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KR102001405B1 - 스퍼터링 장치 및 그의 작동 방법 - Google Patents

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KR102001405B1
KR102001405B1 KR1020177022901A KR20177022901A KR102001405B1 KR 102001405 B1 KR102001405 B1 KR 102001405B1 KR 1020177022901 A KR1020177022901 A KR 1020177022901A KR 20177022901 A KR20177022901 A KR 20177022901A KR 102001405 B1 KR102001405 B1 KR 102001405B1
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위지에 양
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베이징 나우라 마이크로일렉트로닉스 이큅먼트 씨오., 엘티디.
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Abstract

스퍼터링 장치는 마그네트론 구조체(11)의 중심 축(C1)에 대칭하는 기 설정된 침식율 프로파일에 따라 타겟을 침식하도록 구성된 마그네트론 구조체를 포함하고, 상기 기 설정된 침식율 프로파일은: 상기 중심 축에 근접한 제1 피크값; 그리고 상기 중심 축에서부터 상기 타겟의 반경의 대략 0.7 내지 0.75에 위치된 제2 피크값을 포함한다. 또한, 또 다른 스퍼터링 장치와 스퍼터링 방법을 제공할 수 있다.

Description

스퍼터링 장치 및 그의 작동 방법{eng}
본 발명은 스퍼터링 장치 및 상기 장치의 작동 방법에 관한 것이다.
스퍼터링은 반도체 집적 회로의 제조 과정에서 금속들 및 관련 물질들의 층을 증착하기 위한 제조 공정에 일반적으로 사용되고, 또한 다른 유형의 패널들 상에 물질들의 막들을 증착하는데도 사용된다.
스퍼터링 장치는 반대 자극의 영구 자석을 갖는 마그네트론을 포함한다. 마그네트론은 웨이퍼 또는 다른 유형의 패널들 상에 금속들 또는 다른 물질들의 적절한 증착을 위한 다양한 형태 또는 패턴을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예는 그의 중심 축에 대칭되는 기 설정된 침식율 프로파일에 따라 타겟을 침식하도록 구성된 마그네트론 구조체를 포함하고, 상기 기 설정된 침식율 프로파일은: 상기 중심 축에 근접한 제1 피크값; 그리고 상기 중심 축에서부터 상기 타겟의 반경의 대략 0.7 내지 0.75에 위치한 제2 피크값을 포함한다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 마그네트론 구조체는 제1 자극성을 갖는 외부 자극, 및 제1 자극성과 반대의 제2 자극성을 갖는 내부 자극을 포함하고, 상기 내부 자극은 상기 외부 자극에 의해 둘러싸일 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 마그네트론 구조체의 상기 외부 자극과 상기 내부 자극은 기 설정된 정규화된 루프 길이 프로파일에 따라 정렬되고, 상기 기 설정된 정규화된 루프 길이 프로파일은 상기 타겟의 반경의 대략 0.4에서 실질적으로 일정한 정규화된 루프 길이의 일부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 정규화된 루프 길이는 실질적으로 일정한 프로파일에서 상기 타겟의 상기 반경의 대략 0.4에서 증가하는 프로파일로 변화할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 증가하는 프로파일은 상기 타겟의 상기 반경의 0.4를 초과하는 비선형 곡선을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 내부 자극은 상기 중심 축을 향하는 끝단부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 경계의 외측에서 상기 중심 축을 중심으로 하는 원에 접선 방향으로 배열된 상기 마그네트론 구조체의 일부가, 상기 경계의 내측에서 상기 원에 접선 방향으로 배열된 상기 마그네트론의 일부보다 실질적으로 더 크고, 상기 경계는 상기 내부 자극의 상기 끝단부와 상기 외부 자극의 끝단부를 둘러쌀 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들은 마그네트론 구조체를 포함하는 스퍼터링 장치를 제공한다. 마그네트론 구조체는 경계의 외측의 제1 부분; 그리고 상기 경계의 내측의 제2 부분을 포함한다. 중심 축을 중심으로 하는 원에 접선 방향으로 배열된 제1 부분의 크기는 상기 원에 접선 방향으로 배열된 상기 제2 부분의 크기보다 실질적으로 크고, 상기 마그네트론 구조체는 침식율의 기 설정된 프로파일에 따라 타겟을 침식하도록 구성되고, 상기 프로파일은: 상기 마그네트론 구조체의 상기 중심 축 근처의 제1 피크값; 그리고 상기 중심 축에서부터 상기 타겟의 반경의 대략 0.7 내지 0.75에서의 제2 피크값을 포함한다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 프로파일은 상기 중심 축에서부터 상기 타겟의 상기 반경의 대략 0.5에서의 제3 피크값을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 마그네트론 구조체는 폐쇄된 밴드 내의 제1 자극성의 외부 자극, 및 상기 제1 자극성에 반대의 제2 자극성을 가지면서 상기 외부 자극에 둘러싸인 내부 자극을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 내부 자성은 상기 중심 축에 근접한 끝단부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 내부 자극과 상기 외부 자극 사이의 거리는 실질적으로 일정할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 경계는 상기 내부 자극의 상기 끝단부를 둘러싸는 원형의 형상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 원에 접하는 상기 제2 부분의 크기는 상기 경계 내부에서 대략 일정할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 제1 부분은 상기 중심 축을 중심으로 270°보다 더 많이 쓸고 지나갈 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들은 스퍼터링 방법을 제공한다. 상기 방법은 타겟에서 기 설정된 거리에 웨이퍼를 위치시키는 것; 중심 축에 대하여 마그네트론 구조체를 회전시키는 것; 그리고, 기 설정된 침식률 프로파일에 따라 상기 타겟을 침식시키는 것을 포함하고, 상기 중심 축 근처의 상기 타겟은 제1 침식율로 침식되고; 그의 반경의 0.5 내지 0.55의 근처의 상기 타겟은 상기 제1 침식율의 대략 0.5로 침식되고; 그리고, 그의 반경의 0.7 내지 0.75의 근처의 상기 타겟은 상기 제1 침식율의 대략 1.1로 침식된다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 폐쇄된 루프를 갖는 제1 자극성의 외부 자극과, 상기 외부 자극에 의해 둘러싸인 내부 자극을 갖는 상기 마그네트론 구조체를 구성하는 것을 더 포함하고, 상기 내주 자극은 제1 자극성의 반대의 제2 자극성을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 타겟으로부터 기 설정된 거리에 상기 웨이퍼를 위치시키는 것은, 상기 타겟에서 대략 40㎜ 내지 70㎜에 상기 웨이퍼를 위치시키는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 타겟은 티타늄 질화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 마그네트론은 경계 외측의 제1 부분과, 상기 경계 내측의 제2 부분을 갖도록 구성되고, 상기 중심 축이 중심인 원과 접선 방향의 상기 제1 부분의 크기는 상기 원과 접선 방향의 상기 제2 부분의 크기보다 실질적으로 더 클 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 경계는 원형의 형상을 포함하고, 상기 내부 자극과 상기 외부 자극의 끝단부들과 상기 중심 축을 둘러쌀 수 있다.
본 발명의 일부 실시 예들에서, 상기 경계는 대략 70㎜ 내지 80㎜의 범위 내의 반경을 포함할 수 있다.
본 발명의 형태는 첨부된 도면들을 읽을 때, 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 산업계의 표준 실무에 따라, 다양한 특징들이 축적대로 도시되지 않았다는 것을 유의해야 한다. 실제로, 다양한 특징들의 치수는 설명의 명확성을 위해 임의로 확장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 스퍼터링 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 타겟의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 타겟 반경과 정규화된 침식률 간의 관계를 나타낸다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 타겟의 평면도들이다.
도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 마그네트론 반경과 정규화된 루프 길이 간의 관계를 나타낸다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시 예들에 따른 마그네트론의 평면도들이다.
도 13, 도 15, 도 16, 도 18, 도 19, 도 21, 도 22 및 도 25는 본 발명의 실시 예들에 따른 마그네트론을 나타내는 도 12의 일부분의 확대도들이다.
도 14, 도 17, 도 20, 도 23, 도 24, 도 26 및 도 27은 본 발명의 실시 예들에 따른 마그네트론의 단면도들이다.
도 28 및 도 29는 본 발명의 실시 예들에 따른 타겟의 평면도들이다.
도 30은 본 발명의 실시 예들에 따른 테스트 지점들의 분포를 나타낸다.
도 31은 본 발명의 실시 예들에 따른 테스트 지점들과 두께 간의 관계를 나타낸다.
도 32는 본 발명의 실시 예들에 따른 테스트 지점들과 시트 저항 간의 관계를 나타낸다.
이하의 개시는 제공된 주제의 상이한 특징들을 구현하기 위해 많은 상이한 실시 예들 또는 예시들을 제공한다. 구성요소들과 배치의 특정 예들은 본 개시를 간단하게 하기 위해 아래에 설명된다. 물론, 이들은 단지 예들일 뿐이고, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 예를 들면, 다음 설명에서 제2 특징 상(on) 또는 위(over)의 제1 특징의 형성은 제1 및 제2 특징들이 직접 접촉하여 형성된 실시 예들을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 특징들이 직접 접촉하지 않도록 추가적 특징이 제1 및 제2 특징들 사이에 형성되는 실시 예들도 포함할 수 있다. 또한, 본 개시는 다양한 예들에서 참조 번호 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순함과 명확성을 목적으로 하고, 다양한 실시 예들 및/또는 구성들 간의 관계를 본질적으로 지시하지 않는다.
또한, 도면들에서 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 설명의 편의를 위해, “아래”, “하측”, “보다 아래에”, “위에”, “보다 위에” 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 다른 요소(들) 또는 특징(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징의 관계를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적은 용어들은 도면에 나타난 방향뿐만 아니라 사용 또는 작동 중인 장치의 상이한 방향을 포함하도록 의도된다. 상기 장치는 다르게 배향될 수 있고(90°로 회전 또는 다른 방향으로 회전됨), 본 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적은 용어도 그에 맞춰 유사하게 해석될 수 있다.
도 1은 진공 챔버(9)를 포함하는 스퍼터링 챔버(200)가 중심 축(C1)에 대해 대칭적으로 위치되는 것을 나타낼 수 있다. 진공 배기부(6)은 기 설정된 압력 범위 내의 저압을 유지하기 위하여 진공 챔버(9)의 밖으로 폐기물을 배출할 수 있다. 진공 챔버(9)에 연결된 아르곤 가스 공급부(5)는 타겟(15)을 때리기 위해 진공 챔버(9) 내로 아르곤을 공급할 수 있다. 중심 축(C1)에 대해 대칭적으로 배치된 받침대(8)는 스퍼터링되는 웨이퍼(7) 또는 다른 기판들을 지지할 수 있다.
타겟(15)은 받침대(8)에 대향하여 배치될 수 있다. 타겟(15)은 웨이퍼(7)와 받침대(8) 위에 있을 수 있다. 타겟(15)은 웨이퍼(7) 상에 증착될 금속 물질(예를 들면, 티타늄 질화물(TiN), 알루미늄, 또는 티타늄)로 구성될 수 있다. 타겟(15)은 음 또는 양의 전압으로 전기적으로 바이어스되어, 반대 전하의 아르곤이 바이어스된 타겟(15)으로 끌어당겨지며 타겟(15)으로부터 원자들을 스퍼터할 수 있다. 타겟(15)으로부터 스퍼터된 일부 타겟 물질들은 웨이퍼(7)로 떨어지고, 웨이퍼(7) 상에 타겟 물질들의 층을 증착시킬 수 있다. 일부 실시 예들에서, 반응성 이온 스퍼터링에서, 질소 또는 산소와 같은 반응성 가스가 진공 챔버(9)로 추가로 도입되어 금속 질화물 또는 금속 산화물의 증착을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 받침대(8)는 타겟(15)의 바이어스에 반대되도록 전기적으로 바이어스될 수 있다.
마그네트론 구조체(11)는 타겟(15) 위에 배치될 수 있다. 마그네트론 구조체(11)는 다양한 형상 또는 형태일 수 있다. 마그네트론 구조체(11)는 반대된 자성들의 자석들(3, 4)을 포함할 수 있다. 자석들(3, 4)은 폐쇄된 밴드의 연속적인 형상의 영구 자석일 수 있다. 자석(4)은 외부 자극이고, 자석(3)은 내부 자극이다. 도 4에 도시된 패턴(100)으로 된 자석들(3, 4)은 타겟(15) 아래 근처에 고밀도 플라즈마 영역(PR)을 한정할 수 있다. 자석들(3, 4)의 패턴(100)은 타겟(15) 아래로 연장되어 고밀도 플라즈마 영역(PR) 내에 플라즈마를 유지하고 타겟(15)의 전방의 이온들을 끌어 모으는 자기장을 형성할 수 있다. 그 때문에, 고밀도 플라즈마 영역(PR) 내의 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다. 증가된 플라즈마 밀도는 고밀도 플라즈마 영역(PR) 근처의 타겟(15)에 대한 스퍼터링율(sputtering rate)을 증가시킬 수 있다. 증가된 스퍼터링율은 타겟(15)을 식각하는 비율을 증가시켜, 타겟(15)의 두께의 프로파일은 고밀도 플라즈마 영역(PR) 위의 근방에 얇은 영역을 포함할 수 있다. 플라즈마 내의 전류 루프(current loop)는 고밀도 플라즈마 영역(PR) 내에 유지되고, 고밀도 플라즈마 영역(PR)의 밖으로의 플라즈마의 누설이 방지될 수 있다.
마그네트론 구조체(11)는 중심 축(C1)에 대해 비대칭적으로 위치될 수 있다. 마그네트론 구조체(11)는 중심 축(C1)에서 마그네트론 구조체(11)의 외측 가장자리까지의 반경(R110)을 포함할 수 있다. 마그네트론 구조체(11)는 중심 축(C1)을 따라 연장된 샤프트(10)에 결합할 수 있다. 샤프트(10)는 중심 축(C1)을 중심으로 회전하여, 마그네트론 구조체(11)가 중심 축(C1)을 중심으로 회전하고 타겟(15) 위의 영역을 휩쓸고 지나갈 수 있다. 상기 영역은 중심 축(C1)에 중심을 두고, 반경(R110)을 갖는 원 형태일 수 있다. 마그네트론 구조체(11)는 샤프트(10)에 고정되고 샤프트(10)에 의해 회전되는 플레이트(2)를 포함할 수 있다. 플레이트(2)는 자석들(3, 4)을 지지하여, 마그네트론 구조체(11)가 중심 축(C1)을 중심으로 회전하고 타겟(15) 아래에 방위각에 대하여 균일한 시간 평균적 자기장을 생성할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 플레이트(2)는 자석 물질을 포함하여 자석들(3, 4) 또는 샤프트(10)에 자기로 결합할 수 있다.
도 2에서, 웨이퍼(7)는 기 설정된 길이(L)만큼 타겟(15) 아래에 위치할 수 있다. 상기 길이(L)는 가변될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 웨이퍼(7)는 타겟(15)으로부터 대략 40㎜ 내지 대략 70㎜의 길이(L)에 위치될 수 있다. 타겟(15)은 스퍼터링 작동에 의해 식각되는 함몰부(17)를 포함할 수 있다. 타겟(15)은 반경(TR1)을 포함할 수 있다. 더 짧은 길이(L)에 위치한 웨이퍼(7)에 대해, 중심 축(C1) 근처의 타겟(15)으로부터 스퍼터된 이온들은 각도(M42)로 웨이퍼(7)에 투사될 수 있다. 반면에 타겟(15) 둘레 근처의 타겟(15)으로부터 스퍼터된 이온들은 각도(M40)로 웨이퍼(7)에 투사될 수 있다. 상기 각도(M40)는 상기 각도(M42)보다 작을 수 있다. 타겟(15) 전체에 걸쳐 실질적으로 일정한 깊이(DT1)를 갖는 함몰부(17)로 대해, 더 많은 이온들이 웨이퍼(7)의 가장자리 주변보다 중심 축(C1) 근처의 웨이퍼(7) 상에 증착될 수 있다. 웨이퍼(7)의 가장자리 주변보다 중심 축(C1) 근처의 더 많은 증착은 웨이퍼(7)의 가장자리 주변보다 중심 축(C1) 근처에서의 더 두꺼운 증착을 야기할 수 있다. 웨이퍼(7) 전체에 걸쳐 더 좋은 두께 균일성을 확보하기 위해, 타겟(15) 둘레에서의 식각률은 웨이퍼(7) 둘레에서의 상응하는 증착 부족을 보상하기 위해서 중심 축(C1) 근처의 식각률보다 더 커야 한다.
더 먼 길이(L71)에 위치한 웨이퍼(71)에 대하여, 타겟(15)으로부터 스퍼터된 이온들은 각도(M43)로 웨이퍼(71)에 투사될 수 있다. 상기 각도(M43)는 상기 각도(M42)보다 더 작을 수 있다. 타겟(15)으로부터 더 멀리 위치한 웨이퍼(71)는 중심 축(C1) 근처의 웨이퍼(71)에서 더 적은 이온 증착을 받을 수 있다. 더 먼 길이(L71)에 위치된 위치한 웨이퍼(71)에 대해, 타겟(15)의 둘레 근처의 타겟(15)으로부터 스퍼터된 이온들은 각도(M41)로 웨이퍼(71)에 투사될 수 있다. 상기 각도(M41)은 상기 각도(M40)보다 클 수 있다. 타겟(15)으로부터 더 멀리 위치한 웨이퍼(71)는 웨이퍼(71)의 가장자리 주변에서 웨이퍼(7)의 것에서 보다 더 많은 이온 증착을 받을 수 있다. 실질적으로 일정한 깊이(DT1)을 갖는 함몰부(17)로 인해, 타겟(15)으로부터 더 멀리 위치한 웨이퍼(71)는 중심 축(C1) 근처에서 보다 가장자리 주변에서 더 많은 증착을 수용할 수 있다. 중심 축(C1) 근처에서 보다 둘레 주변에서 타겟(15)의 더 많은 부분을 식각하는 것은 웨이퍼(71)의 가장자리 주변에서의 감소된 증착을 보상할 수 있다.
더 짧은 길이(L)에서, 웨이퍼(7)의 가장자리 주변과 중심 축(C1) 근처에서의 증착들 간의 차이는 더 긴 길이(L71)의 웨이퍼(71)에서 보다 더 클 수 있고, 웨이퍼(71)는 웨이퍼(7)보다 더 높은 균일성을 가질 수 있다.
타겟 물질의 증착 층(20)은 웨이퍼(71) 상에 두께(TH2)를 가질 수 있다. 타겟 물질은 저항률(resistivity)을 가질 수 있다. 타겟 물질의 증착 층(20)은 시트 저항을 더 포함할 수 있다. 저항률은 시트 저항과 두께(TH2)의 곱이다. 일부 실시 예들에서, 웨이퍼(71) 상의 타겟 물질은 웨이퍼(71)의 다른 위치에서 다른 저항률을 가질 수 있다. 일정한 두께(TH2)의 경우, 시트 저항과 저항률은 웨이퍼(71)의 다른 위치에서 비례하여 변할 수 있다. 예를 들면, 증착 층(20)은 TiN을 포함할 수 있다. 일정한 두께(TH2)의 경우, 증착된 TiN 필름의 시트 저항은 웨이퍼(71)의 중심 근처보다 웨이퍼의 가장자리 주변에서 더 작을 수 있다. 마그네트론 구조체(11)는 타겟(15) 전체에 결처 침식률의 프로파일을 조절하여, 웨이퍼(71) 상의 다른 위치에서 두께(TH2)의 균일성을 조절할 수 있다. 예를 들면, 증착 층(20)의 두께(TH2)는 증착 층(20)의 시트 저항의 균일성을 유지하기 위해 변화할 수 있다. 웨이퍼(71)의 중심으로부터 가장자리까지의 증착 층(20)의 두께(TH2)를 증가시킴으로써, 타겟 물질의 시트 저항은 웨이퍼(71)의 중심으로부터 가장자리까지 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 도 1의 마그네트론 구조체(11)는 웨이퍼(71)의 중심에서 가장자리까지의 증착 층(20)의 두께(TH2)를 제어할 수 있다.
마그네트론 구조체(11)는 타겟(15)을 향한 이온들을 안내하여, 도 3의기 설정된 침식률 프로파일(300)에 따라 다른 속도로 타겟(15)을 침식할 수 있다. 기 설정된 침식률 프로파일(300)은 실질적으로 일정한 타겟 물질의 시트 저항을 유지할 수 있다. 기 설정된 침식률 프로파일(300)은 중심 축(C1)을 기준으로 한 마그네트론 구조체(11)의 회전함에 따라, 마그네트론 구조체(11)의 중심 축(C1)을 중심으로 대칭일 수 있다.
기 설정된 침식율 프로파일(300)은 0부터 1까지의 타겟(15)의 반경(TR1)을 나타내는 수평 축을 포함하고, 타겟(15)의 중심 축(C1) 상의 지점에서 0, 및 타겟(15)의 둘레 상의 지점에서 1을 갖는다. 상기 지점은 중심 축(C1)에서 반경(TR1)까지 놓여질 수 있다. 기 설정된 침식율 프로파일(300)은 중심 축(C1)에서 제1 침식율인 1을 갖는 정규화된 침식률율을 나타내는 수직 축을 포함할 수 있다.
기 설정된 침식율 프로파일(300)은 몇몇의 피크값을 포함할 수 있다. 피크값은 기 설정된 침식율 프로파일(300)의 곡선의 최대값일 수 있다. 피크값에서 곡선의 기울기는 대략 0일 수 있다. 예를 들면, 제1 피크값(PR1)은 제1 침식율의 대략 1.1일 수 있다. 제1 피크값(PR1)은 상기 반경(TR1)의 대략 0.1에 위치될 수 있다. 제2 피크값(PR2)은 실질적으로 제1 침식율의 1.1일 수 있다. 제2 피크값(PR2)은 상기 반경(TR1)의 대략 0.7로부터 0.75까지의 범위에 위치될 수 있다. 제1 피크값(PR1)은 제2 피크값(PR2)과 실질적으로 동일할 수 있다. 작은 피크값(PR3)은 제1 침식율의 대략 0.6일 수 있다. 작은 피크값(PR3)은 상기 반경(TR1)의 대략 0.4 내지 0.5의 범위에 위치될 수 있다. 작은 피크값(PR3)은 제2 피크값(PR2)보다 실질적으로 작을 수 있다.
기 설정된 침식율 프로파일(300)은 중심 축(C1)에서 둘레까지에서의 일부 최저값을 포함할 수 있다. 최저값은 기 설정된 침식율 프로파일(300)의 곡선의 최소값일 수 있다. 최저값에서 곡선의 기울기는 대략 0일 수 있다. 제1 최저값(MR1)은 실질적으로 제1 침식율의 0.3일 수 있다. 제1 최저값(MR1)은 상기 반경(TR1)의 대략 0.3 내지 0.4의 범위에 위치될 수 있다. 제2 최저값(MR2)은 실질적으로 제1 침식율의 0.5일 수 있다. 제2 최저값(MR2)은 대략 상기 반경(TR1)의 0.5 내지 0.55의 범위에 위치될 수 있다. 제3 최저값(MR3)은 실질적으로 제1 침식율의 0.01일 수 있다. 제3 최저값(MR3)은 상기 반경(TR1)의 대략 0.9 내지 0.99의 범위에 위치될 수 있다.
기 설정된 침식율 프로파일(300)은 중심 축(C1)에서 둘레까지의 일부 변화율들을 포함할 수 있다. 변화율은 기 설정된 침식율 프로파일(300)의 곡선의 기울기의 변화일 수 있다. 예를 들면, 기울기의 변화는 점진적인 양의 기울기에서 급격한 양의 기울기로의 변화를 포함할 수 있다. 제1 변화율(LR1)은 실질적으로 제1 침식율의 0.6일 수 있다. 제1 변화율(LR1)은 상기 반경(TR1)의 대략 0.6 내지 0.7의 범위에 위치될 수 있다. 제1 변화율(LR1)의 기울기는 점진적인 양의 기울기에서 급격한 양의 기울기로 변화할 수 있다. 상기 반경(TR1)의 0.63 미만의 기울기는 점진적으로 증가할 수 있다. 상기 반경(TR1)의 0.63 초과의 기울기는 급격하게 증가할 수 있다. 제2 변화율(LR2)은 실질적으로 제1 침식율의 0.2일 수 있다. 제2 변화율(LR2)은 상기 반경(TR1)의 대략 0.8 내지 0.9의 범위에 위치될 수 있다. 제2 변화율(LR2)은 급격한 음의 기울기에서 점진적인 음의 기울기로의 변화일 수 있다. 제2 변화율(LR2) 전의 기울기는 급격하게 감소할 수 있다. 제2 변화식율(LR2) 후의 기울기는 점진적으로 감소할 수 있다.
도 1의 마그네트론 구조체(11)는 대부분의 이온들이 도 4에 도시된 충격 위치(78)의 주변에 충돌하도록 안내함으로써, 도 3에 도시된 기 설정된 침식율 프로파일(300)을 생성하도록 설계될 수 있다. 충격 위치(78)는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 마그네트론 구조체(11)의 내부 자극(3)과 외부 자극(4) 사이에 가상의 구조일 수 있다. 고 에너지 이온들은 내부 자극(3)과 외부 자극(4) 사이에 집중될 수 있다. 이에 따라, 충격 위치(78)는 타겟에서 이온들의 격렬한 충돌이 발생하는 위치를 표시할 수 있다. 충격 위치(78)는 중심 축(C1)을 중심으로 선회하는 폐쇄된 밴드의 형상에 근사할 수 있다. 충격 위치(78)는 마그네트론 구조체(11) 상에 근사적으로 중첩될 수 있다. 타겟(15)은 상기 반경(TR1)에서 중심 축(C1)의 0으로부터 타겟(15)의 둘레의 1까지 매겨질 수 있다. 경계(120)는 중심 축(C1)을 둘러싸도록 그려질 수 있다. 경계(120)는 중심 축(C1) 근처의 충격 위치(18)의 중심부(781)를 포함할 수 있다. 중심부(781)는 충격 위치(78)의 끝단부일 수 있다. 주변부(782)는 경계(120)의 외측의 충격 위치(78)의 부분일 수 있다. 경계(120)는 근사적으로 원 형상일 수 있다.
도 5에서, 벡터(R1)는 중심 축(C1)에서부터 경계(120) 내의 충격 위치(78) 상의 제1 지점(P1)까지 그려질 수 있다. 벡터 R2는 중심 축(C1)에서부터 충격 위치(78) 상의 제2 지점(P2)까지 그려질 수 있다. 벡터(R2)는 반경 증가(DR1)만큼 벡터 R1보다 더 클 수 있다. 반경 증가(DR1)는 상기 반경(TR1)의 대략 0.26의 반지름을 갖는 두 개의 동심원들 사이의 거리일 수 있다. 충격 위치(78)의 제1 부분(L1)은 제1 지점(P1)에서부터 제2 지점(P2)까지일 수 있다. 제1 부분(L1)은 각도(M1)만큼의 방위각 방향의 변화일 수 있다. 상기 각도(M1)은 벡터 R1과 벡터 R2 사이의 각도일 수 있다.
벡터(R3)는 중심 축(C1)에서부터 경계(120) 내의 충격 위치(78) 상의 제3 지점까지 그려질 수 있다. 벡터(R4)는 중심 축(C1)에서부터 충격 위치(78) 상의 제4 지점까지 그려질 수 있다. 벡터(R4)는 벡터(R3)보다 반경 증가(DR1)만큼 더 클 수 있다. 충격 위치(78)의 제2 부분(L2)은 제3 지점에서 제4 지점까지일 수 있다. 제2 부분(L2)은 벡터(R3)에서 벡터(R4)까지의 반경 방향의 변화로, 거의 0(zero)의 방위각 방향의 변화일 수 있다. 벡터(R3)와 벡터(R4)는 서로 거의 중첩될 수 있다.
도 6에서, 경계(120) 내에서, 벡터(R11)은 중심 축(C1)에서부터 중심부(781) 상의 지점(P11)까지 그려질 수 있다. 벡터(R21)는 중심 축(C1)에서 중심부(781) 상의 지점(P21)까지 그려질 수 있다. 벡터(R21)은 반경 증가(DR2)만큼 벡터(R11)보다 더 클 수 있다. 반경 증가(DR2)는 상기 반경(TR1)의 대략 0.49의 반지름을 갖는 두 개의 동심원 사이의 거리일 수 있다. 길이(L3)는 지점(P11)에서 지점(P21)까지의 충격 위치(78)를 따라 측정될 수 있다. 길이(L3)는 지점(P11)과 지점(P21) 사이의 충격 위치(78)에 대한 부분의 루트 길이일 수 있다. 상기 구역을 따라, 반경 증가(DR2)만큼 반경 방향의 변화는 경계(120) 내의 각도(M3)만큼의 방위각 방향의 변경에 의해 동반될 수 있다. 경계(120)의 밖에서, 주변부(782)는 각도(M5)만큼인 방위각 방향의 또 다른 변화를 포함할 수 있다. 접선부은 방위각 방향을 나타낼 수 있다. 접선부은 중심 축(C1)을 중심으로 하는 원에 접할 수 있다. 반경부는 반경 방향을 나타낼 수 있다. 주변부(782)는 중심부(781)보다 더 많은 접선부를 포함할 수 있다. 중심부(781)는 주변부(782)보다 더 많은 반경부를 포함할 수 있다. 주변부(782)는 중심부(781)보다 더 긴 루프 길이를 포함할 수 있다. 반경 증가(DR2)에 관한 방위각 방향의 전체 변화는 각도(M5)와 각도(M3)의 합일 수 있다. 도 5의 반경 증가(DR1)는 도 6의 반경 증가(DR2)와 실질적으로 동일할 수 있다. 도 6의 각도(M5)와 각도(M3)의 합은 도 5의 각도(M1)보다 클 수 있다. 도 3에서, 상기 반경(TR1)의 대략 0.49에서의 정규화된 침식율은 상기 반경(TR1)의 대략 0.26에서의 정규화된 침식율보다 클 수 있다. 상기 반경(TR1)의 대략 0.49에서의 정규화된 침식율은 상기 작은 피크값(PR3)일 수 있다.
도 6에서, 벡터(R31)은 중심 축(C1)에서부터 경계(120) 외측의 충격 위치(78) 상의 지점(P31)까지 그려질 수 있다. 벡터(R41)은 중심 축(C1)에서부터 충격 위치(78) 상의 지점 P41까지 그려질 수 있다. 벡터(R41)은 반경 증가(DR3)만큼 벡터(R31)보다 더 클 수 있다. 반경 증가(DR3)은 상기 반경(TR1)의 대략 0.7 내지 0.75의 반지름을 갖는 두 개의 동심원들 사이의 거리일 수 있다. 지점(P31)에서 지점(P41)까지 충격 위치(78)의 구역은 반경 증가(DR3)만큼의 반경 방향의 변화로, 각도(M4)만큼의 방위각 방향의 변화에 의해 동반될 수 있다. 상기 반경 증가(DR3)은 상기 반경 증가(DR2)와 실질적으로 동일할 수 있다. 각도(M4)는 근사적으로 대략 120°일 수 있다. 각도(M4)는 각도(M5)와 각도(M3)의 합보다 실질적으로 더 클 수 있다. 도 3에서, 상기 반경(TR1)의 대략 0.7 내지 대략 0.75까지 정규화된 침식율은 상기 반경(TR1)의 대략 0.49에서 정규화된 침식율보다 실질적으로 클 수 있다. 상기 반경(TR1)의 대략 0.7에서 0.75까지 정규화된 침식율은 상기 제2 피크값(PR2)일 수 있다.
도 7에서, 벡터(R5)는 중심 축(C1)에서부터 중심부(781) 상의 지점(P5)까지 그려질 수 있다. 벡터(R6)는 중심 축(C1)에서부터 중심부(781) 상의 지점(P6)까지 그려질 수 있다. 벡터(R5)의 길이는 벡터(R6)의 길이와 실질적으로 동일할 수 있다. 지점(P5)과 지점(P6)는 상기 반경(TR1)의 대략 0.1의 반지름을 갖고, 중심 축(C1)이 중심인 동일 원 상에 있을 수 있다. 각도(M2)는 벡터(R5)와 벡터(R6) 사이에 있을 수 있다. 길이(L5)는 지점(P5)에서 지점(P6)까지의 충격 위치(78)를 따라 측정될 수 있다. 길이(L5)는 충격 위치(78) 상의 부분의 루프 길이일 수 있다. 도 6의 반경 증가(DR3)은 도 7의 벡터(R5)의 길이와 실질적으로 동일할 수 있다. 각도(M2)는 근사적으로 대략 120°일 수 있다. 각도(M4)는 각도(M2)와 실질적으로 동일할 수 있다. 도 3에서, 상기 반경(TR1)의 대략 0.1에서 정규화된 침식율은 상기 반경(TR1)의 대략 0.7에서 0.75의 정규화된 침식율과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 반경(TR1)의 대략 0.1에서 정규화된 침식율은 제1 피크 침식율(PR1)일 수 있다. 제1 피크값(PR1)은 제1 침식율의 대략 1.1에서의 제2 피크값(PR2)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 8은 정규화된 루프 길이 프로파일(400)을 나타낸다. 정규화된 루프 길이 프로파일(400)은 도 4에 도시된 충격 위치(78), 및 도 3에 도시된 기 설정된 침식율 프로파일(300)에 부합할 수 있다.
정규화된 루프 길이 프로파일(400)은 0에서 1까지의 마그네트론 구조체(11)의 반경(R110)을 나타내는 수평축을 포함하고, 중심 축(C1)에서 0, 및 반경(R110)의 1을 갖는다. 정규화된 루프 길이 프로파일(400)은 반경(R110)에서 근접한 반경의 최대 루프 길이인 1을 갖는 정규화된 수평 길이를 나타내는 수직축을 포함할 수 있다.
반지름의 기 설정된 범위들 사이에서의 충격 위치들(78)의 루프 길이의 적분은 상기 반지름의 기 설정된 범위에서의 정규화된 루프 길이와 유사할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 기 설정된 범위는반경 증가(DR1)일 수 있다. 반경 증가(DR1)은 대략 각도(M1)를 포함할 수 있다. 반경 증가(DR1)은 충격 위치(78)의 루프 길이(L1, L2)의 일부 구역들을 둘러쌀 수 있다. 루프 길이(L1, L2)의 합은 반경 증가 DR1 내의 전체 루프 길이일 수 있다. 반경 증가 DR1 내의 전체 루프 길이는 도 8의 반경(R110)의 대략 0.25에서의 정규화된 루프 길이에 대응할 수 있다.
도 6에서, 반경 증가(DR2)는 대략 각도(M5 및 M3)을 포함할 수 있다. 반경 증가(DR2)는 충격 위치(78)의 루프 길이(L3)와 루프 길이(L31)의 여러 구역들을 둘러쌀 수 있다. 루프 길이(L3) 및 루프 길이(L31)의 합은 도 5의 루프 길이(L1) 및 루프 길이(L2)의 합보다 실질적으로 클 수 있다. 루프 길이(L3) 및 루프 길이(L31)의 합은 도 8의 반경(R110)의 대략 0.5에서 정규화된 루프 길이에 대응할 수 있다. 루프 길이(L3) 및 루프 길이(L31)의 합은 도 8의 반경(R110)의 대략 0.25에서 정규화된 루프 길이보다 실질적으로 클 수 있다.
도 7에서, 반경 증가(DR3)은 대략 각도(M4)를 포함할 수 있다. 반경 증가(DR3)은 충격 위치(78)의 루프 길이(L4)의 구역을 둘러쌀 수 있다. 루프 길이(L4)는 도 6의 루프 길이(L3) 및 루프 길이(L31)의 합보다 실질적으로 클 수 있다. 루프 길이(L4)는 도 8의 반경(R110)의 대략 0.75에서 정규화된 루프 길이에 대응할 수 있다. 반경(R110)의 대략 0.75에서 정규화된 루프 길이는 도 8의 반경(R110)의 대략 0.5에서 정규화된 루프 길이보다 클 수 있다.
도 7에서, 반경 증가(DR5)는 중심 축(C1)에서부터 지점(P5)까지 정의될 수 있다. 반경 증가(DR5)는 대략 각도(M2)를 포함할 수 있다. 반경 증가(DR5)는 충격 위치(78)의 루프 길이(L5)의 어떤 구역들을 둘러쌀 수 있다. 루프 길이(L5)는 도 5의 루프 길이(L1) 및 루프 길이(L2)의 합과 실질적으로 동일할 수 있다. 루프 길이(L5)는 도 8의 반경(R110)의 대략 0.01에서 정규화된 루프 길이에 대응할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 루프 길이(L5)는 도 5의 루프 길이(L1) 및 루프 길이(L2)의 합과 실질적으로 동일할 수 있다. 루프 길이(L5)는 도 6의 루프 길이(L3)와 실질적으로 동일할 수 있다. 충격 위치(78)의 끝단부는 경계(120)에 의해 둘러싸일 수 있다. 경계(120) 내에서, 각 반경 증가들(DR5, DR1, DR2) 내의 전체 루프 길이의 각각은 실질적으로 동일할 수 있다. 반경 증가들(DR5, DR1, DR2)은 실질적으로 동일한 폭을 갖는 서로 다른 환형 링들일 수 있다. 경계(120) 내에서, 전술한 임의의 반경 증가의 전체 루프 길이는 일정하게 유지될 수 있다.
도 8을 다시 참조하면, 정규화된 루프 길이는 반경(R110)의 대략 0.4보다 작은 반경에 대해 실질적으로 일정할 수 있다. 정규화된 루프 길이는 0.08의 크기에서 실질적으로 일정할 수 있다. 반경(R110)의 대략 0.4 초과하는 반경에 대해, 정규화된 루프 길이는 실질적으로 증가할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 반경(R110)의 0.4를 초과하는 반경에서 산출된 정규화된 루프 길이는 비선형으로 증가할 수 있다.
도 9를 참조하면, 마그네트론 구조체(11)의 패턴(100)은 침식율 프로파일(300)에 따라 타겟 상의 다른 위치들에서 기 설정된 침식율이 발생되도록 설계될 수 있다. 마그네트론 구조체(11)의 패턴(100)은 이온들을 속박하여, 충격 위치(78)에서 타겟(15)을 침식시킬 수 있다. 일부 실시 예들에서, 마그네트론 구조체(11)의 자석(3, 4)은 마그네트론 구조체(11)의 패턴(100)에 정렬될 수 있다. 자석(3)은 내부 자극(3)일 수 있다. 자석(4)은 외부 자극(4)일 수 있다. 마그네트론 구조체(11)는 제1 자극성을 갖는 외부 자극(4), 및 제1 자극성과 반대의 제2 자극성을 갖는 내부 자극(3)을 포함할 수 있다. 내부 자극(3)은 외부 자극(4)에 의해 감싸질 수 있다. 패턴(100)은 중심 축(C1)에 대하여 비대칭으로 나선형인 외부 자극(4)을 포함할 수 있다.
패턴(100)은 중심 축(C1) 근처에 보다 적은 내부 자극(3)과 외부 자극(4)을 분포시켜, 중심 축(C1) 근처에서 도 2의 증착 층의 두께(TH2)를 감소시키도록 설계될 수 있다. 패턴(100)은 중심 축(C1)에서부터 더 멀리에 더 많은 내부 자극(3)과 외부 자극(4)을 분포시켜, 중심 축(C1)으로부터 멀리에서 두께(TH2)를 증가시키도록 설계될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 중심 축(C1) 근처에 더 적은 자석(3, 4)를 분포시키는 것은 중심 축(C1)에 대하여 접선 방향으로 더 적고, 방사상으로 더 많은 자석(3,4)을 배열하는 것이다. 일부 실시 예들에서, 중심 축(C1)으로부터 더 멀리 더 많은 자석(3, 4)를 분포하는 것은 중심 축(C1)에 대하여 접선으로 더 많고, 방사상으로 더 적은 자석(3, 4)을 배열하는 것이다. 예를 들면, 일부 실시 예들에서, 중심 축(C1)을 중심으로 하는 원에 접선 방향으로 배열되고 경계(120)의 외측에 있는 마그네트론 구조체(11)의 영역(115)은 상기 원에 접선 방향으로 배열되고 경계(120)의 내측에 있는 마그네트론 구조체(11)의 영역(117)보다 실질적으로 더 클 수 있다. 그 대신에, 상기 영역(117)은 경계(120)의 내측의 충격 위치(78)의 구역을 나타낼 수 있다. 상기 원에 접선 방향의 영역(117)의 크기는 경계(120) 내에서 대략 일정할 수 있다. 상기 영역(117)의 일정한 크기는 도 8의 정규화된 루프 길이 프로파일(400)의 평평한 구역(401)에 부합할 수 있다. 평평한 구역(401)은 상기 영역(117)에 대응될 수 있다. 상기 영역(115)는 경계(120)의 외측에 있을 수 있다. 상기 영역(115)은 중심 축(C1)에 대하여 270° 보다 더 크게 휩쓸고 지나갈 수 있다. 상기 영역(115)는 상기 영역(117)과 비교하여 더 큰 접선 부분을 포함할 수 있다. 상기 영역(117)은 대부분이 중심 축(C1)에서 방사 방향으로 평행할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 경계(120)는 대략 70㎜에서 대략 75㎜까지 또는 대략 75㎜에서 대략 80㎜까지의 범위의 반경을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 경계(120)는 마그네트론 구조체(11)의 반경(R110)의 대략 0.3에서 대략 0.5의 반경을 포함할 수 있다.
도 9는 내부 자극(3)이 중심 축(C1)을 향하는 끝단부(312)를 포함하는 것을 나타낼 수 있다. 끝단부(312)는 중심 축(C1)에 근접할 수 있다. 경계(120)는 내부 자극(3)의 끝단부(312), 및 외부 자극(4)의 끝단부(314)를 둘러쌀 수 있다. 경계(120)는 내부 자극(3)의 끝단부(312)와 외부 자극(4)의 끝단부(314)을 둘러싸는 원형의 형상을 포함할 수 있다. 끝단부(312)는 내부 자극(3)의 다른 부분보다 더 두꺼워, 끝단부(312)와 끝단부(314) 간에 거리(D43)가 일정하게 유지될 수 있다. 끝단부(312)와 끝단부(314) 간에 거리(D43)는 실질적으로 일정하여, 외부 자극(4)이 충격 위치(78)의 윤곽에 실질적으로 평행할 수 있다. 충격 위치(78)는 내부 자극(3)과 외부 자극(4) 사이에 위치될 수 있다.
도 10은 마그네트론 구조체(11)의 외부 자극(4)만 나타낸다. 외부 자극(4)은 여러 구역들을 포함할 수 있다. 다른 구역들은 나선형 곡선의 함수에 대한 다양한 매개변수를 지정하는 것에 의하여 표현될 수 있다. 예를 들면, 각 구역들에 대한 일반적인 수식은 아래와 같이 제공될 수 있다:
r=a x θn + b x (cosθ)m + cx(tanθ)k + d
상기 r은 외부 자극(4)의 구역 윤곽이고, 각도 θ는 패턴(100) 꼭대기에서 0을 갖는 라디안일 수 있다. 예를 들면, 구역(141)을 나타내는 함수는 r = 17.54 x θ 0.78+5.45X(cosθ) 1.12+179.42로 표현되고, 0≤θ≤ π1.15일 수 있다. 구역(142)에 대한 함수는 r = 5.84 x θ 0.72 - 10.86X(cosθ) 1.35-95.02로 표현되고, 1.02≤π≤1.65π일 수 있다. 구역(143)에 대한 함수는 r = 6.42 x θ 1.98 + 1.88X(cosθ) 1.95-45.41로 표현되고, 0.3≤π≤1.14π. 구역(144)(도 10에 미도시)의 함수는 r = 3.54 x θ 1.97 - 42.68X(cosθ) 1.69-45.12로 표현되고, 0.65≤π≤1.58π일 수 있다.
도 11은 마그네트론 구조체(11)의 내부 자극(3)만 나타낸다. 내부 자극(3)은 여러 구역들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 구역(315)에 대한 함수는 r = 8.31 x θ 1.235 + 10.84X(cosθ) 1.362+39.02로 표현되고, 1.72≤π≤3.14π일 수 있다. 구역(312)에 대한 함수는 r = 3.42 x θ 1.91 + 6.24X(cosθ) 1.56-3.41로 표현되고, 1.28≤π≤1.81π일 수 있다.
도 12에서, 마그네트론(11)의 패턴(100)은 폐쇄된 밴드의 제1 자극성의 외부 자극(4)과, 제1 자극성과 반대의 제2 자극성을 가지며 외부 자극에 의해 둘러싸인 내부 자극(3)을 포함할 수 있다. 패턴(100)은 3개의 구역들을 포함할 수 있다. 각 구역의 세부 사항은 아래에서 설명한다. 3개의 구역들은 구역들(30, 31, 32)일 수 있다.
구역(30)은 경계(120) 외측의 내부 자극(3)과 외부 자극(4)의 끝단부들(317, 318)을 포함할 수 있다. 끝단부(317)는 끝단부(318)을 둘러싸는 부분직인 곡선을 포함하여, 거리(D43)가 거의 일정하게 유지될 수 있다. 거리(D43)는 내부 자극(3) 상의 지점에서 외부 자극(4)까지 가장 짧은 거리일 수 있다.
구역(31)은 내부 자극(3)과 외부 자극(4)의 중간부(325)를 포함할 수 있다. 외부 자극(4)의 중간부(325)는 외부 자극(4)의 구역(30) 내의 평행부(329)보다 약간 더 넓을 수 있어, 내부 자극(3)의 중간부(325)는 거리(D43)을 거의 일정하게 유지하도록 내부 자극(3)의 평행부(329)보다 더 두꺼울 수 있다. 평행부(329)는 내부 자극(3)이 외부 자극(4)에 평행한 구역(30) 내의 부분일 수 있다.
구역(32)는 경계(120) 내의 내부 자극(3)과 외부 자극(4)의 부분을 포함할 수 있다. 구역(32)는 내부 자극(3)과 외부 자극(4)의 코너부(323)를 포함할 수 있다. 코너부(323)은 중심 축(C1)에 대하여 대략 90°로의 내부 자극(3)과 외부 자극(4)의 굽힘이다. 외부 자극(4)은 반경(R110)의 대략 0.3에서 날카로운 턴을 포함할 수 있다.
도 13에서, 구역(30)은 확대된다. 외부 자극(4)은 N극(392)의 자극성을 포함할 수 있다. 내부 자극(3)은 S극(391)의 자극성을 포함할 수 있다. 자기력선(70)은 외부 자극(4)의 지점에서 내부 자극(3)의 지점으로 가로지를 수 있다. 자기력선(70)은 외부 자극(4)에서 내부 자극(3)으로 향할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 자기력선(70)의 방향은 거리(D43)을 측정하는 방향과 평행할 수 있다. 자기력선(70)의 길이는 거리(D43)보다 더 크거나 대략 동일할 수 있다.
도 13을 참조하면, 내부 자극(3)과 외부 자극(4)의 곡률은 팁(328)을 제외하고 거의 평행할 수 있다. 구역(30) 내의 평행부(329)에서, 외부 자극(4)의 자석들은 내부 자극(3)의 양측에 분포될 수 있다. 일부 실시 예에서, 외부 자극(4)의 평행부(329)에서 자석의 양은 내부 자극(3)의 자석의 양보다 2배보다 더 많을 수 있다. 자기력선(70)은 내부 자극(3)의 양측에서 균일하게 분포될 수 있다. 팁(328) 주위에서, 외부 자극(4)의 자석들은 내부 자극(3)보다 더 많이 분포될 수 있다. 외부 자극(4)의 일부 자석들은 대응하는 내부 자극(3)의 반대극들과 짝 지어지지 않을 수 있다. 일부 짝 지어지지 않는 외부 자극(4)의 자석들은 자기력선(70)을 다른 방향으로 전파시킬 수 있다.
도 14는 도 13의 단면선 AA'의 단면도이다. 도 14에서, 마그네트론 구조체(11)는 타겟(15) 위에 배치될 수 있다. 외부 자극(4)에서 자석의 N극은 타겟(15)을 향해 마주볼 수 있다. 외부 자극(4)으로부터의 자기력선(70)은 내부 자극(3)을 향해 연장될 수 있다. 자기력선(70)의 일부는 타겟(15) 아래로 연장될 수 있다. 내부 자극(3)의 자석들의 개수는 외부 자극(4)의 자석들의 개수보다 더 작을 수 있다. 외부 자극(4)에서 어떤 초과 또는 짝 지어지지 않는 자석들은 자기력선(70)을 하향 전파할 수 있다.
플라즈마 내의 이온들(751)은 자기력선(70)을 따라 내부 자극(3)을 향할 수 있다. 이온들(751)은 경로에서 자기력선(70) 주위를 회전할 수 있다. 단면도에서, 충격 위치(78)는 타겟(15) 상에서 이온들(751)에 의해 충돌되는 한 점일 수 있다. 이온들(751)은 타겟(15)에 부딪치고, 충격 위치(78)로부터 타겟 물질(77)을 떨어지게 한다. 이온들(751)의 충돌의 증가는 더 많은 타겟 물질(77)을 ?어내어, 충격 위치(78) 근처의 타겟(15) 상에 약간의 함몰부 또는 홈을 생성할 수 있다.
도 15는 도 15가 밴드 형상의 점선 내에 기 설정된 위치(78)를 나타내는 것을 제외하고, 도 13과 유사한 평면도이다. 충격 위치(78)는 내부 자극(3)을 컨포멀하게 둘러쌀 수 있다. 충격 위치(78)은 내부 자극(3)과 외부 자극(4) 사이에 있을 수 있다. 충돌로부터 생성된 함몰부 또는 홈은 충격 위치(78) 주변에 있을 수 있다. 충격 위치(78)은 내부 자극(3)으로부터 실질적으로 일정한 거리를 유지할 수 있다.
도 16에서, 도 12의 구역(31)은 확대된다. 외부 자극(4)은 N극(392)의 자극성을 포함할 수 있다. 내부 자극(3)은 S극(391)의 자극성을 포함할 수 있다. 자기력선(70)은 외부 자극(4)의 지점에서 내부 자극(3)의 지점으로 가로지를 수 있다. 자기력선(70)은 외부 자극(4)에서 내부 자극(3)까지 향할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 내부 자극(3)의 양측의 거리(D43)는 실질적으로 동일할 수 있다. 그러나, 일부 실시 예들에서, 내부 자극(3)의 양측의 거리(D43)는 상이하여, 자기력선(70)의 길이가 양측에서 실질적으로 상이할 수 있다. 후자의 경우, 플라즈마는 내부 자극(3)의 양측 상에 상이하게 한정될 수 있다.
내부 자극(3)의 형상은 중간부(325)에서 외부 자극(4)과 컨포멀하게 구부러질 수 있다. 중간부(325)는 내부 자극(3)과 외부 자극(4)을 포함할 수 있다. 중간부(325)에서, 자기력선(70)의 밀도가 내부 자극(3)의 양측에 동일하게 분포될 수 있다. 중간부(325)의 내부 자극(3)은 더 두껍고, 도 15의 평행부(329)의 자석들보다 더 많은 자석들을 포함할 수 있다. 외부 자극(4)의 자석들은 내부 자극(3) 상의 다른 자석들과 짝 지어질 수 있다. 짝 지어지지 않은 자극의 양은 평행부(329)에서 보다 중간부(325)에서 더 적어, 더 적은 자기력선(70)이 다른 방향으로 연장할 수 있다. 중간부(325) 주변의 자기력선(70)의 밀도는 도 15의 평행부(329) 주변의 자기력선(70)의 밀도보다 더 클 수 있다.
도 17은 도 16의 단면선 AA'의 단면도이다. 내부 자극(3)과 외부 자극(4) 내의 자석들 개수는 대략 동일할 수 있다. 외부 자극(4)으로부터의 자기력선(70)이 도 14의 자기력선(70)보다 더 많이 내부 자극(3)을 향해 연장될 수 있다.
플라즈마의 이온들(751)이 도 14에 도시된 평행부(329)에서 보다 중간부(325)에서 더 많이 내부 자극(3)을 향해 이동할 수 있다. 더 많은 이온들(751)이 도 14의 평행부(329)보다 중간부(325)의 충격 위치(78) 주변의 타겟(15)에 충돌할 수 있다. 도 17에서, 내부 자극(3)의 양측 상에 부딪치는 이온들(751)의 수는 대략 동일할 수 있다. 이온들(751)이 타겟(15)에 부딪치고, 충격 위치(78)로부터 타겟 물질(77)을 떨어지게 할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 도 14의 평행부(329)보다 중간부(325)에서의 이온들(751)의 더 많은 충돌은 평행부(329) 근처보다 중간부(325)의 근처의 타겟(15) 상에 함몰부 또는 홈을 생성할 수 있다.
도 18은 도 18이 내부 자극(3)과 외부 자극(4) 사이에 점선 라인 내에 충격 위치(78)를 나타낸 것을 제외하고는 도 16과 유사한 마그네트론의 일부의 평면도이다. 충격 위치(78)는 도 15의 평행부(329)보다 중간부(325)에서 더 많은 충돌을 나타내는 중간부(325) 근처에서의 더블 점선을 포함할 수 있다. 충격 위치(78)의 밀도는 중간부(325) 주변의 내부 자극(3)과 외부 자극(4) 사이에서 증가될 수 있다. 더 많은 함몰부 또는 홈이 도 15의 평행부(329)보다 중간부(325) 주변에 있을 수 있다. 일부 실시 예들에서, 내부 자극(3)의 양측 상의 충격 위치(78)는 상이한 형상들을 포함할 수 있다.
도 19에서, 구역(32)는 도 12의 구역(32)의 확대도이다. 일부 실시 예들에서, 내부 자극(3)의 양측의 거리(D43)은 실질적으로 동일할 수 있다. 도 19를 참조하면, 내부 자극(3)은 코너부(323)에서 대략 90°로 외부 자극(4)과 컨포멀하게 구부러질 수 있다. 코너부(323)에서의 내부 자극(3)의 두께는 외측(332)보다 중심 축(C1)에 더 가까운 내측(331)을 포함하는 끝단부(312)를 향할수록 증가할 수 있다. 코너부(323)에서, 외측(332)의 자석들의 개수는 내측(331)의 자석들의 개수보다 실질적으로 더 많을 수 있다. 자기력선(70)의 밀도는 외부 자극(4)의 내측(331) 근처보다 외부 자극(4)의 외측(332)의 근처에서 더 클 수 있다.
도 20은 도 19의 단면선 AA'의 단면도이다. 외측(332)에서의 자석들의 개수는 내측(331)에서의 자석들의 개수보다 실질적으로 더 많아서, 더 많은 자기력선(70)이 외부 자극(4)의 내측(331)보다 외부 자극(4)의 외측(332)에서 내부 자극(3)을 향해 연장할 수 있다.
플라즈마 내의 더 많은 이온들(751)이 내측(331)보다 외측(332)에서 내부 자극(3)을 향해 이동할 수 있다. 더 많은 이온들(751)이 내측(331)보다 외측(332)에서 충격 위치(78) 주위의 타겟(15)에 부딪칠 수 있다. 내부 자극(3)의 양측 상에 부딪치는 이온들(751)의 개수는 실질적으로 상이할 수 있다. 내측(331)보다 외측(332)에서 타겟(15) 내 이온들(751)의 더 많은 충돌이 외부 자극(4)의 외측(322) 근처의 타겟(15) 상에 함몰부 또는 홈을 생성할 수 있다.
도 21은 도 21이 점선으로 나타낸 충격 위치(72)를 포함하고 코너부(323)에 대하여 컨포멀하게 구부러지는 것을 제외하고는 도 17과 유사한 마그네트론 구조체(11)의 평면도이다. 코너부(323) 근처의 더블 도트 라인을 포함하는 충격 위치(78)는 도 15에 도시된 평행부(329)보다 코너부(323) 주위에서 더 많은 충돌을 나타낼 수 있다. 충격 위치(78)는 내측(331) 근처보다 외측(3320 근처에서 더 많이 분포될 수 있다. 타겟(15) 상에 더 많은 함몰부 또는 홈들이 내측(331) 근처보다 외측(332) 근처에 근접하여 있다.
도 22에서, 구역(37)은 도 9의 구역(37)의 확대이다. 구역(37)은 중심 축(C1) 근처의 끝단부(310)를 포함할 수 있다. 끝단부(310)는 내부 자극(3)의 끝단부(312)와 외부 자극(4)의 끝단부(314)를 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 끝단부(312)와 끝단부(314) 사이의 거리(D43)는 실질적으로 동일할 수 있다. 외부 자극(4)은 외측(332)보다 중심 축(C1)에 더 가까운 내측(331)을 포함할 수 있다. 내측(331)과 끝단부(312) 사이의 거리(D43)는 외측면332)와 끝단부(312) 사이의 거리(D43)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 22를 참조하면, 증가하는 두께를 갖는 내부 자극(3)의 끝단부(312)는 외부 자극(4)의 끝단부(314)와 컨포멀할 수 있다. 외부 자극(4)의 내측(331)과 외측(332)은 지점(333)에서 연결될 수 있다. 지점(333)은 평행부(329)에 근접할 수 있다. 외부 자극(4)의 개구부(411)는 외부 자극(4)의 끝단부(314), 및 대향하는 마그네트론의 끝단부(317) 사이에 있다.
내부 자극(3)의 끝단부(312)와 외측(332) 사이의 자기력선(70)의 밀도는 끝단부(312)와 내측(331) 사이의 밀도와 실질적으로 동일할 수 있다. 단면 선 AA'는 중심 축(C1), 내측(331), 외측(332), 및 끝단부(312)을 가로질러 그려질 수 있다. 단면 선 BB'는 지점(333)과 끝단부(312)를 가로질러 그려질 수 있다. 단면 선 BB'은 단면 선 AA'에 실질적으로 직교할 수 있다.
도 23은 도 22의 단면선 BB'에 따른 단면도이다. 외부 자극(4)의 자석(45)은 내부 자극(3)의 자석(35)과 쌍을 이룰 수 있다. 자기력선(70)은 자석(45)에서 자석(35)으로 연결될 수 있다.
도 24는 도 21의 단면선 AA'에 따른 단면도이다. 외부 자극(4) 내의 자석들의 개수는 내부 자극(3) 내의 자석들의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다. 내부 자극(3) 중간의 자석(35)은 도 24에 도시된 자석(45)과 쌍을 이룰 수 있다. 외부 자극(4)의 자석(45)은 내부 자극(3) 뒤에 있다. 자기력선(70)은 자석(35) 뒤의 외부 자극(4)의 자석(45)에서 내부 자극(3)의 자석(35)으로 연장할 수 있다.
끝단부(312) 주변의 타겟(15)에 충돌하는 이온들(751)의 수는 도 17과 도 16에 도시된 중간부(325) 주변의 타겟(15)에 충돌하는 이온들(751)의 수보다 실질적으로 클 수 있다. 중간부(325) 주변 보다 끝단부(312) 주변의 타겟(15)에 이온들(751)의 더 많은 충돌은 도 16과 도 17의 중간부(325) 근처보다 끝단부(312) 근처의 타겟(15) 상에 더 많은 함몰부 또는 홈들을 생성할 수 있다.
도 25는 도 25가 점선 내의 충격 위치(78)를 나타내는 것을 제외하고 도 22와 유사한 마그네트론의 평면도이다. 충격 위치(78)는 내부 자극(3)의 끝단부(312)를 컨포멀하게 둘러쌀 수 있다. 충격 위치(78)은 코너부(323)에서부터 끝단부(310)를 향해 충돌이 증가하는 것을 나타내는 끝단부(312) 주변의 더블 점선을 포함할 수 있다.
도 26은 도 22의 단면선 AA'에 따른 단면도이다. 외부 자극(4)의 자석은 이온들(751)이 3개의 충격 위치들(78)에서 타겟(15)에 충돌하고 웨이퍼(7)의 상부의 3개의 영역들에 타겟 물질(77)을 증착하는 것을 야기할 수 있다. 상기 3개의 영역들의 중첩 영역은 내부 자극(3) 아래에 근접하게 있다. 중첩 영역은 폭(W4)와 두께(D4)를 포함할 수 있다.
도 27은 도 22의 단면선 B-B'에 따른 단면도이다. 자기력선(70)은 이온들(751)이 타겟(15)과 충돌하고, 웨이퍼(7)의 상부 상의 어떤 영역에 타겟 물질(77)을 증착하는 것을 야기할 수 있다.
도 28과 도 29는 도 12에 도시된 3개의 구역들(30, 31, 32)에서 충격 위치의 조합을 나타낸다. 일부 실시 예들에서, 끝단부(310)는 중간부(325)보다 중심 축(C1)에 더 근접할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 끝단부(310)는 코너부(323)보다 중심 축(C1)에 더 근접할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 평행부(329)는 코너부(323)보다 중심 축(C1)으로부터 더 멀리 있다.
일부 실시 예에서, 타겟(15)의 반지름(TR1)은 마그네트론 구조체(11)의 반지름(R110)과 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 타겟(15)의 반지름(TR1)은 마그네트론 구조체(11)의 반지름(R110)보다 클 수 있다.
도 12를 다시 참조하면, 도 12의 마그네트론 구조체(11)의 패턴(100)은 조절 가능하여, 도 2의 증착 층들(20)의 두께 및 시트 저항이 실질적으로 균일할 수 있다. 도 30은 증착 층(20) 상에 분포된 일련의 테스트 지점(PT)을 나타낸다.
도 31은 각 테스트 지점(PT)에서 측정된 두께(TH2)를 나타낸다. 도 31은 현재 기술을 사용하여 증착된 두께(TH2)가 종래 기술을 사용하여 증착된 두께(TH2)보다 더 균일한 것을 나타낸다.
도 32는 각 테스트 지점(PT)에서 측정된 시트 저항(RS)를 나타낸다. 도 32는 본 기술을 사용하여 증착된 시트 저항(RS)가 종래 기술을 사용하여 증착된 시트 저항(RS)보다 더 균일한 것을 나타낸다.
전술한 내용은 당업자가 본 발명의 특징을 보다 잘 이해할 수 있도록 몇몇의 실시 예들의 특징을 개략적으로 설명한다. 당업자라면 본 발명에 개시된 실시 예와 동일한 목적을 수행 및/또는 동일한 이점을 달성하기 위한 다른 프로세스 및 구조를 설계 또는 변경하기 위한 기초로서 본 발명을 이용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 당업자는 이러한 등가 구성이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변경, 대체 및 변형을 행할 수 있음을 알아야 한다.

Claims (22)

  1. 외부 자극 및 내부 자극을 포함하는 마그네트론 구조체
    를 포함하고,
    상기 마그네트론 구조체는 상기 마그네트론 구조체의 회전의 중심 축에 대칭되는 기 설정된 침식율 프로파일에 따라 타겟을 침식하도록 구성되고,
    상기 마그네트론 구조체의 상기 외부 자극과 상기 내부 자극은 기 설정된 정규화된 루프 길이 프로파일에 따라 정렬되고, 상기 기 설정된 정규화된 루프 길이 프로파일은 상기 타겟의 반경의 0.4에서 일정한 정규화된 루프 길이의 일부를 포함하고,
    상기 기 설정된 침식율 프로파일은:
    상기 중심 축에 근접한 제1 피크값; 그리고
    상기 중심 축에서부터 상기 타겟의 반경의 0.7 내지 0.75에 위치한 제2 피크값을 포함하고, 상기 제1 피크값은 상기 제2 피크값과 동일한 것인, 스퍼터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 자극은 제1 자극성을 가지고, 상기 내부 자극은 상기 제1 자극성과 반대의 제2 자극성을 가지고, 상기 내부 자극은 상기 외부 자극에 의해 둘러싸인 스퍼터링 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정규화된 루프 길이는 상기 타겟의 상기 반경의 0.4에서, 일정한 프로파일로부터 증가하는 프로파일로 변화하는 것인, 스퍼터링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 증가하는 프로파일은 상기 타겟의 상기 반경의 0.4를 초과하는 비선형 곡선을 포함하는 스퍼터링 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 내부 자극은 상기 중심 축을 향하는 끝단부를 포함하는 스퍼터링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전의 중심 축을 둘러싸는 경계의 외측에서 상기 중심 축을 중심으로 하는 원에 접선 방향으로 배열된 상기 마그네트론 구조체의 일부가, 상기 경계의 내측에서 상기 원에 접선 방향으로 배열된 상기 마그네트론의 일부보다 더 크고, 상기 경계는 상기 내부 자극의 상기 끝단부와 상기 외부 자극의 끝단부를 둘러싸는 스퍼터링 장치.
  8. 경계의 외측의 제1 부분;
    상기 경계의 내측의 제2 부분; 그리고
    외부 자극 및 내부 자극을 포함하는 마그네트론 구조체를 포함하고,
    상기 마그네트론 구조체의 회전의 중심 축을 중심으로 하는 원에 접선 방향으로 배열된 제1 부분의 크기는 상기 원에 접선 방향으로 배열된 상기 제2 부분의 크기보다 크고,
    상기 경계는 상기 회전의 중심 축을 둘러싸고
    상기 외부 자극과 상기 내부 자극은 기 설정된 정규화된 루프 길이 프로파일에 따라 정렬되고, 상기 기 설정된 정규화된 루프 길이 프로파일은 상기 중심 축으로부터 타겟의 반경의 0.4에서 일정한 정규화된 루프 길이의 일부를 가지고,
    상기 마그네트론 구조체는 침식율의 기 설정된 프로파일에 따라 상기 타겟을 침식하도록 구성되고,
    상기 프로파일은:
    상기 마그네트론 구조체의 상기 중심 축 근처의 제1 피크값; 그리고
    상기 중심 축에서부터 상기 타겟의 상기 반경의 0.7 내지 0.75에서의 제2 피크값을 포함하는 스퍼터링 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로파일은 상기 중심 축에서부터 상기 타겟의 상기 반경의 0.5에서의 제3 피크값을 포함하는 스퍼터링 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    제1 자극성의 상기 외부 자극은 폐쇄된 밴드 내에 배열되고, 상기 외부 자극에 둘러싸인 상기 내부 자극은 상기 제1 자극성에 반대의 제2 자극성을 포함하는 것인, 스퍼터링 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내부 자극은 상기 중심 축을 향하는 끝단부를 포함하는 스퍼터링 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 내부 자극과 상기 외부 자극 사이의 거리는 일정한 스퍼터링 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 경계는 상기 내부 자극의 상기 끝단부를 둘러싸는 원 형상을 포함하는 스퍼터링 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 원에 접하는 상기 제2 부분의 크기는 상기 경계 내에서 일정한 스퍼터링 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 부분은 상기 중심 축을 중심으로 회전하여 270°보다 더 많이 휩쓸고 지나가는 스퍼터링 장치.
  16. 타겟에서 기 설정된 거리에 웨이퍼를 위치시키는 것;
    마그네트론 구조체의 회전의 중심 축에 대하여 상기 마그네트론 구조체를 회전시키는 것; 그리고,
    기 설정된 침식률 프로파일에 따라 상기 타겟을 침식시키는 것을 포함하고,
    상기 마그네트론 구조체는 기 설정된 정규화된 루프 길이 프로파일에 따라 정렬되는 외부 자극 및 내부 자극을 포함하고,
    상기 기 설정된 정규화된 루프 길이 프로파일은 상기 중심 축으로부터 상기 타겟의 반경의 0.4에서 일정한 정규화된 루프 길이의 일부를 포함하고,
    상기 중심 축 상의 상기 타겟은 제1 침식율로 침식되고; 그의 반경의 0.5 내지 0.55에서의 상기 타겟은 상기 제1 침식율의 0.5로 침식되고; 그리고, 그의 반경의 0.7 내지 0.75에서의 상기 타겟은 상기 제1 침식율의 1.1로 침식되는 스퍼터링 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    제1 자극성의 상기 외부 자극은 폐쇄된 루프를 가지고, 상기 내부 자극은 상기 외부 자극에 의해 둘러싸이고,
    상기 내부 자극은 제1 자극성의 반대의 제2 자극성을 포함하는 것인, 스퍼터링 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 타겟으로부터 상기 기 설정된 거리에 상기 웨이퍼를 위치시키는 것은, 상기 타겟으로부터 40㎜ 내지 70㎜에 상기 웨이퍼를 위치시키는 것을 포함하는 스퍼터링 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 타겟은 티타늄 질화물을 포함하는 스퍼터링 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 마그네트론은 상기 회전의 중심 축을 둘러싸는 경계 외측의 제1 부분과, 상기 경계 내측의 제2 부분을 갖도록 구성되고, 상기 중심 축이 중심인 원과 접선 방향의 상기 제1 부분의 크기는 상기 원과 접선 방향의 상기 제2 부분의 크기보다 더 큰 스퍼터링 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 경계는 원 형상을 포함하고, 상기 내부 자극과 상기 외부 자극의 끝단부들과 상기 중심 축을 둘러싸는 스퍼터링 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 경계는 70㎜ 내지 80㎜의 범위 내의 반경을 포함하는 스퍼터링 방법.
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