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KR102142002B1 - 기판 상의 재료 증착을 위한 방법, 재료 증착 프로세스를 제어하기 위한 제어기, 및 기판 상의 층 증착을 위한 장치 - Google Patents

기판 상의 재료 증착을 위한 방법, 재료 증착 프로세스를 제어하기 위한 제어기, 및 기판 상의 층 증착을 위한 장치 Download PDF

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KR102142002B1
KR102142002B1 KR1020177032561A KR20177032561A KR102142002B1 KR 102142002 B1 KR102142002 B1 KR 102142002B1 KR 1020177032561 A KR1020177032561 A KR 1020177032561A KR 20177032561 A KR20177032561 A KR 20177032561A KR 102142002 B1 KR102142002 B1 KR 102142002B1
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KR
South Korea
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plasma
rotational position
substrate
deposition
zone
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Inventor
현찬 박
에벨린 셰어
동-길 임
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Publication date
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Abstract

본 개시내용은 기판 상의 재료 증착을 위한 방법에 관한 것이고, 그 방법은, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(110, 120)의 어레이를 갖는 진공 챔버에서의 프로세싱 구역 내로 기판(10)을 이동시키는 단계 ― 상기 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(110, 120) 각각은 플라즈마 구역(116, 126)을 제공하고, 그 플라즈마 구역(116, 126)에서, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(110, 120)의 동작 동안에 증착 재료가 공급됨 ―, 및 제1 회전 포지션(140, 140)으로부터 제2 회전 포지션(144, 144)으로 각각의 회전 축(118, 128)을 중심으로 플라즈마 구역(116, 126)을 한번만 회전시키는 단계를 포함하며, 여기에서, 각각의 플라즈마 구역(116, 126)은, 제1 회전 포지션(140, 140)에서, 프로세싱 구역으로부터 벗어나도록 지향되고, 여기에서, 각각의 플라즈마 구역(116, 126)은, 제1 회전 포지션(140, 140)으로부터 제2 회전 포지션(144, 144)으로 회전하는 동안에, 프로세싱 구역에 걸쳐 이동한다.

Description

기판 상의 재료 증착을 위한 방법, 재료 증착 프로세스를 제어하기 위한 제어기, 및 기판 상의 층 증착을 위한 장치
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 기판 상의 재료 증착을 위한 방법, 재료 증착 프로세스를 제어하기 위한 제어기, 및 기판 상의 층 증착을 위한 장치에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 특히, 기판 상의 재료 증착을 위한 스퍼터 프로세스들, 스퍼터 프로세스를 제어하기 위한 제어기, 및 스퍼터 장치에 관한 것이다.
[0002] 기판 상에 재료를 증착하기 위한 여러 방법들이 알려져 있다. 예컨대, 기판들은 물리 기상 증착(PVD) 프로세스, 화학 기상 증착(CVD) 프로세스, 또는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 프로세스 등에 의해 코팅될 수 있다. 프로세스는 코팅될 기판이 위치된 프로세싱 챔버 또는 프로세스 장치에서 수행될 수 있다. 증착 재료가 장치에 제공된다. 이를테면 금속들, 또한, 금속들의 산화물들, 질화물들, 또는 탄화물들을 포함하는 복수의 재료들이 기판 상의 증착을 위해 사용될 수 있다. 코팅된 재료들은 여러 애플리케이션들 및 여러 기술 분야들에서 사용될 수 있다. 예컨대, 디스플레이들을 위한 기판들은, 예컨대, 기판 상에 박막 트랜지스터(TFT)들을 형성하기 위해, 스퍼터링 프로세스와 같은 물리 기상 증착(PVD) 프로세스에 의해 코팅될 수 있다.
[0003] 새로운 디스플레이 기술들의 개발 및 더 큰 디스플레이 사이즈들을 향한 추세로 인해, 예컨대 전기 특성들 및/또는 광학 특성들에 대하여, 개선된 성능을 제공하는, 디스플레이들에서 사용되는 층들 또는 막에 대한 계속되는 요구가 존재한다. 예컨대, 높은 순도를 갖는 층들 또는 층 시스템들이 유익하다. 추가로, 증착된 층들의 균일성, 이를테면 균일한 두께 및 균일한 재료 성분 분배가 유익하다. 이는 특히, 예컨대, 박막 트랜지스터(TFT)들을 형성하는데 사용될 수 있는 얇은 층들에 적용된다. 상기된 바를 고려하면, 개선된 순도 및/또는 균일성을 갖는 층들을 증착하는 것이 유익하다. 추가로, 층 증착을 위한 장치의 처리량을 증가시키기 위해, 층들의 증착을 위한 프로세스 시간이 최소화되어야 한다.
[0004] 상기된 바를 고려하면, 본 기술분야에서의 문제들 중 적어도 일부를 극복하는, 기판 상의 재료 증착을 위한 새로운 방법들, 재료 증착 프로세스를 제어하기 위한 제어기들, 및 기판 상의 층 증착을 위한 장치들이 유익하다.
[0005] 상기된 바를 고려하면, 기판 상의 재료 증착을 위한 방법, 재료 증착 프로세스를 제어하기 위한 제어기, 및 기판 상의 층 증착을 위한 장치가 제공된다. 본 개시내용의 추가적인 양상들, 이점들, 및 특징들은 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부 도면들로부터 명백하다.
[0006] 본 개시내용의 양상에 따르면, 기판 상의 재료 증착을 위한 방법이 제공된다. 방법은, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이를 갖는 진공 챔버에서의 프로세싱 구역 내로 기판을 이동시키는 단계 ― 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들 각각은 플라즈마 구역을 제공하고, 그 플라즈마 구역에서, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 동작 동안에 증착 재료가 공급됨 ―; 및 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 각각의 회전 축을 중심으로 각각의 플라즈마 구역을 한번만 회전시키는 단계를 포함하며, 여기에서, 각각의 플라즈마 구역은, 제1 회전 포지션에서, 프로세싱 구역으로부터 벗어나도록 지향되고, 여기에서, 각각의 플라즈마 구역은, 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 회전하는 동안에, 프로세싱 구역에 걸쳐 이동한다.
[0007] 다른 양상에 따르면, 재료 증착 프로세스를 제어하기 위한 제어기가 제공된다. 제어기는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상의 재료 증착을 위한 방법을 수행하도록 구성된다.
[0008] 또 다른 양상에 따르면, 기판 상의 층 증착을 위한 장치가 제공된다. 장치는, 기판의 프로세싱을 위한 프로세싱 구역을 갖는 진공 챔버, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이 ― 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들 각각은 플라즈마 구역을 제공하고, 그 플라즈마 구역에서, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 동작 동안에 증착 재료가 공급됨 ―, 및 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 각각의 회전 축을 중심으로 각각의 플라즈마 구역을 한번만 회전시키도록 구성된 제어기를 포함하며, 여기에서, 각각의 플라즈마 구역은, 제1 회전 포지션에서, 프로세싱 구역으로부터 벗어나도록 지향되고, 여기에서, 제어기는, 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 각각의 플라즈마 구역을 회전시킴으로써, 프로세싱 구역에 걸쳐 각각의 플라즈마 구역을 이동시키도록 구성된다.
[0009] 실시예들은 또한, 개시되는 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이고, 각각의 설명되는 방법 양상을 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이들 방법 양상들은 하드웨어 컴포넌트들에 의해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이들 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 게다가, 본 개시내용에 따른 실시예들은 또한, 설명되는 장치를 동작시키기 위한 방법들에 관한 것이다. 이는 장치의 모든 각각의 기능을 수행하기 위한 방법 양상들을 포함한다.
[0010] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들과 관련되고, 아래에서 설명된다.
도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상의 재료 증착을 위한 방법에서 사용되는 관형 회전가능한 캐소드들을 갖는 스퍼터 캐소드들의 개략도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상의 재료 증착을 위한 방법을 예시하는, 관형 회전가능한 캐소드들을 갖는 스퍼터 캐소드들의 개략도들을 도시한다.
도 3은 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른, 기판 상의 재료 증착을 위한 방법을 예시하는, 평면형 회전가능한 캐소드를 갖는 스퍼터 캐소드의 개략도를 도시한다.
도 4는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 스퍼터 캐소드들이 프로세싱 구역을 향하지 않는 상태에 있는, 기판 상의 층 증착을 위한 장치의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 5는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 스퍼터 캐소드들이 프로세싱 구역에 걸쳐 이동하는 상태에 있는, 기판 상의 층 증착을 위한 장치의 개략적인 평면도를 도시한다.
[0011] 이제, 본 개시내용의 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이고, 그 다양한 실시예들의 하나 또는 그 초과의 예들이 도면들에서 예시된다. 도면들의 아래의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 각각의 예는 본 개시내용의 설명을 통해 제공되고, 본 개시내용의 제한으로 의도되지 않는다. 추가로, 일 실시예의 부분으로서 예시 또는 설명되는 특징들은 더 추가적인 실시예를 산출하기 위해 다른 실시예들과 함께 또는 다른 실시예들에 대해 사용될 수 있다. 본 설명이 그러한 변형들 및 변화들을 포함하도록 의도된다.
[0012] 새로운 디스플레이 기술들의 개발 및 더 큰 디스플레이 사이즈들을 향한 추세로 인해, 개선된 순도를 갖는 층들 또는 층 시스템들에 대한 계속되는 요구가 존재한다. 이는 특히, 예컨대, 박막 트랜지스터(TFT)들을 형성하는데 사용될 수 있는 얇은 층들 또는 박막들에 적용된다. 추가로, 개선된 균일성을 갖는 층들 또는 층 시스템들에 대한 요구가 존재한다. 예로서, 균일한 두께를 갖는 층들 또는 층 시스템들이 유익하다. 더욱이, 층 증착을 위한 장치의 처리량을 증가시키기 위해, 층들 또는 층 시스템들의 증착을 위한 프로세스 시간이 최소화되어야 한다.
[0013] 본 개시내용에 따르면, 스퍼터 캐소드의 플라즈마 구역은 기판이 위치된 프로세싱 구역에 걸쳐 한번 이동하거나 또는 스위핑한다. 층을 형성하기 위해 기판 상에 증착될 재료가 플라즈마 구역에서 제공될 수 있다. 프로세싱 구역에 걸쳐 한번만 이동하거나 또는 스위핑하는 것은 기판 상에 증착되는 층의 균일성을 개선한다. 예로서, 증착되는 층의 두께 균일성이 개선될 수 있다. 추가로, 플라즈마 구역이 기판을 향하여 지향되기 전에, 스퍼터 캐소드, 예컨대 스퍼터 타겟 상에 존재할 수 있는 불순물들(예컨대, 산화된 입자들)이 스퍼터 캐소드 또는 스퍼터 타겟으로부터 제거될 수 있으므로, 증착되는 층의 순도가 개선될 수 있다. 더욱이, 프로세스 시간이 최소화될 수 있고, 증착 장치의 처리량이 증가될 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 본 개시내용의 층들은 또한, "막들" 또는 "초박막(ultra-thin film)들"이라고 지칭될 수 있다.
[0014] 도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판(10) 상의 재료 증착을 위한 방법에서 사용되는 스퍼터 캐소드들을 갖는 증착 어레인지먼트(100)의 개략도를 도시한다.
[0015] 증착 어레인지먼트(100)는 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이를 포함한다. 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이의 각각의 스퍼터 캐소드는 플라즈마 구역을 제공한다. 예로서, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이는, 제1 플라즈마 구역(116)을 제공하는 제1 스퍼터 캐소드(110), 제2 플라즈마 구역(126)을 제공하는 제2 스퍼터 캐소드(120), 및 제3 플라즈마 구역(136)을 제공하는 제3 스퍼터 캐소드(130)를 포함한다. 각각의 플라즈마 구역은 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 각각의 회전 축을 중심으로 회전할 수 있다. 예컨대, 제1 플라즈마 구역(116)은 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 또는 그 반대로 제1 회전 축(118)을 중심으로 회전할 수 있다. 제2 플라즈마 구역(126)은 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 또는 그 반대로 제2 회전 축(128)을 중심으로 회전할 수 있다. 제3 플라즈마 구역(136)은 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 또는 그 반대로 제3 회전 축(138)을 중심으로 회전할 수 있다. 회전 동안에, 플라즈마 구역들은 기판(10)이 위치된 프로세싱 구역에 걸쳐 한번만 이동하거나 또는 스위핑한다. 예로서, 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 회전하는 동안 플라즈마 구역들이 프로세싱 구역에 걸쳐 이동하는 동안에, 플라즈마 구역들에서 제공되는 증착 재료가 기판(10) 상에 증착된다.
[0016] 몇몇 구현들에서, 프로세싱 구역들의 회전은 시계 방향 또는 반시계 방향으로의 회전일 수 있다. 예로서, 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로의 회전은 시계 방향으로의 회전일 수 있고, 제2 회전 포지션으로부터 제1 회전 포지션으로의 회전은 반시계 방향으로의 회전일 수 있다. 다른 예들에서, 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로의 회전은 반시계 방향으로의 회전일 수 있고, 제2 회전 포지션으로부터 제1 회전 포지션으로의 회전은 시계 방향으로의 회전일 수 있다.
[0017] 몇몇 구현들에서, 플라즈마 구역들의 회전 축들은 증착 재료가 상단에 증착될 기판(10)의 표면에 실질적으로 평행할 수 있다. "실질적으로 평행한"이라는 용어는 기판의 표면과 회전 축들의 실질적으로 평행한 배향과 관련되고, 여기에서, 정확히 평행한 배향으로부터의 수 도, 예컨대 최고 10° 또는 심지어 최고 15°의 편차가 여전히 "실질적으로 평행한" 것으로 고려된다.
[0018] 본 명세서의 전체에 걸쳐 사용되는 바와 같은 "프로세싱 구역"이라는 용어는, 예컨대 박막 트랜지스터를 위한 층을 형성하기 위해 기판(10) 상에 증착 재료를 증착하도록 기판(10)이 포지셔닝될 수 있는 영역 또는 구역으로 이해될 수 있다. 프로세싱 구역은 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이를 향하도록 위치될 수 있다. 스퍼터 증착 프로세스 동안에, 플라즈마 구역들, 예컨대 제1 플라즈마 구역(116), 제2 플라즈마 구역(126), 및 제3 플라즈마 구역(136)은 기판(10) 상에 증착 재료를 증착하기 위해, 프로세싱 구역에 걸쳐 이동하거나 또는 스위핑한다. 프로세싱 구역은 기판(10) 상의 증착 재료의 증착(의도된 증착)을 위해 제공 및/또는 배열된 영역 또는 구역일 수 있다.
[0019] 3개의 스퍼터 캐소드들이 도 1의 예에서 도시되어 있지만, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이는 6개의 스퍼터 캐소드들 또는 그 초과, 10개의 스퍼터 캐소드들 또는 그 초과, 이를테면 12개의 스퍼터 캐소드들 또는 그 초과를 포함한다. 어레이의 각각의 스퍼터 캐소드는 각각의 플라즈마 구역을 제공할 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 대면적 기판 증착을 위해 구성된 스퍼터 캐소드들의 어레이가 제공되고, 특히 여기에서, 어레이 및 기판은 본질적으로 서로에 대하여 정지되어 있다.
[0020] 예로서, 기판은 증착 재료의 증착 동안에 정적이다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 예컨대 TFT 프로세싱을 위한 정적 증착 프로세스가 제공될 수 있다. 당업자에 의해 인식될 바와 같이, 동적 증착 프로세스들과 상이한 "정적 증착 프로세스들"이 기판의 임의의 이동을 배제하지 않는다는 것이 유의되어야 한다. 정적 증착 프로세스는, 예컨대, 다음 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 증착 동안의 정적 기판 포지션; 증착 동안의 진동 기판 포지션; 증착 동안에 본질적으로 일정한 평균 기판 포지션; 증착 동안의 디더링(dithering) 기판 포지션; 증착 동안의 워블링 기판 포지션; 하나의 진공 챔버에 캐소드들이 제공되는, 즉, 진공 챔버에 캐소드들의 미리 결정된 세트가 제공되는 증착 프로세스; 예컨대, 층의 증착 동안에 인접한 챔버로부터 진공 챔버를 분리시키는 밸브 유닛들을 폐쇄함으로써, 진공 챔버가 이웃 챔버들에 대하여 밀봉된 분위기를 갖는 기판 포지션; 또는 이들의 조합. 정적 증착 프로세스는 기판이 정적인 포지션을 갖는 증착 프로세스, 기판이 본질적으로 정적인 포지션을 갖는 증착 프로세스, 또는 기판이 부분적으로 정적인 포지션을 갖는 증착 프로세스로 이해될 수 있다. 이를 고려하여, 몇몇 경우들에서 증착 동안에 기판 포지션이 완전히 이동하지 않을 수는 없는 정적 증착 프로세스도 여전히, 동적 증착 프로세스와 구별될 수 있다.
[0021] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 스퍼터 캐소드들은 DC 전력 공급부에 연결될 수 있고, 그에 따라, 스퍼터링이 DC 스퍼터링으로서 실시될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 스퍼터 캐소드들은 AC 전력 공급부에 연결될 수 있고, 그에 따라, 회전가능한 캐소드들이, 예컨대 MF(중간 주파수) 스퍼터링, RF(무선 주파수) 스퍼터링 등을 위해, 교번하는 방식으로 바이어싱될 수 있다.
[0022] 예컨대, 스퍼터 캐소드들은 각각, 회전가능한 캐소드일 수 있다. 회전가능한 캐소드는, 각각의 플라즈마 구역이 중심으로 하여 회전되는 회전 축과 일치할 수 있거나 또는 같을 수 있는 회전 축을 중심으로 회전가능할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 제1 스퍼터 캐소드(110)는 제1 회전가능한 캐소드(112)(또는 제1 회전가능한 타겟)이고, 제2 스퍼터 캐소드(120)는 제2 회전가능한 캐소드(122)(또는 제2 회전가능한 타겟)이고, 제3 스퍼터 캐소드(130)는 제3 회전가능한 캐소드(132)(또는 제3 회전가능한 타겟)이다. 제1 회전가능한 캐소드(112)는 제1 회전 축(118)을 중심으로 회전가능할 수 있고, 제2 회전가능한 캐소드(122)는 제2 회전 축(128)을 중심으로 회전가능할 수 있고, 제3 회전가능한 캐소드(132)는 제3 회전 축(138)을 중심으로 회전가능할 수 있다. 회전가능한 캐소드들 또는 회전가능한 타겟들은 각각의 회전 샤프트들, 또는 회전가능한 캐소드들 또는 회전가능한 타겟들과 샤프트를 연결시키는 연결 엘리먼트들에 연결될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 스퍼터 캐소드들은 관형 스퍼터 캐소드들일 수 있다.
[0023] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이의 각각의 스퍼터 캐소드는 자석 조립체를 포함한다. 예로서, 제1 스퍼터 캐소드(110)는 제1 자석 조립체(114)를 갖고, 제2 스퍼터 캐소드(120)는 제2 자석 조립체(124)를 갖고, 제3 스퍼터 캐소드(130)는 제3 자석 조립체(134)를 갖는다. 자석 조립체는 각각의 회전가능한 캐소드에 제공될 수 있다. 회전가능한 캐소드 및 자석 조립체를 갖는 스퍼터 캐소드는 층들의 증착을 위한 마그네트론 스퍼터링을 제공할 수 있다.
[0024] 본원에서 사용되는 바와 같이, "마그네트론 스퍼터링"은 마그네트론, 즉 자석 조립체, 즉 자기장을 생성할 수 있는 유닛을 사용하여 수행되는 스퍼터링을 지칭한다. 그러한 자석 조립체는 하나 또는 그 초과의 영구 자석들로 구성될 수 있다. 이들 영구 자석들은 타겟의 타겟 재료 뒤에, 예컨대, 회전가능한 캐소드 또는 회전가능한 타겟의 표면 아래에 생성되는 생성된 자기장 내에 자유 전자들이 포획되도록 하는 방식으로, 회전가능한 캐소드 또는 회전가능한 타겟 내에 배열될 수 있다. 영구 자석들이 타겟의 타겟 재료 뒤에 배열되는 것은, 플라즈마 구역들이 프로세싱 구역 또는 기판(10)을 향하여 지향되는 경우에, 영구 자석들과 프로세싱 구역 또는 기판 사이에 타겟 재료가 제공되는 어레인지먼트로 이해된다. 즉, 플라즈마 구역들이 프로세싱 구역 또는 기판(10)을 향하여 지향되는 경우에, 프로세싱 구역 또는 기판(10)이 영구 자석들에 직접적으로 노출되는 것이 아니고, 프로세싱 구역 또는 기판(10)과 영구 자석들 사이에 타겟이 개재된다.
[0025] 스퍼터 캐소드들은, 예컨대, 기판 상에 증착될 재료의 타겟을 각각 포함할 수 있다. 타겟의 재료는 알루미늄, 실리콘, 탄탈룸, 몰리브덴, 니오븀, 티타늄, 구리, 은, 아연, MoW, ITO, IZO, 및 IGZO로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함할 수 있다.
[0026] 몇몇 구현들에서, 증착 재료는 타겟, 예컨대 회전가능한 타겟에서 고체 상으로 존재한다. 에너제틱(energetic) 입자들로 회전가능한 캐소드 또는 회전가능한 타겟에 충격을 가함으로써, 회전가능한 캐소드 또는 회전가능한 타겟으로부터 타겟 재료, 즉 증착 재료의 원자들이 축출되고, 플라즈마 구역 내로 공급된다. 몇몇 실시예들에 따르면, 증착 재료는 알루미늄, 실리콘, 탄탈룸, 몰리브덴, 니오븀, 티타늄, 및 구리로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함할 수 있다. 반응성 스퍼터링 프로세스에서, 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들, 예컨대 산소와 질소 중 적어도 하나가 플라즈마 구역에 공급될 수 있다. 반응성 스퍼터링 프로세스들은 프로세스 분위기 하에서 재료가 스퍼터링되는 증착 프로세스들이다. 예로서, 프로세스 분위기는, 증착 재료의 산화물 또는 질화물을 함유하는 층 또는 재료를 증착하기 위해, 산소와 질소 중 적어도 하나와 같은 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들을 포함할 수 있다.
[0027] 증착 재료는 플라즈마 구역에서 제공된다. 예로서, 스퍼터 캐소드들의 자석 조립체들은 개선된 스퍼터링 조건들을 위해 플라즈마를 한정하도록 활용될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 플라즈마 구역은 스퍼터 캐소드에 의해 제공되는 스퍼터링 플라즈마 또는 스퍼터링 플라즈마 구역으로 이해될 수 있다. 플라즈마 한정은 또한, 기판 상에 증착될 재료의 입자 분배를 조정하기 위해 활용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 플라즈마 구역은 타겟으로부터 축출 또는 방출된 타겟 재료(증착 재료)의 원자들을 포함하는 구역에 대응한다. 플라즈마 구역은 자석 조립체들, 즉 마그네트론들에 의해 한정될 수 있는데, 여기에서, 프로세싱 가스들 및/또는 증착 재료의 이온들 및 전자들은 마그네트론들 또는 자석 조립체 근처로 한정된다. 타겟으로부터 축출 또는 방출된 원자들 중 적어도 일부가 층을 형성하기 위해 기판 상에 증착된다.
[0028] 몇몇 구현들에서, 플라즈마 구역은 각각의 스퍼터 캐소드, 예컨대 회전가능한 캐소드 또는 회전가능한 타겟의 둘레 방향으로 연장된다. 예로서, 플라즈마 구역은 회전가능한 캐소드 또는 회전가능한 타겟의 전체 둘레에 걸쳐 둘레 방향으로 연장되지 않는다. 몇몇 실시예들에 따르면, 플라즈마 구역은 회전가능한 캐소드 또는 회전가능한 타겟의 전체 둘레의 3분의 1 미만, 그리고 구체적으로는 4분의 1 미만에 걸쳐 연장된다. 플라즈마 구역의 회전 포지션에 기초하여, 플라즈마 구역이 프로세싱 구역을 향할 수 있거나, 또는 (예컨대, 제1 회전 포지션에서) 플라즈마 구역이 프로세싱 구역을 향하지 않는다(프로세싱 구역으로 지향되지 않는다).
[0029] 플라즈마 구역은 프로세싱 구역 및/또는 상기 플라즈마 구역의 회전 축에 대하여 상이한 회전 포지션들을 취할 수 있다. 예로서, 제1 플라즈마 구역(116)은 제1 회전 축(118)에 대하여 상이한 회전 포지션들을 취할 수 있다. 제2 플라즈마 구역(126)은 제2 회전 축(128)에 대하여 상이한 회전 포지션들을 취할 수 있다. 제3 플라즈마 구역(136)은 제3 회전 축(138)에 대하여 상이한 회전 포지션들을 취할 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 도 1의 예에서 도시된 바와 같이, 각각의 플라즈마 구역은 기판(10)이 위치된 프로세싱 구역을 플라즈마 구역이 향하고 있는 회전 포지션들을 가질 수 있다. 즉, 플라즈마 구역은 증착 재료가 기판(10) 상에 증착되어 층이 형성되도록 기판(10)을 향하고 있다. 플라즈마 구역은 플라즈마 구역이 프로세싱 구역을 향하지 않고 있는 다른 회전 포지션들을 가질 수 있다. 즉, 플라즈마 구역은 기판(10) 상에 증착 재료가 증착되지 않도록 기판(10)으로부터 벗어나게 지향된다(예컨대, 제1 회전 포지션, 그리고 선택적으로 제2 회전 포지션).
[0030] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 플라즈마 구역들은, 스퍼터 캐소드들의 자석 조립체들을 각각의 회전 축들을 중심으로 회전시킴으로써, 회전 축들을 중심으로 한번 회전될 수 있다. 플라즈마 구역들의 회전 축들과 자석 조립체들의 회전 축들은 일치할 수 있거나 또는 같을 수 있다. 예로서, 제1 플라즈마 구역(116)은, 제1 회전 축(118)을 중심으로 제1 스퍼터 캐소드(110)의 제1 자석 조립체(114)를 회전시킴으로써, 제1 회전 축(118)을 중심으로 회전될 수 있다. 제2 플라즈마 구역(126)은, 제2 회전 축(128)을 중심으로 제2 스퍼터 캐소드(120)의 제2 자석 조립체(124)를 회전시킴으로써, 제2 회전 축(128)을 중심으로 회전될 수 있다. 제3 플라즈마 구역(136)은, 제3 회전 축(138)을 중심으로 제3 스퍼터 캐소드(130)의 제3 자석 조립체(134)를 회전시킴으로써, 제3 회전 축(138)을 중심으로 회전될 수 있다. 증착 어레인지먼트는 자석 조립체들을 각각의 회전 축들을 중심으로 회전시키기 위한 구동부 또는 모터를 포함할 수 있다. 구동부 또는 모터는 스퍼터 캐소드에 포함될 수 있거나, 또는 스퍼터 캐소드에 연관된 엔드 블록(end block)에 포함될 수 있다. 몇몇 구현들에 따르면, 엔드 블록은 스퍼터 캐소드의 일부인 것으로 고려될 수 있다.
[0031] 도 2a는 기판(10) 상의 재료 증착을 위한 방법을 예시하는, 도 1의 증착 어레인지먼트(100)의 개략도를 도시한다. 도 2a의 예에서, 플라즈마 구역은 360 도 미만만큼 한번 회전된다. 도 2b는 추가적인 실시예들에 따른, 기판(10) 상의 재료 증착을 위한 방법을 예시하는, 도 1의 증착 어레인지먼트(100)의 개략도를 도시한다. 도 2b의 예에서, 플라즈마 구역은 약 360 도만큼 한번 회전된다. 즉, 도 2b에서, 플라즈마 구역은 회전 축을 중심으로 하는 완전한 회전 또는 회전 사이클, 즉 약 360 도만큼의 회전을 수행한다. 더 나은 오버뷰(overview)를 제공하기 위해, 도 2a 및 도 2b의 예들은 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이의 2개의 스퍼터 캐소드들만을 예시한다.
[0032] 본 개시내용에 따른 방법에서, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이를 갖는 진공 챔버(미도시)에서의 프로세싱 구역 내로 기판(10)이 이동된다. 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들은 플라즈마 구역들을 제공하고, 그 플라즈마 구역들에서, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 동작 동안에 증착 재료가 공급된다. 플라즈마 구역들은 제1 회전 포지션(140)으로부터 제2 회전 포지션(144)으로 또는 그 반대로 각각의 회전 축들을 중심으로 한번만 회전된다. 예로서, 제1 플라즈마 구역(116)은 제1 회전 포지션(140)으로부터 제2 회전 포지션(144)으로 또는 그 반대로 제1 회전 축(118)을 중심으로 한번만 회전된다. 제2 플라즈마 구역(126)은 제1 회전 포지션(140)으로부터 제2 회전 포지션(144)으로 또는 그 반대로 제2 회전 축(128)을 중심으로 한번만 회전된다. 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 각각의 회전 축들을 중심으로 한번만 플라즈마 구역들을 회전시키는 것은 회전 축들을 중심으로 자석 조립체들을 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
[0033] 제1 회전 포지션(140)으로부터 제2 회전 포지션(144)으로 회전하는 동안 플라즈마 구역들이 프로세싱 구역에 걸쳐 이동하거나 또는 스위핑하는 동안에, 플라즈마 구역들에 의해 제공되는 증착 재료가 기판(10) 상에 증착된다.
[0034] 플라즈마 구역들은 기판(10) 상의 층의 증착을 위해 회전 축들을 중심으로 한번만 회전된다. 즉, 회전 축을 중심으로 하는 단 하나의 회전이 수행되고 하나의 방향으로만 이루어진다. 예로서, 회전은 시계 방향 또는 반시계 방향으로의 회전일 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 방법은, 플라즈마 구역들이 프로세싱 구역에 걸쳐 한번 이동하였을 때, 프로세싱 구역 밖으로 기판(10)을 이동시키고, 프로세싱 구역 내로 다른 기판을 이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 재료 증착을 위한 위에서 설명된 방법은 다른 기판에 대해 반복되어, 상기 다른 기판 상에 다른 층을 형성할 수 있다.
[0035] 프로세싱 구역에 걸쳐 플라즈마 구역들을 한번만 이동시키거나 또는 스위핑시키는 것은 기판 상에 증착되는 층의 순도 및/또는 균일성을 개선할 수 있다. 예로서, 플라즈마 구역이 증착을 위해 기판을 향하여 지향되기 전에, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 타겟 상에 존재할 수 있는 불순물들(예컨대, 산화된 입자들)이 타겟으로부터 제거되므로, 증착되는 층의 순도가 개선될 수 있다. 예컨대, 제1 회전 포지션이, 재료 증착이 실시되기 전의 회전 포지션에 대응하는 경우에, 다음의 양상들이 제공될 수 있다. 제1 회전 포지션에서 플라즈마 구역들이 프로세싱 구역으로부터 벗어나도록 지향되는 동안에, 타겟으로부터 불순물들이 제거된다. 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로, 프로세싱 구역에 포지셔닝된 기판에 걸쳐 한번만 플라즈마 구역들을 이동시킴으로써, 얇은 층들이 기판 상에 증착될 수 있다. 추가로, 제2 회전 포지션이, 프로세싱 구역으로부터 벗어나도록 플라즈마 구역들이 지향되는 회전 포지션인 경우에, 증착되는 층들의 균일성, 예컨대 두께 균일성이 개선될 수 있다. 더욱이, 프로세스 시간이 최소화될 수 있고, 층 증착을 위한 장치의 처리량이 증가될 수 있다.
[0036] 본 개시내용의 설명되는 예들에서, 플라즈마 구역들, 그리고 선택적으로 스퍼터 캐소드들의 자석 조립체들은 회전 축들에 수직인 2-차원 평면에서 실질적으로 동일한 배향들(예컨대, 회전 포지션들)을 갖는다. 예로서, 모든 플라즈마 구역들의 제1 회전 포지션들 및 제2 회전 포지션들은 실질적으로 동일하거나 또는 실질적으로 같다. "실질적으로 동일한" 또는 "실질적으로 같은"이라는 용어는 서로에 대한 그리고/또는 회전 축들에 대한 플라즈마 구역들의 배향 또는 포지셔닝과 관련되고, 여기에서, 정확히 같은 배향으로부터의 수 도, 예컨대 최고 10° 또는 심지어 최고 15°의 편차가 여전히 "실질적으로 동일한 배향" 또는 "실질적으로 같은 배향"인 것으로 고려된다.
[0037] 다른 실시예들에서, 스퍼터 캐소드들의 플라즈마 구역들은 상이한 배향들을 가질 수 있다. 플라즈마 구역들, 그리고 선택적으로 스퍼터 캐소드들의 자석 조립체들 중 적어도 일부는 회전 축들에 수직인 2-차원 평면에서 상이한 배향들(예컨대, 회전 포지션들)을 가질 수 있다. 예로서, 플라즈마 구역들 중 적어도 일부의 제1 회전 포지션들 및/또는 제2 회전 포지션들이 상이할 수 있다. 몇몇 구현들에서, 제1 회전 포지션들 및/또는 제2 회전 포지션들이 상이할 수 있고, 예컨대, 각각의 플라즈마 구역들의 회전 축에 대하여 상이한 각도들을 가질 수 있다. 예로서, 제1 회전 축(118)(또는 수직선(142))에 대한 제1 플라즈마 구역(116)의 제1 회전 포지션의 각도는, 제2 회전 축(128)(또는 수직선(142))에 대한 제2 플라즈마 구역(126)의 제1 회전 포지션의 각도와 상이할 수 있다. 마찬가지로, 제1 회전 축(118)(또는 수직선(142))에 대한 제1 플라즈마 구역(116)의 제2 회전 포지션의 각도는, 제2 회전 축(128)(또는 수직선(142))에 대한 제2 플라즈마 구역(126)의 제2 회전 포지션의 각도와 상이할 수 있다.
[0038] 몇몇 구현들에서, 어레이의 외측 스퍼터 캐소드들의 플라즈마 구역들은, 어레이의 내측 스퍼터 캐소드들의 플라즈마 구역들의 회전 포지션들과 상이한 회전 포지션들을 가질 수 있다. 외측 스퍼터 캐소드들의 플라즈마 구역들과 내측 스퍼터 캐소드들의 플라즈마 구역들에 대해 그러한 상이한 회전 포지션들을 사용하는 것은 증착되는 층의 균일성, 이를테면 두께 균일성을 더 개선할 수 있다.
[0039] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 방법은, 미리 결정된 층 두께에 기초하여, 플라즈마 구역들의 회전 속도를 결정하는(또는 선택하는) 단계를 포함한다. 예로서, 플라즈마 구역들의 회전 속도는 미리 결정된 층 두께를 갖는 층의 형성을 허용하도록 선택될 수 있다. 회전 속도가 느릴수록, 플라즈마 구역들이 프로세싱 구역을 더 오래 향하게 될 것이고, 기판 상에 증착되는 층이 더 두껍게(예컨대, 최고 100 nm) 될 것이다. 회전 속도가 높을수록, 플라즈마 구역들이 프로세싱 구역을 더 짧게 향하게 될 것이고, 기판 상에 증착되는 층이 더 얇게(예컨대, 10 nm 미만) 될 것이다.
[0040] 몇몇 실시예들에서, 회전 축들을 중심으로 플라즈마 구역들을 회전시키는 것은 자석 조립체들을 각각의 회전 축들을 중심으로 회전시키는 것을 포함한다. 예로서, 제1 스퍼터 캐소드(110)의 제1 자석 조립체(114)는 제1 회전 축(118)을 중심으로 회전될 수 있고, 제2 스퍼터 캐소드(120)의 제2 자석 조립체(124)는 제2 회전 축(128)을 중심으로 회전될 수 있다. 플라즈마 구역들의 회전 속도는 스퍼터 캐소드들의 각각의 자석 조립체들의 회전 속도를 조정함으로써 조정될 수 있다.
[0041] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 각가의 회전 축에 대한 제1 회전 포지션(140)과 제2 회전 포지션(144) 사이의 각도는 180 내지 360 도의 범위에 있다. 각도는 도 2a 및 도 2b에서 화살표들로 표시된다. 도 2a에서, 화살표는 제1 회전 포지션(140) 및 제2 회전 포지션(144)을 표시하는 파선들을 연결시키고 있다. 예컨대, 각각의 회전 축에 대한 제1 회전 포지션(140)과 제2 회전 포지션(144) 사이의 각도는 약 180 도일 수 있거나 또는 약 360 도일 수 있다. 그러나, 본 개시내용은 이에 제한되지 않는다. 플라즈마 구역들로 하여금, 제1 회전 포지션, 그리고 선택적으로 제2 회전 포지션에서 프로세싱 구역을 향하지 않게 허용하고, 제1 회전 포지션(140)과 제2 회전 포지션(144) 사이의 적어도 몇몇 회전 포지션들에서 프로세싱 구역을 향하게 허용하는 임의의 적합한 각도가 선택될 수 있다.
[0042] 도 2a의 예에서의 각도는 제1 회전 포지션(140)과 제2 회전 포지션(144) 사이의 절대 각도로서 예시된다. 그러나, 각도는 또한, 수직선(142)에 대한 각도로서 정의될 수 있다. 수직선(142)은 기판(10)의 표면과 직각을 이룰 수 있거나 또는 그 표면에 수직일 수 있고, 스퍼터 캐소드의 자석 조립체 및/또는 각각의 플라즈마 구역의 회전 축과 교차할 수 있다. 이어서, 제1 회전 포지션(140)과 제2 회전 포지션(144) 사이의 각도는 수직선(142)에 대한 플러스/마이너스 각도로서 정의될 수 있다. 예로서, 각도는 수직선(142)에 대하여 플러스/마이너스 90 도(180 도의 절대 또는 총 각도에 대응함) 또는 플러스/마이너스 180 도(360 도의 절대 또는 총 각도에 대응함)일 수 있다.
[0043] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 3개 또는 그 초과의 스퍼터 캐소드들의 플라즈마 구역들이 제1 회전 포지션(140)으로부터 제2 회전 포지션(144)으로 또는 그 반대로 동기적으로 회전된다. 즉, 3개 또는 그 초과의 스퍼터 캐소드들의 플라즈마 구역들은, 제1 회전 포지션(140)으로부터 제2 회전 포지션(144)으로의 또는 그 반대로의 이동 동안에, 동일한 회전 포지션들 또는 배향들을 가질 수 있다.
[0044] 다른 구현들에서, 3개 또는 그 초과의 스퍼터 캐소드들의 플라즈마 구역들은 비동기적으로 회전될 수 있다. 예로서, 3개 또는 그 초과의 스퍼터 캐소드들의 인접한 플라즈마 구역들은, 제1 회전 포지션과 제2 회전 포지션 사이의 이동의 적어도 50 % 동안에, 반대의 회전 방향들로 회전될 수 있다.
[0045] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 플라즈마 구역들의 회전 축들은 수직으로 배향된다. 마찬가지로, 자석 조립체들의 회전 축들이 수직으로 배향될 수 있다. "수직으로"는, 특히, 자석 조립체들 및/또는 플라즈마 구역들의 회전 축들의 배향을 나타내는 경우에, 20° 또는 그 미만, 예컨대 10° 또는 그 미만의 수직 방향으로부터의 편차를 허용하기 위해, "실질적으로 수직으로"로 이해된다. 예컨대, 스퍼터 캐소드 또는 회전가능한 캐소드가 수직 배향으로부터 약간의 편차를 가지고 포지셔닝될 수 있기 때문에, 이러한 편차가 제공될 수 있다. 그러나, 각각의 회전 축의 배향은 수직인 것으로 고려되고, 이는 수평 배향과 상이한 것으로 고려된다. "수직으로"라는 용어는 중력에 평행한 것으로 이해될 수 있다.
[0046] 몇몇 실시예들에서, 기판은 수직 배향으로 있다. "수직 방향" 또는 "수직 배향"이라는 용어는 "수평 방향" 또는 "수평 배향"에 대해 구별하는 것으로 이해된다. 즉, "수직 방향" 또는 "수직 배향"은, 예컨대, 기판의 실질적으로 수직인 배향과 관련되고, 여기에서, 정확한 수직 방향 또는 수직 배향으로부터의 수 도, 예컨대 최고 10° 또는 심지어 최고 15°의 편차가 여전히 "수직 방향" 또는 "수직 배향"으로 고려된다. 수직 방향은 중력에 실질적으로 평행할 수 있다.
[0047] 본원에서 사용되는 바와 같은 "기판"이라는 용어는, 특히, 비가요성 기판들, 예컨대, 웨이퍼, 사파이어 등과 같은 투명 결정의 슬라이스들, 또는 유리 플레이트를 포함할 것이다. 그러나, 본 개시내용은 이에 제한되지 않고, "기판"이라는 용어는 또한, 웹 또는 포일과 같은 가요성 기판들을 포함할 수 있다.
[0048] 본원에서 설명되는 실시예들은 대면적 기판들 상의 증발을 위해, 예컨대 디스플레이 제조를 위해 활용될 수 있다. 예컨대, 대면적 기판 또는 캐리어는, 약 0.67 m2 기판들(0.73 x 0.92 m)에 대응하는 GEN 4.5, 약 1.4 m2 기판들(1.1 m x 1.3 m)에 대응하는 GEN 5, 약 4.29 m2 기판들(1.95 m x 2.2 m)에 대응하는 GEN 7.5, 약 5.7 m2 기판들(2.2 m x 2.5 m)에 대응하는 GEN 8.5, 또는 심지어, 약 8.7 m2 기판들(2.85 m x 3.05 m)에 대응하는 GEN 10일 수 있다. GEN 11 및 GEN 12와 같은 한층 더 큰 세대들 및 대응하는 기판 면적들이 유사하게 구현될 수 있다.
[0049] 도 3은 본원에서 설명되는 추가적인 실시예들에 따른, 기판(10) 상의 재료 증착을 위한 방법을 예시하는, 평면형 회전가능한 캐소드(510)를 갖는 스퍼터 캐소드의 개략도를 도시한다. 도 3의 실시예는 도 1, 도 2a, 및 도 2b를 참조하여 위에서 설명된 실시예들과 유사하고, 상기 도 1, 도 2a, 및 도 2b에 대하여 주어진 설명이 또한 도 3의 실시예에 적용된다. 더 나은 오버뷰를 제공하기 위해, 도 3은 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이의 하나의 스퍼터 캐소드만을 예시한다.
[0050] 도 3의 예에서, 스퍼터 캐소드는 플라즈마 구역(516)을 제공하는 평면형 캐소드(510)이다. 플라즈마 구역(516)은 회전 축(530)을 중심으로 회전될 수 있다. 예로서, 평면형 캐소드(510)는 회전 축(530)을 중심으로 회전될 수 있고, 또한, 플라즈마 구역(516)이 회전된다. 평면형 캐소드(510), 그리고 대응하여 플라즈마 구역(516)은, 플라즈마 구역(516) 및 증착 재료에 기판(10)을 노출시키기 위해, 프로세싱 구역에 걸쳐 한번 이동하거나 또는 스위핑하도록 회전될 수 있다.
[0051] 플라즈마 구역(516)은 프로세싱 구역 및/또는 상기 플라즈마 구역의 회전 축에 대하여 상이한 회전 포지션들을 취할 수 있다. 예로서, 도 3에서 파선들로 표시된 바와 같이, 플라즈마 구역(516)은 기판(10)이 위치된 프로세싱 구역을 플라즈마 구역(516)이 향하고 있는 적어도 하나의 회전 포지션을 가질 수 있다. 즉, 플라즈마 구역(516)은 증착 재료가 기판(10) 상에 증착되어 층이 형성되도록 기판(10)을 향하고 있다. 도 3에서 실선들로 표시된 바와 같이, 플라즈마 구역은 플라즈마 구역(516)이 프로세싱 구역을 향하지 않고 있는 다른 회전 포지션들, 이를테면 제1 회전 포지션들, 그리고 선택적으로 제2 회전 포지션을 가질 수 있다. 즉, 플라즈마 구역(516)은 기판(10) 상에 증착 재료가 증착되지 않도록 기판(10)으로부터 벗어나도록 지향된다.
[0052] 자석 조립체(미도시)가 평면형 캐소드(510) 또는 평면형 타겟 뒤에 배열될 수 있다. 예로서, 플라즈마 구역(516)이 프로세싱 구역 또는 기판(10)을 향하여 지향되는 경우에, 프로세싱 구역 또는 기판(10)과 자석 조립체 사이에 평면형 캐소드(510) 또는 평면형 타겟이 제공된다.
[0053] 몇몇 구현들에서, 평면형 타겟은 길이 방향 및 폭 방향으로 연장될 수 있다. 회전 축(530)은 길이 방향에 실질적으로 평행할 수 있고, 폭 방향에 실질적으로 수직일 수 있다. 즉, 평면형 캐소드들 또는 평면형 타겟들은 이들의 길이 방향 연장부 주위로 회전될 수 있다.
[0054] 도 4는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(324)의 플라즈마 구역들(2)이 프로세싱 구역을 향하지 않는 상태에 있는, 기판 상의 층 증착을 위한 장치(300)의 개략적인 평면도를 도시한다. 도 5는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(324)의 플라즈마 구역들(2)이 프로세싱 구역에 걸쳐 이동하는 상태에 있는 장치(300)의 개략적인 평면도를 도시한다. 장치(300)는 예컨대 반응성 스퍼터 증착과 같은 스퍼터 증착을 위해 구성된다.
[0055] 장치는, 기판(10)의 프로세싱을 위한 프로세싱 구역을 갖는 진공 챔버(302), 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(324)의 어레이, 및 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 회전 축을 중심으로 한번만 각각의 플라즈마 구역(2)을 회전시키도록 구성된 제어기를 포함하고, 여기에서, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(324) 각각은 플라즈마 구역(2)을 제공하고, 그 플라즈마 구역(2)에서, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(324)의 동작 동안에 증착 재료가 공급된다. 각각의 플라즈마 구역(2)은 제1 회전 포지션에서 프로세싱 구역으로부터 벗어나도록 지향된다. 제어기는, 제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 각각의 플라즈마 구역(2)을 회전시킴으로써, 프로세싱 구역에 걸쳐 각각의 플라즈마 구역(2)을 이동시키도록 구성된다. 진공 챔버(302)는 또한, "프로세싱 챔버"라고 지칭될 수 있다.
[0056] 도 4에서, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(324)의 플라즈마 구역들(2)은 프로세싱 구역을 향하지 않고 있다. 플라즈마 구역(도 4에서 도시되지 않음), 예컨대 스퍼터링 플라즈마가 또한, 기판(10)을 향하지 않도록 한정되고, 실드(미도시)로 지향될 수 있는데, 그 실드는 플라즈마 구역들(2)이 실드를 향하여 지향되는 동안에, 스퍼터링될 재료를 수집할 수 있다. 비-노출의 이러한 상태는, 예컨대, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(324)에 의해 제공되는 플라즈마 구역들(2)의 플라즈마들이 안정화될 때까지 유지될 수 있다. 이어서, 도 5에서 도시된 바와 같이, 스퍼터 캐소드들(324)의 자석 조립체들이 이들의 회전 축들을 중심으로 회전될 수 있고, 또한, 플라즈마 구역들(2)이 회전된다. 자석 조립체들, 그리고 대응하여 플라즈마 구역들(2)은, 플라즈마 구역(2) 및 증착 재료에 기판(10)을 노출시키기 위해, 프로세싱 구역에 걸쳐 한번 이동하거나 또는 스위핑하도록 회전될 수 있다.
[0057] 예시적으로, 내부에서 층들을 증착하기 위한 하나의 진공 챔버(302)가 도시된다. 추가적인 진공 챔버들(303)이 진공 챔버(302) 근처에 제공될 수 있다. 진공 챔버(302)는, 밸브 하우징(304) 및 밸브 유닛(305)을 갖는 밸브에 의해, 인접한 추가적인 진공 챔버들(303)로부터 분리될 수 있다. 기판(10)이 상단에 있는 캐리어(314)가 화살표(1)에 의해 표시된 바와 같이 진공 챔버(302)에 삽입된 후에, 밸브 유닛(305)이 폐쇄될 수 있다. 반응성 스퍼터링 프로세스를 위한 프로세스 분위기와 같은, 진공 챔버(302)에서의 분위기는, 진공 챔버(302)에서의 프로세싱 구역에 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들을 삽입함으로써, 그리고/또는 예컨대 진공 챔버(302)에 연결된 진공 펌프들을 이용하여 기술적인 진공을 생성함으로써 개별적으로 제어될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 프로세스 가스들은 반응성 스퍼터링 프로세스를 위한 프로세스 분위기를 생성하기 위한 가스들을 포함할 수 있다. 진공 챔버(302) 내에서, 기판(10)을 상단에 갖는 캐리어(314)를 진공 챔버(302) 내로 그리고 밖으로 운송하기 위해, 롤러들(310)이 제공될 수 있다.
[0058] 진공 챔버(302) 내에 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(324)이 제공된다. 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(324)은 도 1, 도 2a, 및 도 2b에 대하여 설명된 바와 같이 구성될 수 있다. 예로서, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들(324)은 각각, 하나 또는 그 초과의 회전가능한 캐소드들, 및 하나 또는 그 초과의 애노드들(326)을 포함할 수 있다. 예컨대, 하나 또는 그 초과의 회전가능한 캐소드들은 기판(10) 상에 증착될 재료의 스퍼터 타겟들을 가질 수 있다. 하나 또는 그 초과의 회전가능한 캐소드들은 그 내부에 자석 조립체를 가질 수 있고, 마그네트론 스퍼터링이 층들을 증착하기 위해 실시될 수 있다.
[0059] 하나 또는 그 초과의 회전가능한 캐소드들, 및 하나 또는 그 초과의 애노드들(326)은 DC 전력 공급부(328)에 전기적으로 연결될 수 있다. 몇몇 구현들에서, 하나 또는 그 초과의 회전가능한 캐소드들은 기판(10)의 노출을 위해 기판(10)을 향하여 동시에, 예컨대 동기적으로 회전될 수 있다. 기판(10) 상에 층을 형성하기 위한 스퍼터링은 DC 스퍼터링으로서 실시될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 캐소드들은, 스퍼터링 동안에 전자들을 수집하기 위해, 하나 또는 그 초과의 애노드들(326)과 함께 DC 전력 공급부(328)에 연결된다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 하나 또는 그 초과의 회전가능한 캐소드들 중 적어도 하나의 회전가능한 캐소드는, 그 적어도 하나의 회전가능한 캐소드의 대응하는 개별적인 DC 전력 공급부를 가질 수 있다.
[0060] 도 4 및 도 5는 복수의 스퍼터 캐소드들(324)을 도시하고, 여기에서, 각각의 스퍼터 캐소드(324)는 하나의 회전가능한 캐소드 및 하나의 애노드(326)를 포함한다. 특히, 대면적 증착을 위한 애플리케이션들에 대해, 스퍼터 캐소드들의 어레이가 진공 챔버(302) 내에 제공될 수 있다. 몇몇 예들에서, 6개 또는 그 초과의 스퍼터 캐소드들(324)이 제공된다. 예로서, 12개의 스퍼터 캐소드들(324)이 제공될 수 있다.
[0061] 본원에서 설명되는 방법들에 부가하여, 스퍼터링-전 및/또는 타겟 컨디셔닝이 활용될 수 있다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 스퍼터링-전 및/또는 타겟 컨디셔닝 동안에, 플라즈마 구역들(2)은 프로세싱 구역을 향하지 않고 있을 수 있다. 예로서, 스퍼터링-전 및/또는 타겟 컨디셔닝 동안에, 플라즈마 구역들(2)은 프로세싱 구역으로부터 벗어나도록 지향될 수 있다. 플라즈마 구역들(2)은 예컨대, 실드(미도시)를 향하여 지향될 수 있다.
[0062] 본 실시예들에 따르면, 재료 증착 프로세스를 제어하기 위한 제어기가 제공된다. 제어기는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 기판 상의 재료 증착을 위한 방법을 수행하도록 구성된다. 제어기는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 층 증착을 위한 장치에 포함될 수 있다. 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 제어기는, 컴퓨터 프로그램들, 소프트웨어, 컴퓨터 소프트웨어 제품들, 및 CPU, 메모리, 사용자 인터페이스 및 대면적 기판을 프로세싱하기 위한 장치의 대응하는 컴포넌트들과 통신하고 있는 입력 및 출력 수단을 가질 수 있는 상호관련된 제어기들에 의해, 본 실시예들의 방법을 수행하도록 구성될 수 있다.
[0063] 본 개시내용에 따르면, 스퍼터 캐소드들의 플라즈마 구역들은 기판이 위치된 프로세싱 구역에 걸쳐 한번만 이동하거나 또는 스위핑한다. 플라즈마 구역들은 층을 형성하기 위해 기판 상에 증착될 재료를 포함한다. 프로세싱 구역에 걸쳐 한번 이동하거나 또는 스위핑하는 것은 기판 상에 증착되는 층의 균일성과 순도 중 적어도 하나를 개선한다. 예로서, 증착되는 층의 두께 균일성이 개선될 수 있다. 추가로, 플라즈마 구역이 증착을 위해 기판을 향하여 지향되기 전에, 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 타겟 상에 존재할 수 있는 불순물들(예컨대, 산화된 입자들)이 타겟으로부터 제거되므로, 증착되는 층의 순도가 개선될 수 있다. 더욱이, 프로세스 시간이 최소화될 수 있고, 층 증착을 위한 장치의 처리량이 증가될 수 있다.
[0064] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 및 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판 상의 재료 증착을 위한 방법으로서,
    적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이를 갖는 진공 챔버에서의 프로세싱 구역 내로 기판을 이동시키는 단계 ― 상기 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들 각각은 플라즈마 구역을 제공하고, 상기 플라즈마 구역에서, 상기 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 동작 동안에 증착 재료가 공급됨 ―; 및
    제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 각각의 회전 축을 중심으로 각각의 플라즈마 구역을 한번만 회전시키는 단계
    를 포함하며,
    각각의 플라즈마 구역은, 상기 제1 회전 포지션에서, 상기 프로세싱 구역으로부터 벗어나도록 지향되어서 상기 스퍼터 캐소드들로부터 불순물을 제거하고,
    각각의 플라즈마 구역은, 상기 제1 회전 포지션으로부터 상기 제2 회전 포지션으로 회전하는 동안에, 상기 프로세싱 구역에 걸쳐 이동하고,
    플라즈마 구역들에 의해 제공되는 증착 재료는, 상기 플라즈마 구역들이 상기 제1 회전 포지션으로부터 상기 제2 회전 포지션에 걸쳐 이동하는 동안에, 상기 기판 상에 계속적으로 증착되는,
    재료 증착을 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    회전 축들을 중심으로 플라즈마 구역들을 한번 회전시키는 것은 각각의 회전 축들을 중심으로 자석 조립체들을 회전시키는 것을 포함하는,
    재료 증착을 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    플라즈마 구역들이 상기 프로세싱 구역에 걸쳐 한번만 이동하였을 때, 상기 프로세싱 구역 밖으로 상기 기판을 이동시키는 단계; 및
    상기 프로세싱 구역 내로 다른 기판을 이동시키는 단계
    를 더 포함하는,
    재료 증착을 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 회전 축에 대한 상기 제1 회전 포지션과 상기 제2 회전 포지션 사이의 각도는 180 내지 360 도의 범위에 있는,
    재료 증착을 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 회전 축에 대한 상기 제1 회전 포지션과 상기 제2 회전 포지션 사이의 각도는 360 도인,
    재료 증착을 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이는 6개 또는 그 초과의 스퍼터 캐소드들, 또는 12개 또는 그 초과의 스퍼터 캐소드들을 포함하는,
    재료 증착을 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 플라즈마 구역들은 상기 제1 회전 포지션으로부터 상기 제2 회전 포지션으로 동기적으로 회전되는,
    재료 증착을 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 증착 재료의 증착 동안에 정적인,
    재료 증착을 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    회전 축들은 수직으로 배향되는,
    재료 증착을 위한 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 수직 배향으로 있는,
    재료 증착을 위한 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착 재료는 알루미늄, 실리콘, 탄탈룸, 몰리브덴, 니오븀, 티타늄, 및 구리로 구성된 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는,
    재료 증착을 위한 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    미리 결정된 층 두께에 기초하여, 플라즈마 구역들의 회전 속도를 결정하는 단계를 더 포함하는,
    재료 증착을 위한 방법.
  14. 재료 증착 프로세스를 제어하기 위한 제어기로서,
    상기 제어기는 제 1 항, 및 제 3 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하도록 구성되는,
    제어기.
  15. 기판 상의 층 증착을 위한 장치로서,
    기판의 프로세싱을 위한 프로세싱 구역을 갖는 진공 챔버;
    적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 어레이 ― 상기 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들 각각은 플라즈마 구역을 제공하고, 상기 플라즈마 구역에서, 상기 적어도 3개의 스퍼터 캐소드들의 동작 동안에 증착 재료가 공급됨 ―; 및
    제1 회전 포지션으로부터 제2 회전 포지션으로 각각의 회전 축을 중심으로 각각의 플라즈마 구역을 한번만 회전시키도록 구성된 제어기
    를 포함하며,
    각각의 플라즈마 구역은, 상기 제1 회전 포지션에서, 상기 프로세싱 구역으로부터 벗어나도록 지향되어 상기 스퍼터 캐소드들로부터 불순물을 제거하고,
    상기 제어기는, 상기 제1 회전 포지션으로부터 상기 제2 회전 포지션으로 각각의 플라즈마 구역을 회전시킴으로써, 상기 프로세싱 구역에 걸쳐 각각의 플라즈마 구역을 이동시키도록 구성되고,
    플라즈마 구역들에 의해 제공되는 증착 재료는, 상기 플라즈마 구역들이 상기 제1 회전 포지션으로부터 상기 제2 회전 포지션에 걸쳐 이동하는 동안에, 상기 기판 상에 계속적으로 증착되는,
    층 증착을 위한 장치.
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Patent event date: 20190603

Patent event code: PE09021S01D

AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20191108

Patent event code: PE09021S01D

AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20200214

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20191108

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

Patent event date: 20190603

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
PX0901 Re-examination

Patent event code: PX09011S01I

Patent event date: 20200214

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20200108

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20191002

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20171222

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX09012R01I

Patent event date: 20171110

Comment text: Amendment to Specification, etc.

PX0701 Decision of registration after re-examination

Patent event date: 20200602

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event code: PX07013S01D

Patent event date: 20200513

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20200214

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PX07011S01I

Patent event date: 20200108

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20191002

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20171222

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

Patent event date: 20171110

Comment text: Amendment to Specification, etc.

Patent event code: PX07012R01I

X701 Decision to grant (after re-examination)
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20200731

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