KR960000403Y1 - 스퍼터링 박막 형성장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스퍼터링 박막 형성장치

제 1 도 및 제 2 도는 종래 기술에 따른 스퍼터링 장치의 구성도

제 3 도는 본 고안에 따른 스퍼터링 장치의 구성도

제 4 도는 본 고안의 제 3 도에 설치한 가림판의 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 진공조 2 : 타게트

3 : 히이터 4 : 애노우드

5 : 기판 6 : 플라즈마 전력원

7 : 다게트 실드 8 : 가림판

9 : 사선

본 고안은 스퍼터링법에 의한 박막 형성장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 타게트(Target)에서 나오는 고에너지의 입자(중성자, 양이온, 음이온)가 기판에 충돌하는 것을 차단시키고 타게트에서 방출된 원료 입자를 확산 산란시켜서 에너지 상태로 증착시키는 스퍼터링 박막 형성장치에 관한 것이다.

스퍼터 코팅은 진공조에서 발생시킨 플라즈마 내에 존재하는 양이온이 음으로 대전된 타게트 쪽으로 가속되어 충돌하면 타게트에서 물질이 떨어져 나오게 되며 그 물질을 기판상에 스퍼터하여 증착 시키므로써 그 기판을 코팅하는 방법이다.

종래의 스퍼터 코팅장치는 제 1 도에 도시된 바와같이 타게트(2)에서 떨어져 나오는 입자가 기판(5)에 증착할때 적당한 에너지를 갖도록 하기 위하여 진공조(1)내의 압력이나 플라즈마 전력원(6)을 적절히 조절해야 하는 제한을 갖고 있었다.

즉, 진공조(1)내의 압력이 낮아 타게트(2)에서 떨어져 나온 큰 에너지의 입자가 도중에 어떠한 충돌도 없이 기판(5)에 도달하게 되면 기존에 형성된 박막에 스트레스(Stress)를 주거나 결함을 주는 원인이 될 수 있다.

또한 플라즈마 전력원(6)의 출력이 적정 조건에서 벗어날 때에도 상기와 유사한 문제가 발생하게 된다.

특히 근래에는 플라즈마 기체로 불활성 기체 이외에 산소나 질소등 쉽게 음이온이 될 수 있는 기체를 사용하고 있다. 그 이유는 초전도체나 유전체등의 산화물 박막을 후 열처리 없이 직접 얻기 위해서는 산소 기체의 이용이 불가피하기 때문이다. 이때 타게트(2)나 그 근처에서 쉽게 발생하는 산소 음이온은 스퍼터링의 특성에 의해 형성되는, 타게트와 애노우드(Anode) 전극판 사이의 전위차에 의해 애노우드 쪽으로 가속되어 간다.

이러한 산소 음이온의 에너지는 매우 커서 애노우드(4)에 위치한 기판(5)과 충돌하여 기존에 증착된 박막을 떼어 내거나 구조를 파괴시키는 역할을 하게 된다.

종래에는 이에 대한 해결방법으로 진공조 내의 압력을 크게하여 산소 음이온을 충돌 산란 시키거나 제 2 도와같이 타게트(2)와 애노우드(4) 축에서 벗어난 위치에 기판(5)을 놓아두는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 진공조(1)내의 압력을 크게 하여도 산소 음이온 충돌의 횟수를 줄여 줄뿐 완전히 배제할 수 없으며 과다한 압력의 증가는 증착 효율을 크게 낮추어 주는 원인이 된다.

또한 타게트(2)와 애노우드(4)축에서 벗어난 위치에 기판(5)을 놓아 두어도 산소 음이온이 타게트(2)의 수직 축과 20°정도 벌어진 각도까지 영향을 미친다는 문헌(Thin Solid Films,204(1991). pp.229)에 의해 산소 음이온의 충돌을 받게 된다. 그 결과는 타게트(2) 조성과 다른 조성의 박막이 기판(5)에 증착되고 박막의 구조가 손상을 받아 박막의 애피택샬(epitaxial)한 성장이 어려워지게 된다.

본 고안은 상기한 문제들을 감안해서 스퍼터링 장치중, 특히 산소나 질소등 음이온으로 활성화되기 쉬운 기체를 플라즈마 기체로 사용할 때 발생하는 박막 증착속도의 저하, 박막의 조성 조절에 있어서의 어려움, 박막구조의 결함 문제등을 해결할 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 고안의 스퍼터링 장치는 기판과 타게트 사이에 가림판이나 차폐 그리드를 설치하는 구성을 특징으로 하고 있다.

이하, 본 고안을 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

제 3 도에는 본 고안의 스퍼터링 박막 형성장치가 도시되어 있다.

상기 박막 형성장치는 진공조(1)의 내부에 애노우드(4)와 타게트(2)가 상, 하 대향위치되고, 상기 애노우드(4)와 타게트(2)의 축에서 벗어난 위치에 기판(5)이 위치되며, 상기 기판(5)의 후방에는 히이터(heater)(3)가 위치되어 있다.

또한 상기 기판(5)의 하방에는 타게트 입자가 기판측으로 날아갈때 이를 막아주기 위한 가림관(8)이 장착되어 있다. 상기 가림판(8)은 평판 형상을 갖추며, 진공조(1)와 동일한 재료로 이루어질 수 있으며, 또는 차폐 그리드(shielding grid)로도 이루어질 수 있는 것이다.

미설명부호(7)는 타게트 실드(Targetshield)이다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 진공조(1) 내에 기판(5)과 가림판(8) 및 타게트(2)가 사선(9)으로 일치하도록 설치되어 있다.

플라즈마 전력원(6)으로 인해 발생한 플라즈마 기체가 타게트(2)에 충돌하여 스퍼터링된 타게트 입자가 기판 쪽으로 날아가는 경우, 진공조의 낮은 압력으로 인해 산란 및 충돌을 일으키지 않으면 매우 큰 에너지를 함유한 채 기판(5) 쪽으로 날아오게 된다. 이때 가림판(8)은 그러한 고에너지 입자를 막아주는 구실을 하며, 제 3 도에 나타낸 기판(5)과 타게트(2) 사이의 사선(9) 밖에서 산란더;ㄴ 입자만이 기판(5)에 도달할 수 있도록 해준다. 즉, 타게트(2)로부터는 직접 고에너지의 입자가 기판(5)으로 전달되지 않으며, 이렇게 한번 이상 산란된 입자는 기판(5)에 도딜하여도 이미 입혀진 박막을 재 스퍼터링 하거나 기존의 박막에 결함을 주는 등의 역할을

즉, 타게트(2)로부터는 직접 고에너지의 입자가 기판(5)으로 전달되지 않으며, 이렇게 한번 이상 산란된 입자는 기판(5)에 도달하여도 이미 입혀진 박막을 재 스퍼터링 하거나 기존의 박막에 결합을 주는 등의 역할을 할 수 없을 정도로 에너지가 낮아지게 된다. 또한 플라즈마 기체로 산소와 같은 활성화 기체를 사용한 경우 타게트(2)나 그 근처에서 쉽게 음이온으로 되며 플라즈마의 특성에 의한 타게트(2)와 애노우드(4) 사이에 형성된 전기장에 의해 음이온은 큰 에너지로 애노우드(4) 쪽으로 가속되어 간다. 즉, 가림판(8)은 이와같은 고 에너지의 음이온을 막아주어 기판(5)의 손상을 방지하는 역할을 한다. 이하, 제 3 도에 도시된 본 고안을 제 1 도 및 2 도에 도시된 종래 기술과 비교하여 다수회의 실험을 실행하고, 그 결과를 표 1에 도시하였다.

[표 1]

상기에서와 같이 본 고안에 의하면 진공조내의 기판과 타게트 사이에 가림판(8)이나 차폐 그리드 (미도시)를 설치함으로서 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 종래 기술에 비해서 비정질 박막이 매우 균일하게 입혀짐을 알 수 있는것이다.

따라서, 본 고안은 타게트(2)에서 분리된 고에너지 입자가 직접 기판(5)에 충돌되지 않고, 상기 타게트(2)와 그 근방에서 발생한 이온이 큰 에너지로 가속되어 기판(5)에 충돌되지 않기 때문에 박막 조성 조절의 문제점 및 박막 구조의 결함 문제점을 해소할 수 있다. 즉, 고에너지의 입자가 기판에 스트레스(stress)를 증가시키거나 재스퍼터링을 발생시켜 박막을 떼어내는 등의 문제점이 해소되기 때문에 미세적인 두께의 변화와 구조의 결함등을 제거할 수 있는 효과가 얻어지는 것이다.

Claims (1)

1. 진공조(1)의 내부에 애노우드(4)와 타게트(2)가 상, 하 대향위치되고, 상기 애노우드(4)와 타게트(2)의 축에서 벗어난 위치에 기판(5)이 위치되며, 상기 기판(5)의 후방에는 히이터(3)가 장착되는 한편, 플라즈마 기체로서 산소, 또는 산소와의 혼합기체를 사용하는 스퍼터링 박막 형성장치에 있어서, 상기 기판(5)의 하방에는상기 타게트(2)와 기판(5) 사이의 직선통로를 완전하게 차단하여주는 가림판(8)이 장착됨을 특징으로 하는 스퍼터링 박막형성장치.