향만으로는 상기 홀의 측벽과 바닥면에 균등하게 코팅하기 어려우므로, 공정 시간을 분할하여 분할된 시간마다 자기장의 방향을 변경하면서 상기 홀 내를 증착할 수도 있다. 예를 들어, 기판(10) 가장자리에 형성된 홀 내부에 비대칭적으로 박막이 증착(또는 코팅)되었을 때에 얇게 증착된 박막 쪽으로 스퍼터 입자(11a)가 입사될 수 있도록 자기장의 방향을 조절할 수 있다.And the
즉, 기판(10)의 패턴에 따라 자기장의 방향을 제어하여 각 기판(10)의 패턴에 맞는 스퍼터 입자(11a)의 증착이 이루어질 수 있으며, 공정 시간을 분할하여 분할된 시간마다 자기장의 방향을 변경하면서 높은 종횡비를 갖는 홀의 측벽과 바닥면에 균일하게 증착이 이루어지도록 할 수 있다.That is, by controlling the direction of the magnetic field according to the pattern of the
한편, 전류공급부(160)는 하나의 전원(161,162,163)에서 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)에 전류를 분배하여 각각 공급할 수 있다. 즉, 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)에는 공통 전원(161,162,163)에서 전류가 분배되어 각각 공급될 수 있다. 여기서, 전원(161,162,163)은 전원공급기(power supply)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 전류공급부(160)는 제1 전원(161), 제2 전원(162) 및 제3 전원(163)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 전원(161)은 타단부 어레이(150b)의 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)에 전류를 분배하여 각각 공급할 수 있고, 제2 전원(162)은 중앙부 어레이(150c)의 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)에 전류를 분배하여 각각 공급할 수 있으며, 제3 전원(163)은 일단부 어레이(150a)의 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)에 전류를 분배하여 각각 공급할 수 있다. 이때, 제1 전원(161), 제2 전원(162) 및 제3 전원(163) 각각은 듀얼 채널(dual channel)로 전류를 공급할 수 있고, 제어부(170)에 의해 각 채널에서 공급되는 전류가 제어될 수 있으며, 각 전자석 어레이(150)의 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)에 공급되는 전류가 개별적으로 제어될 수 있다.For example, the
이러한 경우, 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)에 공급되는 전류를 개별적으로 제어하는 구성을 단순화할 수 있으며, 이에 따라 원가 절감 및 공간 확보를 할 수 있다. 예를 들어, 각 전자석 어레이(150)마다 공통의 전원(161,162,163)에서 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)에 단순히 전류를 분배하여 각각 공급하므로, 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)에 반대방향으로 전류를 공급하기 용이할 수 있으며, 내측 전자석(155a)에 전류를 공급하는 단일 채널(single channel)의 전원과 외측 전자석(155b)에 전류를 공급하는 단일 채널의 전원 간에 정합기(matcher) 등으로 임피던스 매칭(impedance matching)을 수행해야 하는 수고로움을 줄일 수 있고, 정합기 등의 배치가 필요했던 공간이 확보될 수 있다.In this case, the configuration for individually controlling the current supplied to the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터링 방법을 나타내는 순서도이다.Figure 5 is a flowchart showing a sputtering method according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터링 방법을 보다 상세히 살펴보는데, 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치와 관련하여 앞서 설명된 부분과 중복되는 사항들은 생략하도록 한다.A sputtering method according to another embodiment of the present invention will be examined in more detail with reference to FIG. 5, and details that overlap with those previously described in relation to the sputtering device according to an embodiment of the present invention will be omitted.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터링 방법은 챔버(110) 내에 제공되는 타겟(120)에 전원을 인가하여 스퍼터링하는 과정(S100); 내측과 외측의 전자석 쌍(155)이 배열되어 상기 챔버(110)의 측벽 둘레에 제공된 전자석 어레이(150)에 전류를 공급하는 과정(S200); 상기 전자석 어레이(150)의 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 측정하는 과정(S300); 및 측정된 전류값에 따라 상기 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 제어하는 과정(S400);을 포함할 수 있다.A sputtering method according to another embodiment of the present invention includes a process of sputtering by applying power to the
먼저, 챔버(110) 내에 제공되는 타겟(120)에 전원을 인가하여 스퍼터링한다(S100). 챔버(110) 내에 제공되는 타겟(120)에 전원 공급부(130)를 통해 전원을 인가하여 스퍼터링(sputtering)할 수 있으며, 금속성 재료로 이루어진 타겟(120)으로 기판(10) 상에 금속을 포함하는 물질층을 증착할 수 있다. 예를 들어, 타겟(120)으로부터 탄탈럼(Tantalum; Ta)을 스퍼터링하여 기판(10) 상에 탄탈럼 금속층, 탄탈럼 질화물층, 탄탈럼 산화물층 등을 증착할 수 있다.First, power is applied to the
다음으로, 내측과 외측의 전자석 쌍(155)이 배열되어 상기 챔버(110)의 측벽 둘레에 제공된 전자석 어레이(150)에 전류를 공급한다(S200). 전류공급부(160)를 통해 전자석 어레이(150)에 전류를 공급할 수 있으며, 전자석 어레이(150)에 의해 자기장을 형성할 수 있다. 이때, 전자석 어레이(150)는 내측과 외측의 전자석 쌍(155)이 배열되어 구성될 수 있고, 챔버(110)의 측벽 둘레에 제공될 수 있으며, 내측 전자석(155a)과 외측 전자석(155b)은 챔버(110)의 중심축으로부터 서로 다른 반경에 위치할 수 있다. 전자석 어레이(150)에 전류를 흘려주면, 자기장이 형성될 수 있으며, 이렇게 형성된 자기장은 기판(10)의 중앙영역으로 스퍼터 입자(11a)를 한정하도록 주로 사용될 수 있다. 여기서, 상기 전류를 공급하는 과정(S200)은 상기 스퍼터링하는 과정(S100) 중에 수행될 수 있으며, 상기 스퍼터링하는 과정(S100)과 상기 전류를 공급하는 과정(S200)은 동시에 수행될 수도 있다.Next, the inner and outer electromagnet pairs 155 are arranged to supply current to the
그 다음 상기 전자석 어레이(150)의 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 측정한다(S300). 전류공급부(160)에서 전자석 어레이(150)에 전류를 공급하는 전기회로에 전기적으로 연결되는 전류 측정부(175)를 통해 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 측정할 수 있다. 이렇게 전류 측정부(175)에서 측정된 전류값(들)은 제어부(170)에 전달될 수 있다. 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류에 따라 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 예측할 수 있으며, 이를 통해 원하는 자기장(예를 들어, 상기 기판의 표면에 수직한 자기장)이 형성되었는지 확인할 수 있고, 원하는 자기장이 형성되지 않은 경우에는 원하는 자기장이 형성되도록 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절(또는 제어)할 수 있다.Next, the current supplied to each of the
그리고 측정된 전류값에 따라 상기 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 제어한다(S400). 제어부(170)를 통해 전류 측정부(175)에서 측정한 전류값에 따라 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있다. 제어부(170)는 송수신부(172)를 통해 전류 측정부(175)에서 측정한 전류값을 수신할 수 있으며, 측정된 전류값에 따라 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 예측할 수 있고, 원하는 자기장이 형성되기 위해 전자석(155a,155b) 각각에 공급되어야 할 전류값(들)과의 오차(또는 차이값)을 산출할 수 있다. 이를 통해 산출된 보정값(또는 오차값)에 따라 전원제어부(171)에서 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절할 수 있고, 원하는 자기장이 형성되도록 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있다.Then, the current supplied to each of the
본 발명에 따른 스퍼터링 방법은 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 측정하는 과정(S500); 및 측정된 자기장에 따라 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 2차적으로 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 2차 제어하는 과정(S600);을 더 포함할 수 있다.The sputtering method according to the present invention includes the process of measuring the magnetic field formed by the electromagnet array 150 (S500); and a process (S600) of secondarily controlling the magnetic field formed by the electromagnet array by secondarily adjusting the current supplied to each of the electromagnets according to the measured magnetic field.
그 다음 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 측정할 수 있다(S500). 전자석 어레이(150)의 주위에 제공되는 자기장 측정부(176)를 통해 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 직접 측정하여 확인할 수 있다. 이에 따라 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하면서 측정되는 자기장이 원하는 자기장이 되도록 할 수 있다. 이때, 자기장 측정부(176)는 측정한 자기장을 제어부(170)에 전달할 수 있다.Then, the magnetic field formed by the
그리고 측정된 자기장에 따라 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 2차적으로 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 2차 제어할 수 있다(S600). 제어부(170)를 통해 자기장 측정부(176)에서 측정한 자기장에 따라 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있다. 제어부(170)는 송수신부(172)를 통해 자기장 측정부(176)에서 측정한 자기장을 수신할 수 있으며, 측정된 자기장을 원하는 자기장과 직접 비교할 수 있고, 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절하여 측정되는 자기장을 모니터링(monitoring)하면서 측정되는 자기장이 원하는 자기장이 되도록 할 수 있다. 이러한 자기장 제어를 통해 전자석 어레이(150)에 의해 원하는 자기장이 형성되도록 할 수 있다. 자기장 측정부(176)를 통해 자기장을 측정하여 전자석 어레이(150)에 의해 원하는 자기장이 형성되도록 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 2차적으로 제어할 수 있으며, 전류 측정부(175)를 통해 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 측정하여 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 조절함으로써, 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 1차적으로 제어할 수 있고, 자기장 측정부(176)를 통해 자기장을 측정하여 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 미세 조절함으로써, 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 2차적으로 미세 제어할 수 있다.In addition, the magnetic field formed by the electromagnet array can be secondaryly controlled by secondarily adjusting the current supplied to each of the electromagnets according to the measured magnetic field (S600). The magnetic field formed by the
즉, 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류 및/또는 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 측정하여 제어부(170)를 통한 자기장 제어에 반영(feedback)함으로써, 복수의 기판(10) 간에 증착 균일성이 유지될 수 있고, 일정한 공정 품질이 확보될 수 있다.That is, by measuring the current supplied to each of the
여기서, 전자석 어레이(150)는 둘 이상의 전자석 쌍(155)이 챔버(110)의 길이방향으로 배열될 수 있고, 상기 자기장을 제어하는 과정(S400)은 최하부의 전자석 쌍(155)을 기준으로 다른 전자석 쌍(155)에 공급되는 전류를 제어하여 수행될 수 있다. 전자석 어레이(150)는 둘 이상의 전자석 쌍(155)이 챔버(110)의 길이방향(또는 상하방향)으로 배열될 수 있으며, 전자석 어레이(150)는 둘 이상의 전자석 쌍(155)이 상기 일방향으로 배열됨으로써, 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 더 넓게(또는 길게) 형성할 수 있고, 높은 종횡비를 갖는 홀에도 상기 홀의 측벽과 바닥면을 균등하게 코팅할 수 있다. 스퍼터 입자(11a) 등 이온의 방향성은 전자석 어레이(150) 및/또는 자석 어셈블리(180)에 의해 제공되는 자기장의 분포에서 자기선속이 ‘0’이 되는 지점인 자기적 널 포인트(magnetic null point) 또는 중성점(neutral point)의 위치에 큰 영향을 받는다. 자기적 널 포인트 또는 중성점이 챔버(110)의 측벽을 따라 매우 낮다면, 자기장은 기판(10) 가장자리로부터 외측으로 기울어지며, 자기적 널 포인트 또는 중성점이 챔버(110)의 측벽을 따라 보다 높다면, 자기장은 기판(10) 가장자리로부터 내측으로 기울어진다. 이를 통해 자기적 널 포인트 또는 중성점을 이용하여 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 더 넓게 형성할 수 있다.Here, the
상기 자기장을 제어하는 과정(S400)은 최하부의 전자석 쌍(155)을 기준으로 다른 전자석 쌍(155)에 공급되는 전류를 제어하여 수행될 수 있다. 이때, 최하부의 전자석 쌍(155)은 기판(10)에 대응되어 배치될 수 있으며, 스퍼터 입자(11a)가 자기장의 방향에 따라 상기 홀 내에 증착(또는 코팅)되도록 할 수 있다. 예를 들어, 자기장이 기판(10) 가장자리로부터 외측으로 기울어진 경우에는 스퍼터 입자(11a)가 내측으로 기울어져 상기 홀 내에 증착될 수 있고, 자기장이 기판(10) 가장자리로부터 내측으로 기울어진 경우에는 스퍼터 입자(11a)가 외측으로 기울어져 상기 홀 내에 증착될 수 있으며, 자기장이 기판(10)의 표면에 수직하게 형성되는 경우에는 상기 홀의 바닥면에 효과적으로 증착될 수 있다.The process of controlling the magnetic field (S400) can be performed by controlling the current supplied to the other electromagnet pairs 155 based on the
여기서, 제어부(170)를 통해 상기 최하부의 전자석 쌍(155)을 기준으로 다른 전자석 쌍(155)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 상기 최하부의 전자석 쌍(155)은 스퍼터 입자(11a)가 자기장의 방향에 따라 상기 홀 내에 증착되도록 스퍼터링하는 동안 계속적으로 전류가 공급될 수 있으며, 이에 따라 상기 최하부의 전자석 쌍(155)을 기준으로 다른 전자석 쌍(155)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다.Here, the current supplied to the other electromagnet pairs 155 can be controlled based on the
상기 최하부의 전자석 쌍(155)보다 높게 배치되는 다른 전자석 쌍(155)에 공급되는 전류를 제어하게 되면, 자기적 널 포인트 또는 중성점의 위치가 변화할 수 있고, 이에 따라 자기장에 따른 스퍼터 입자(11a)의 방향성을 제어할 수 있다.When controlling the current supplied to the
또한, 전자석 어레이(150)는 상기 적어도 하나의 전자석 쌍(155)으로 이루어진 중앙부 어레이(150c); 및 상기 챔버(110)의 길이방향으로 상기 중앙부 어레이(150c)의 일측과 타측에 각각 배치되며, 서로 동일한 수의 전자석 쌍이 상기 챔버(110)의 길이방향으로 배열되어 상기 중앙부 어레이(150c)를 중심으로 대칭되는 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b)를 포함할 수 있다. 중앙부 어레이(150c)는 적어도 하나의 전자석 쌍(155)으로 이루어질 수 있으며, 전자석 어레이(150)는 중앙부 어레이(150c)를 중심으로 양측(또는 양단)이 대칭될 수 있다.In addition, the
일단부 및 타단부 어레이(150a,150b)는 중앙부 어레이(150c)의 상기 일방향 일측과 타측에 각각 배치될 수 있고, 서로 동일한 수의 전자석 쌍(155)이 상기 일방향으로 배열되어 중앙부 어레이(150c)를 중심으로 대칭될 수 있다. 일단부 어레이(150a)는 중앙부 어레이(150c)의 상기 일방향 일측(예를 들어, 상부)에 배치될 수 있으며, 적어도 하나의 전자석 쌍(155)으로 이루어질 수 있고, 전자석 쌍(155)의 수가 타단부 어레이(150b)와 동일할 수 있다.One end and the
타단부 어레이(150b)는 중앙부 어레이(150c)의 상기 일방향 타측(예를 들어, 하부)에 배치될 수 있으며, 적어도 하나의 전자석 쌍(155)으로 이루어질 수 있고, 전자석 쌍(155)의 수가 일단부 어레이(150a)와 동일할 수 있다. 여기서, 타단부 어레이(150b)는 상기 최하부의 전자석 쌍(155)을 포함할 수 있으며, 타단부 어레이(150b)를 기준으로 일단부 어레이(150a)와 중앙부 어레이(150c)를 제어할 수 있다.The
그리고 상기 전류를 공급하는 과정(S200)과 상기 자기장을 제어하는 과정(S400) 중 적어도 하나의 과정(S200 or S400)은 상기 중앙부 어레이(150c)에 상기 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b) 중 적어도 어느 하나의 어레이(150a or 150b)와 상이한 전류를 공급하여 수행될 수 있다. 중앙부 어레이(150c)에 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b)와 상이한 전류를 공급할 수 있으며, 이를 통해 중앙부 어레이(150c)에 공급되는 전류에 따라 자기장의 방향을 제어할 수 있고, 스퍼터 입자(11a)의 방향성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 중앙부 어레이(150c)에 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b)보다 작은 전류를 공급할 수 있으며, 중앙부 어레이(150c)의 각 전자석(155a,155b)에는 일단부 어레이(150a) 중 적어도 어느 하나의 전자석(155a or 155b)과 타단부 어레이(150b) 중 적어도 어느 하나의 전자석(155a or 155b)보다 작은 전류가 공급될 수 있고, 바람직하게는 일단부 어레이(150a)의 모든 전자석(155a,155b)과 타단부 어레이(150b)의 모든 전자석(155a,155b)보다 작은 전류가 공급될 수 있다.And at least one process (S200 or S400) of the process of supplying the current (S200) and the process of controlling the magnetic field (S400) is to attach the one end and the other end array (150a, 150b) to the central array (150c). This may be performed by supplying a different current to at least one of the
중앙부 어레이(150c)에 전류를 공급하지 않는 경우에는 자기장이 기판(10) 가장자리로부터 외측으로 약간 기울어지게 되고, 스퍼터 입자(11a)가 내측으로 약간 기울어져 기판(10)의 표면에 입사되게 된다. 또한, 중앙부 어레이(150c) 중 외측 전자석(155b)에만 전류를 공급하는 경우에는 중앙부 어레이(150c)에 전류를 공급하지 않는 경우보다 자기장이 약간 내측으로 꺾여 기판(10)의 표면에 수직하게 형성되게 되고, 스퍼터 입자(11a)가 기판(10)의 표면에 수직하게 입사되게 된다. 그리고 중앙부 어레이(150c) 중 내측 전자석(155a)에만 전류를 공급하는 경우에는 중앙부 어레이(150c)에 전류를 공급하지 않는 경우보다 자기장이 기판(10) 가장자리로부터 외측으로 더 꺾이게 되며, 중앙부 어레이(150c)의 외측 전자석(155b)과 내측 전자석(155a)에 공급되는 전류를 조절하여 자기장의 방향을 제어할 수 있고, 스퍼터 입자(11a)의 방향성을 제어할 수 있다. 이때, 중앙부 어레이(150c)에 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b)보다 작은 전류를 공급할 수 있으며, 중앙부 어레이(150c)에 일단부 및 타단부 어레이(150a,150b) 중 적어도 어느 하나의 어레이(150a or 150b) 이상의 전류를 공급하는 경우에는 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 넓게 형성할 수 없게 된다.When current is not supplied to the
상기 자기장을 제어하는 과정(S400)은 외측 전자석(155b)을 기준으로 내측 전자석(155a)에 공급되는 전류를 제어하여 수행될 수 있다. 제어부(170)를 통해 외측 전자석(155b)을 기준으로 내측 전자석(155a)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 형성하기 위해서는 챔버(110)의 내부에 자기적 널 포인트 또는 중성점이 생겨야 하며, 이를 위해서는 외측 전자석(155b)에 내측 전자석(155a)과 반대방향으로 내측 전자석(155a)보다 큰 전류가 공급되어야 한다. 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 형성하기 위해 외측 전자석(155b)에는 지속적으로 전류가 공급되어야 하므로, 외측 전자석(155b)을 기준으로 내측 전자석(155a)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(170)는 외측 전자석(155b)에 공급되는 전류와 방향이 반대되고 상기 외측 전자석(155b)에 공급되는 전류보다 작은 전류가 공급되도록 내측 전자석(155a)에 공급되는 전류를 조절할 수 있다. 내측 전자석(155a)에 상기 외측 전자석(155b)에 공급되는 전류보다 작은 전류가 공급함으로써, 챔버(110)의 내부에 자기적 널 포인트 또는 중성점이 생기게 할 수 있으며, 이에 따라 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 형성할 수 있고, 높은 종횡비를 갖는 홀 내에도 효과적으로 스퍼터 입자(11a)를 증착할 수 있다.The process of controlling the magnetic field (S400) may be performed by controlling the current supplied to the
상기 자기장을 제어하는 과정(S400)에서는 스퍼터링 공정이 이루어지는 기판(10)의 패턴에 따라 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장의 방향을 제어할 수 있다. 예를 들어, 높은 종횡비를 갖는 홀을 포함하는 패턴을 갖는 기판(10)일수록 기판(10)의 표면에 수직한 자기장을 더 넓게 할 수 있다. 또한, 높은 종횡비를 갖는 홀은 하나의 자기장 방향만으로는 상기 홀의 측벽과 바닥면에 균등하게 코팅하기 어려우므로, 공정 시간을 분할하여 분할된 시간마다 자기장의 방향을 변경하면서 상기 홀 내를 증착할 수도 있다. 예를 들어, 기판(10) 가장자리에 형성된 홀 내부에 비대칭적으로 박막이 증착(또는 코팅)되었을 때에 얇게 증착된 박막 쪽으로 스퍼터 입자(11a)가 입사될 수 있도록 자기장의 방향을 조절할 수 있다. 즉, 기판(10)의 패턴에 따라 자기장의 방향을 제어하여 각 기판(10)의 패턴에 맞는 스퍼터 입자(11a)의 증착이 이루어질 수 있으며, 공정 시간을 분할하여 분할된 시간마다 자기장의 방향을 변경하면서 높은 종횡비를 갖는 홀의 측벽과 바닥면에 균일하게 증착이 이루어지도록 할 수 있다.In the process of controlling the magnetic field (S400), the direction of the magnetic field formed by the
본 발명에 따른 스퍼터링 방법은 상기 기판(10)의 패턴에 따른 상기 자기장의 방향별로 상기 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류값을 설정하는 과정(S50);을 더 포함할 수 있다.The sputtering method according to the present invention may further include a step (S50) of setting the current value supplied to each of the
상기 기판(10)의 패턴에 따른 상기 자기장의 방향별로 상기 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류값을 설정(setting)할 수 있다(S50). 스퍼터링 공정을 시작하기 전에 원하는 자기장을 형성할 수 있도록 전자석(155a,155b) 각각에 공급될 전류를 설정하여 기판(10)의 패턴에 따라 원하는 자기장이 형성되기 알맞은 전류를 전자석(155a,155b) 각각에 공급할 수 있다. 하지만, 전자석(155a,155b) 각각에 공급될 전류를 설정하여 놓더라도 공정 중의 여러 가지 상황에 따라 실제적으로 형성되는 자기장이 달라질 수 있다. 이에 따라 전류 측정부(175)를 통해 전자석(155a,155b) 각각에 공급되는 전류를 측정하여 전류가 설정된대로 전자석(155a,155b) 각각에 잘 공급되고 있는지 확인할 수 있고, 잘 공급되고 있지 않은 경우에는 제어부(170)의 전원제어부(171)를 통해 전류가 설정된대로 전자석(155a,155b) 각각에 잘 공급되도록 할 수 있으며, 자기장 측정부(176)를 통해 자기장을 측정하여 전자석 어레이(150)에 의해 원하는 자기장이 형성되도록 상기 전자석 어레이(150)에 의해 형성되는 자기장을 2차적으로 제어할 수 있다.The current value supplied to each of the
한편, 상기 전류를 측정하는 과정(S300)과 상기 자기장을 제어하는 과정(S400)은 실제로 증착이 수행될 기판(10)에 대한 스퍼터링 공정을 수행하면서 수행될 수도 있고, 실제로 증착이 수행될 기판(10)에 대한 스퍼터링 공정 전에 전자석(155a,155b) 각각에 공급될 전류를 설정하기 위해 더미(dummy) 기판(10)에 대한 스퍼터링 공정을 수행하면서 수행될 수도 있다.Meanwhile, the process of measuring the current (S300) and the process of controlling the magnetic field (S400) may be performed while performing a sputtering process on the
이처럼, 본 발명에서는 내측과 외측의 전자석 쌍이 배열되어 구성된 전자석 어레이를 챔버의 측벽 둘레에 제공하여 자기장을 형성함으로써, 스퍼터 입자의 기판으로의 입사각을 제어할 수 있고, 스퍼터 입자를 기판 가장자리로 유도할 수 있으며, 이에 따라 전체 기판에 걸쳐 증착 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제어부를 통해 전자석 각각에 공급되는 전류를 조절하여 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 제어할 수 있으며, 챔버 내에 균일한 자기장을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 표면에 높은 종횡비를 갖는 홀이 형성된 기판에도 홀의 측벽과 바닥면에 균등하게 스퍼터 입자가 증착될 수 있다. 그리고 전자석 각각에 공급되는 전류 및/또는 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 측정하여 제어부를 통한 자기장 제어에 반영함으로써, 복수의 기판 간에 증착 균일성이 유지될 수 있고, 일정한 공정 품질이 확보될 수 있다. 또한, 기판의 패턴에 따라 자기장의 방향을 제어하여 각 기판의 패턴에 맞는 스퍼터 입자의 증착이 이루어질 수 있으며, 공정 시간을 분할하여 분할된 시간마다 자기장의 방향을 변경하면서 높은 종횡비를 갖는 홀의 측벽과 바닥면에 균일하게 증착이 이루어지도록 할 수도 있다.As such, in the present invention, an electromagnet array composed of inner and outer electromagnet pairs is provided around the side wall of the chamber to form a magnetic field, thereby controlling the angle of incidence of the sputtered particles onto the substrate and guiding the sputtered particles to the edge of the substrate. This can improve deposition uniformity across the entire substrate. In addition, the magnetic field formed by the electromagnet array can be controlled by controlling the current supplied to each electromagnet through the control unit, and not only can a uniform magnetic field be formed within the chamber, but it can also be used on a substrate with a hole with a high aspect ratio formed on the surface. Sputter particles can be deposited evenly on the side walls and bottom of the hole. In addition, by measuring the current supplied to each electromagnet and/or the magnetic field formed by the electromagnet array and reflecting it in the magnetic field control through the control unit, deposition uniformity can be maintained between multiple substrates and constant process quality can be secured. . In addition, by controlling the direction of the magnetic field according to the pattern of the substrate, deposition of sputtered particles suitable for the pattern of each substrate can be achieved. By dividing the process time, the direction of the magnetic field is changed for each divided time, and the side walls of the hole with a high aspect ratio are formed. It is also possible to ensure uniform deposition on the bottom surface.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and is within the scope of common knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Those who have will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the scope of technical protection of the present invention should be determined by the scope of the patent claims below.
10 : 기판 11 : 박막
11a: 스퍼터 입자 15 : 아르곤 이온
100 : 스퍼터링 장치 110 : 챔버
120 : 타겟 121 : 타겟 홀더
122 : 절연체 130 : 전원 공급부
135 : 쉴드 140 : 기판 지지부
141 : 절연부재 145 : 고주파 전원
150 : 전자석 어레이 150a: 일단부 어레이
150b: 타단부 어레이 150c: 중앙부 어레이
155 : 전자석 쌍 155a: 내측 전자석
155b: 외측 전자석 160 : 전류공급부
161 : 제1 전원 162 : 제2 전원
163 : 제3 전원 170 : 제어부
171 : 전원제어부 172 : 송수신부
175 : 전류 측정부 176 : 자기장 측정부
180 : 자석 어셈블리 181 : 중심자석
182 : 주변자석 183 : 요크
191 : 가스공급부 192 : 배기부 10: substrate 11: thin film
11a: Sputter particle 15: Argon ion
100: Sputtering device 110: Chamber
120: target 121: target holder
122: insulator 130: power supply unit
135: shield 140: substrate support
141: insulating member 145: high frequency power supply
150:
150b:
155:
155b: Outer electromagnet 160: Current supply unit
161: first power source 162: second power source
163: Third power source 170: Control unit
171: Power control unit 172: Transmitter/receiver unit
175: current measurement unit 176: magnetic field measurement unit
180: Magnet assembly 181: Center magnet
182: Peripheral magnet 183: York
191: gas supply unit 192: exhaust unit
Claims (16)
상기 챔버 내에 제공되는 타겟;
상기 타겟의 스퍼터링을 위한 전원 공급부;
상기 타겟과 대향하여 제공되며, 기판을 지지하는 기판 지지부;
내측과 외측의 전자석 쌍이 배열되어 구성되며, 상기 챔버의 측벽 둘레에 제공되는 전자석 어레이;
상기 전자석 어레이에 전류를 공급하는 전류공급부; 및
상기 전자석 어레이의 전자석 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 전류공급부에서 상기 전자석 어레이에 전류를 공급하는 전기회로에 전기적으로 연결되어 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 측정하는 전류 측정부; 및
상기 전자석 어레이의 주위에 제공되어 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 측정하는 자기장 측정부;를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 전류 측정부에서 측정한 전류값에 따라 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 1차적으로 제어하고, 상기 자기장 측정부에서 측정한 자기장에 따라 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 미세 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 2차적으로 미세 제어하는 스퍼터링 장치.A chamber extending in one direction;
a target provided within the chamber;
A power supply unit for sputtering of the target;
a substrate support portion provided opposite the target and supporting the substrate;
an electromagnet array composed of inner and outer electromagnet pairs arranged around a side wall of the chamber;
A current supply unit that supplies current to the electromagnet array; and
It includes a control unit that controls the magnetic field formed by the electromagnet array by adjusting the current supplied to each electromagnet of the electromagnet array,
A current measuring unit that is electrically connected to an electric circuit that supplies current from the current supply unit to the electromagnet array and measures the current supplied to each of the electromagnets; and
It further includes a magnetic field measuring unit provided around the electromagnet array to measure the magnetic field formed by the electromagnet array,
The control unit primarily controls the magnetic field formed by the electromagnet array by adjusting the current supplied to each electromagnet according to the current value measured by the current measuring unit, and the control unit primarily controls the magnetic field formed by the electromagnet array according to the magnetic field measured by the magnetic field measuring unit. A sputtering device that secondarily finely controls the magnetic field formed by the electromagnet array by finely controlling the current supplied to each electromagnet.
상기 전자석 어레이는 둘 이상의 전자석 쌍이 상기 일방향으로 배열되는 스퍼터링 장치.In claim 1,
The electromagnet array is a sputtering device in which two or more pairs of electromagnets are arranged in the one direction.
상기 전자석 어레이는,
적어도 하나의 전자석 쌍으로 이루어진 중앙부 어레이; 및
상기 중앙부 어레이의 상기 일방향 일측과 타측에 각각 배치되며, 서로 동일한 수의 전자석 쌍이 상기 일방향으로 배열되어 상기 중앙부 어레이를 중심으로 대칭되는 일단부 및 타단부 어레이를 포함하는 스퍼터링 장치.In claim 1,
The electromagnet array is,
a central array of at least one pair of electromagnets; and
A sputtering device comprising one end and the other end array, which are disposed on one side and the other side of the central array, respectively, and where an equal number of pairs of electromagnets are arranged in the one direction and are symmetrical about the central array.
상기 중앙부 어레이에는 상기 일단부 및 타단부 어레이 중 적어도 어느 하나의 어레이와 상이한 전류가 공급되는 스퍼터링 장치.In claim 3,
A sputtering device in which a different current is supplied to the central array than to at least one of the one end and the other end array.
상기 제어부는 상기 외측 전자석에 공급되는 전류와 방향이 반대되고 상기 외측 전자석에 공급되는 전류보다 작은 전류가 공급되도록 상기 내측 전자석과 상기 외측 전자석 중 적어도 어느 하나의 전자석에 공급되는 전류를 조절하는 스퍼터링 장치.In claim 1,
The control unit is a sputtering device that adjusts the current supplied to at least one of the inner electromagnet and the outer electromagnet so that a current that is opposite to the direction of the current supplied to the outer electromagnet and is smaller than the current supplied to the outer electromagnet is supplied. .
상기 제어부는 상기 기판의 패턴에 따라 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장의 방향을 제어하는 스퍼터링 장치.In claim 1,
The control unit is a sputtering device that controls the direction of the magnetic field formed by the electromagnet array according to the pattern of the substrate.
상기 전류공급부는 하나의 전원에서 상기 내측 전자석과 상기 외측 전자석에 전류를 분배하여 각각 공급하는 스퍼터링 장치.In claim 1,
The current supply unit is a sputtering device that supplies current by distributing it to the inner electromagnet and the outer electromagnet from one power source.
내측과 외측의 전자석 쌍이 배열되어 상기 챔버의 측벽 둘레에 제공된 전자석 어레이에 전류를 공급하는 과정;
상기 전자석 어레이의 전자석 각각에 공급되는 전류를 측정하는 과정; 및
측정된 전류값에 따라 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 1차적으로 제어하는 과정;을 포함하고,
상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 측정하는 과정; 및
측정된 자기장에 따라 상기 전자석 각각에 공급되는 전류를 미세 조절하여 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장을 2차적으로 미세 제어하는 과정;을 더 포함하는 스퍼터링 방법.A process of sputtering by applying power to a target provided in a chamber;
A process in which pairs of inner and outer electromagnets are arranged to supply current to an electromagnet array provided around a side wall of the chamber;
A process of measuring current supplied to each electromagnet of the electromagnet array; and
A process of primarily controlling the magnetic field formed by the electromagnet array by adjusting the current supplied to each electromagnet according to the measured current value,
A process of measuring a magnetic field formed by the electromagnet array; and
A sputtering method further comprising a process of finely controlling the magnetic field formed by the electromagnet array by finely adjusting the current supplied to each of the electromagnets according to the measured magnetic field.
상기 전자석 어레이는 둘 이상의 전자석 쌍이 상기 챔버의 길이방향으로 배열되고,
상기 자기장을 1차적으로 제어하는 과정은 최하부의 전자석 쌍을 기준으로 다른 전자석 쌍에 공급되는 전류를 제어하여 수행되는 스퍼터링 방법.In claim 10,
The electromagnet array includes two or more pairs of electromagnets arranged in the longitudinal direction of the chamber,
A sputtering method in which the process of primarily controlling the magnetic field is performed by controlling the current supplied to other electromagnet pairs based on the lowest electromagnet pair.
상기 전자석 어레이는,
적어도 하나의 전자석 쌍으로 이루어진 중앙부 어레이; 및
상기 챔버의 길이방향으로 상기 중앙부 어레이의 일측과 타측에 각각 배치되며, 서로 동일한 수의 전자석 쌍이 상기 챔버의 길이방향으로 배열되어 상기 중앙부 어레이를 중심으로 대칭되는 일단부 및 타단부 어레이를 포함하고,
상기 전류를 공급하는 과정과 상기 자기장을 1차적으로 제어하는 과정 중 적어도 하나의 과정은 상기 중앙부 어레이에 상기 일단부 및 타단부 어레이 중 적어도 어느 하나의 어레이와 상이한 전류를 공급하여 수행되는 스퍼터링 방법.In claim 10,
The electromagnet array is,
a central array of at least one pair of electromagnets; and
It is disposed on one side and the other side of the central array in the longitudinal direction of the chamber, and the same number of pairs of electromagnets are arranged in the longitudinal direction of the chamber, comprising one end and the other end array symmetrical about the central array,
A sputtering method wherein at least one of the process of supplying the current and the process of primarily controlling the magnetic field is performed by supplying a current to the central array that is different from that of at least one of the one end and the other end array.
상기 자기장을 1차적으로 제어하는 과정은 외측 전자석을 기준으로 내측 전자석에 공급되는 전류를 제어하여 수행되는 스퍼터링 방법.In claim 10,
A sputtering method in which the process of primarily controlling the magnetic field is performed by controlling the current supplied to the inner electromagnet based on the outer electromagnet.
상기 자기장을 1차적으로 제어하는 과정에서는 스퍼터링 공정이 이루어지는 기판의 패턴에 따라 상기 전자석 어레이에 의해 형성되는 자기장의 방향을 제어하는 스퍼터링 방법.In claim 10,
A sputtering method in which, in the process of primarily controlling the magnetic field, the direction of the magnetic field formed by the electromagnet array is controlled according to the pattern of the substrate on which the sputtering process is performed.
상기 기판의 패턴에 따른 상기 자기장의 방향별로 상기 전자석 각각에 공급되는 전류값을 설정하는 과정;을 더 포함하는 스퍼터링 방법.In claim 15,
A sputtering method further comprising: setting a current value supplied to each electromagnet for each direction of the magnetic field according to the pattern of the substrate.
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