KR20120102105A

KR20120102105A - 필름 형성 방법, 필름 형성 장치 및 필름 형성 장치를 위한 제어 유닛

Info

Publication number: KR20120102105A
Application number: KR1020127017552A
Authority: KR
Inventors: ？스케 야마모토
Original assignee: 캐논 아네르바 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2012-09-17
Also published as: WO2011093334A1; EP2530182B1; US9428828B2; EP2530182A4; EP2530182A1; US20150053547A1; US20120006675A1; JP5513529B2; JPWO2011093334A1

Abstract

본 발명은 입자들의 발생을 감소시키는 피름 형성 장치에 관한 것이다. 필름 형성 장치는: 타겟(4)을 고정하는 타겟 홀더(6); 타겟 홀더(6)에 전력을 공급하는 전력 공급기(12); 기판 홀더(7); 타겟(4)과 기판 홀더(7) 사이를 열고/닫을 수 있는 제 1 셔터(14);. 타겟 홀더(6)와 기판 홀더(7) 사이를 열고/닫을 수 있고, 제 1 셔터(14)보다 기판 홀더(7)에 더 가까운 위치에 있는 제 2 셔터(19); 및 전력 공급기(12)와 제 1 및 제 2 셔터들(14, 19)를 제어하는 제어기(con)를 구비한다. 제어기(con)는 제 1 셔터(14)가 닫혀 있는 상태에서 타겟 홀더(6)에 제 1 전력을 공급하고나서, 제 1 셔터(14)를 열며, 제 2 셔터(19)가 닫혀있는 상태에서 제어기는 제 1 전력보다 더 큰 제 2 전력을 타겟 홀더(6)에 공급한다.

Description

필름 형성 방법, 필름 형성 장치, 및 필름 형성 장치를 제어하는 장치{FILM-FORMING METHOD, FILM-FORMING APPARATUS, AND APPARATUS FOR CONTROLLING THE FILM-FORMING APPARATUS}

본 발명은 반도체 디바이스 및 자기 저장 매체를 제조하는 단계에서 기판 상에 물질을 적층하기 위해 사용되는 필름 형성 방법과 필름 형성 장치(예를 들어, 스퍼터링 장치), 및 필름 형성 장치를 위한 제어 유닛에 관한 것이다.

스퍼터링 현상(sputtering phenomenon)을 사용하여 박막을 만들고, 디바이스에 적용하기 위해 박막을 가공하는 작업이 업계에서 폭넓게 실행되어 왔다. 스퍼터 입자들(중성 입자들)이 발생되는 타겟 상에 고에너지 이온을 입사하는 것에 의해서 스퍼터링 현상이 일어나서, 스퍼터 입자들이 기판 상에 적층된다.

일반적으로, 스퍼터링 필름 형성 장치는 타겟과 기판 사이를 열고 닫을 수 있는 셔터로 불리는 막을 구비한다. 셔터는 진공 용기 내에 플라즈마 상태의 안정화까지 필름 형성 공정을 시작하지 않도록 필름 형성을 시작하기 위한 타이밍을 제어하기 위해 사용된다. 구체적으로, 셔터는 기판 상에 어떠한 필름도 형성되지 않도록 타겟에 고전압의 적용으로 발생된 플라즈마의 안정화까지 닫힌 채로 유지된다. 플라즈마의 안정화에 따라서, 필름 형성을 시작하기 위해 셔터가 열린다. 셔터를 사용하여 필름 형성의 시작을 제어하는 것은 고품질의 필름을 야기하는 안정된 플라즈마로 기판 상에 잘 제어된 필름 형성을 수행할 수 있게 한다.

일본공개특허공보 제4-218671호는 타겟 내에 유도된 자체 바이어스 전압(self bias voltage)을 탐지하면서 자체 바이어스의 안정화에 따라 기판과 타겟 사이에 배치된 셔터를 열어서 필름 품질 및 필름 두께에 대해서 훌륭한 재현성을 가진 박막을 형성할 수 있는 고주파 스퍼터링 장치 및 방법을 개시한다. 일본공개특허공보 제8-269705호는 스퍼터 표면의 측면을 둘러싸는 관형 캐소드 커버를 구비한 스퍼터 캐소드, 및 캐소드 커버의 열린 단부에 제공되는 열리고 닫힐 수 있는 셔터를 구비하는 스퍼터링 장치를 개시한다. 일본공개특허공보 제8-269705호에 개시된 스퍼터링 장치는 타겟 청소와 같은 필름 형성을 시작하기 전에 셔터가 닫혀 있는 상태에서의 방전에 따라서 스퍼터 입자들의 턴어라운드(turnaround)를 줄일 수 있다.

일본공개특허공보 제4-218671호에 개시된 스퍼터링 필름 형성 장치 및 방법은 자체 바이어스가 안정화되는 시점에서 기판과 타겟 사이에 배치된 셔터를 여는 것에 의해서 필름 품질 및 필름 두께에 대해서 훌륭한 재현성을 가진 박막의 형성을 허락한다. 그러나, 기판 상에 입자의 감소는 일본공개특허공보 제4-218671호에 개시되어 있지 않다. 또한, 일본공개특허공보 제8-269705호에 개시된 필름 형성 장치는 셔터가 닫혀 있을 때 스퍼터 입자들의 턴어라운드를 개선했다. 그러나, 셔터가 열려있을 때 필름의 형성을 초래하는 기판 상의 입자에 관련된 문제는 설명되어 있지 않다. 최근의 소형화 및 박막 형성을 위해 적용된 반도체 디바이스 및 자기 저장 매체의 생산에 있어서 입자의 영향이 증가했고, 그 결과, 입자들의 억제가 점점 더 요구되었다.

본 발명의 제 1 양태는 타겟을 스퍼터링하여 기판 상에 필름을 형성하는 필름 형성 방법으로서: 상기 필름 형성 방법은 제 1 방전 공간에서 방전을 일으키도록 타겟 홀더에 연결된 전원으로부터 필름 형성에 따라 적용된 필름 형성 전력보다 더 낮은 제 1 전력을 타겟을 고정하는 타겟 홀더에 적용하는 제 1 단계; 제 1 단계에서 일어난 방전을 계속하면서 제 1 방전 공간으로부터 제 1 방전 공간보다 더 큰 제 2 방전 공간으로 방전의 영역을 변경하는 제 2 단계; 제 2 방전 공간에서 전원으로부터 타겟 홀더에 제 1 전력보다 더 높은 제 2 전력을 적용하는 제 3 단계; 및 제 2 방전 공간에 대해서 차폐된 기판을 제 2 방전 공간으로 노출하는 제 4 단계를 포함한다.

본 발명의 제 2 양태는 타겟을 고정하는 타겟 홀더; 타겟 홀더에 전력을 적용하는 전력 적용 수단; 기판을 고정하는 기판 홀더; 타겟 홀더를 둘러싸도록 형성된 중공 부분을 구비하는 접지된 막으로서 중공 부분이 막 외측과 소통하도록 형성된 개구를 구비하는 막; 개구를 덮는 것에 의해서 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하는 제 1 위치 및 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하지 않는 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있도록 형성된 제 1 차폐 부재; 적어도 기판 홀더의 기판 고정 표면을 덮는 것에 의해서 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하는 제 3 위치 및 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하지 않는 제 4 위치 사이에서 이동할 수 있도록 형성된 제 2 차폐 부재; 및 전력 적용 수단과 제 1 및 제 2 차폐 부재들을 제어하는 제어 수단을 포함하고, 제어 수단은 제 1 차폐 부재가 제 1 위치에 배치되고 제 2 차폐 부재가 제 3 위치에 배치된 상태에서 필름 형성에 따라 타겟 홀더에 적용된 필름 형성 전력보다 더 낮은 제 1 전력을 적용하도록 전력 적용 수단을 제어하고, 제 2 차폐 부재가 제 3 위치에 배치된 상태에서 제 1 차폐 부재를 제 1 위치에서 제 2위치로 이동하도록 제 1 차폐 부재의 이동을 제어하며, 타겟 홀더에 제 1 전력보다 더 높은 제 2 전력을 적용하도록 전력 적용 수단을 제어하는 필름 형성 장치에 관한 것이다.

본 발명의 제 3 양태는 타겟을 고정하는 타겟 홀더, 타겟 홀더에 전력을 적용하는 전력 적용 수단, 기판을 고정하는 기판 홀더, 타겟 홀더를 둘러싸도록 형성된 중공 부분을 구비하는 접지된 막으로서 중공 부분이 막의 외측과 소동하게 하기 위한 개구를 구비하는 막을 구비하는 필름 형성 장치; 개구를 덮는 것에 의해서 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하는 제 1 위치 및 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하지 않는 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있도록 형성된 제 1 차폐 부재; 및 적어도 기판 홀더의 기판 고정 표면을 덮는 것에 의해서 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하는 제 3 위치 및 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하지 않는 제 4 위치 사이로 이동할 수 있도록 형성된 제 2 차폐 부재를 제어하기 위한 제어 유닛으로서:

제 1 차폐 부재가 제 1 위치에 배치되고 제 2 차폐 부재가 제 3 위치에 배치되는 상태에서 필름 형성에 따라 타겟 홀더에 적용되는 필름 형성 전력보다 더 낮은 제 1 전력을 적용하도록 전력 적용 수단을 제어하는 수단; 중공 부분과 제 1 차폐 부재 사이의 제 1 방전 공간에서 일어난 방전을 계속하면서, 타겟 홀더에 제 1 전력을 적용하는 것에 의해 제 2 차폐 부재가 제 3 위치에 배치된 상태에서 제 1 차폐 부재를 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하도록 제 1 차폐 부재의 이동을 제어하는 수단; 및 제 1 차폐 부재가 제 2 위치에 배치되고 제 2 차폐 부재가 제 3 위치에 배치되는 상태에서 타겟 홀더에 제 1 전력보다 더 높은 제 2 전력을 적용하도록 전력 적용 수단을 제어하는 수단을 포함하는 제어 유닛에 관한 것이다.

본 발명은 필름 형성에 따른 기판 상의 입자들의 감소를 실현할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 필름 형성 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 필름 형성 방법의 적용에 따른 구송요소들의 각각의 상태를 나타내는 도표이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터 필름 형성 장치(1)의 일반적인 구조가 설명될 것이다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치(1)를 개략적으로 도시한다.

스퍼터 필름 형성 장치(1)는 게이트 밸브(42)를 구비하고 진공 배기할 수 있는 진공 챔버(2), 배기 포트를 통해 진공 챔버(2)에 인접하게 제공되는 배기 챔버(8), 및 배기 챔버(8)를 통해 진공 챔버(2)의 내측을 배기하기 위한 배기 유닛을 포함한다. 배기 유닛은 메인 밸브(47)를 통해 배기 챔버(8)에 연결된 터보 분자 펌프(turbo-molecular pump)(48)를 포함한다. 배기 유닛의 터보 분자 펌프(48)는 건식 진공 펌프(dry pump)(49)에 더 연결된다. 배기 유닛은 전체 장치의 차지하는 공간(점유된 영역)을 최소화하기 위하여 배기 챔버(8) 아래에 제공된다.

타겟 홀더(6)가 뒤판(5)을 통해 타겟(4)을 고정하기 위해 진공 챔버(2) 내에 제공된다. 타겟 홀더(6)에 인접해서, 타겟 홀더(6)를 가리기 위해 개구부를 가진 타겟 셔터(14)가 제공된다. Al 및 SUS와 같은 전도성 금속으로 형성된 타겟 셔터(14)는 접지된다. 타겟 셔터(14)는 회전식 셔터 구조를 구비한다. 타겟 셔터(14)는 기판 홀더(7)와 타겟 홀더(6) 사이를 차폐하기 위한 닫힌 상태(차폐 상태) 및 기판 홀더(7)와 타겟 홀더(6) 사이를 차폐하지 않기 위한 열린 상태(철회 상태) 사이에서 상태를 바꾸는 차폐 부재로서 기능을 한다. 타겟 셔터(14)가 타겟 홀더(6)와 기판 홀더(7) 사이를 차폐하는 제 1 위치에 배치될 때, 타겟 셔터(14)는 닫힌 상태로 있게 된다. 타겟 셔터(14)가 제 1 위치에 배치될 때, 침니(chimney)(9)의 개구(침니(9)의 중공 부분을 침니(9)의 외측과 소통하기 위한 개구)가 타겟 셔터(14)로 가려져서, 타겟 홀더(6)는 기판 홀더(7)에 대해서 차폐된다. 한편, 타겟 셔터(14)가 타겟 홀더(6)와 기판 홀더(7) 사이를 차폐하지 않는 제 2 위치에 배치될 때, 타겟 셔터(14)는 열린 상태로 있게 된다.

타겟 셔터(14)의 개구는 타겟 셔터(14)를 열린 상태로 만들기 위해서 타겟 홀더(6) 상에 배치된 타겟(4)과 기판 홀더(7) 상에 설치된 기판(10) 사이에 위치된다. 타겟 셔터(14)는 타겟 셔터(14)를 열고 닫기 위한 타겟 셔터 구동 메커니즘(33)을 구비한다. 관형 막으로서의 침니(9)가 타겟 홀더(6)의 주변을 둘러싸도록 타겟 홀더(6)와 타겟 셔터(14) 사이의 공간 내에서 타겟 홀더(6) 주위에 제공된다. 타겟 홀더(6)에 부착된 타겟(4)의 스퍼터 표면의 앞쪽을 향한 마그네트론 방전 공간(magnetron discharge space)이 침니(9)로 둘러싸이고, 셔터의 열린 상태에서 타겟 셔터(14)의 개구로 개방된다.

상기 실시예에서, 타겟 셔터(14)는 회전 가능하도록 형성된다. 그러나, 타겟 셔터(14)는 닫힌 상태와 열린 상태를 설정하도록 제 1 및 제 2 위치들 사이로 이동할 수 있는 한 임의로 형성될 수 있다. 예를 들어, 타겟 셔터(14)는 슬라이딩할 수 있도록 형성될 수 있고, 슬라이딩에 의해서 제 1 및 제 2 위치들 사이로 이동될 수 있다.

타겟 홀더(6)에 부착된 타겟(4)의 스퍼터 표면의 앞쪽을 향한 마그네트론 방전 공간이 침니(9)로 둘러싸이고 마그네트론 방전 공간을 향하여 가스 도입 메커니즘이 더 구비되면, 타겟 셔터(14)를 닫힌 상태로 만드는 동안에 타겟의 앞쪽 표면에 압력을 즉시 올리도록 가스가 도입된다. 이것은 낮은 압력 하에서 빠르게 방전을 시작할 수 있도록 해서, 처리량을 개선하는 효과를 제공한다.

초박막(very thin film)에도 불구하고 훌륭한 분배를 얻도록 의도된 본 실시예의 오프셋(off-set) 배치의 스퍼터 장치는 전환가능하도록 복수의 타겟들의 사용을 허락한다. 이 경우에, 타겟 셔터(14) 및 침니(9)는 복수의 타겟들의 교차 오염(cross contamination)을 방지하거나 억제하려는 목적으로 사용된다. 즉, 이 경우의 타겟 셔터(14)는 열린 상태의 타겟 홀더(6)와 기판 홀더(7) 사이의 방전 공간(플라즈마 방전이 일어나는 공간)으로부터 다른 타겟 홀더를 차폐하는 역할을 한다.

침니(9)는 Al과 같은 전도성 물질로 형성되고, 접지된다. 바람직하게는, 침니(9)는 부착된 스퍼터 입자들을 보유하려는 관점에서 블래스트 공정(blast process) 및 용사(thermal spray)를 통해 타겟을 향하는 침니의 표면 상에 형성된 요철(concavo-convex) 부분들을 구비한다. 용사를 통해 적어도 알루미나(alumina) 및 산화이트륨(yttria)과 같은 절연 물질로 타겟을 향하는 침니(9)의 표면을 코팅하는 것이 더욱 바람직하다. 타겟(4)을 둘러싸기 위한 부재로써 타겟(4)을 마주하는 침니(9)의 표면은 적어도 알루미나 용사를 통해 코팅되어서, 침니(9)의 표면 포텐셜(surface potential)은 침니가 알루미나 용사를 통해 코팅되지 않은 경우에 비해서 플라즈마 포텐셜(plasma potential)에 가까워진다. 다시 말해서, 침니(9)의 표면 포텐셜이 침니(9)의 중공 부분 내에 마그네트론 방전 공간을 형성할 수 있는 구조에서 마그네트론 방전 공간 내에서 발생된 플라즈마의 포텐셜에 가까워지게 하도록, 타겟을 향하는 침니(9)의 표면은 적어도 절연 필름(예를 들어, 알루미나 용사를 통해 형성된 절연 필름)으로 코팅된다. 이것은 플라즈마 내의 하전 입자들(charged particles)에 의한 충격을 억제할 수 있어서, 하전 입자들을 감소시킨다. 타겟을 마주하는 침니(9)의 표면은 침니(9)와 타겟(4) 사이에서 발생된 비정상적인 방전을 억제하기 위해 적어도 알루미나 용사를 통해 코팅되어서, 하전 입자들을 더 감소시킨다. 타겟을 마주하는 침니(9)의 표면이 본 실시예에 따른 방법과 다른 임의의 방법으로 절연 필름의 용사를 통해 코팅될 때, 침니 표면이 금속 용사를 통해 단순히 코팅되는 경우에 비해 현저한 입자 감소의 결과가 획득되었다. 상기 실시예에 따르면, 타겟을 스퍼터링해서 기판 상에 필름을 형성하는 필름 형성 방법은 타겟 홀더에 연결된 전원에 의해 필름 형성에 적용된 필름 형성 전력보다 더 낮은 제 1 전력을 타겟을 고정하는 타겟 홀더에 적용해서 제 1 방전 공간 내에서 방전을 발생시키는 제 1 단계, 제 1 단계에서 발생된 방전을 계속하면서 제 1 방전 공간보다 더 큰 제 2 방전 공간으로 제 1 방전 공간으로부터 방전의 위치를 바꾸는 제 2 단계, 제 2 방전 공간 내의 전원으로부터 타겟 홀더에 제 1 전력보다 더 높은 제 2 전력을 적용하는 제 3 단계, 및 제 2 방전 공간에 대해서 차폐된 기판을 제 2 방전 공간으로 노출하는 제 4 단계를 포함한다. 입자 감소의 효과는 전술한 방법에 의한 경우로 한정되지 않을 것이다. 타겟(4)을 마주하는 침니(9)의 표면이 침니(9)의 중공 부분 내에 마그네트론 방전 공간을 형성할 수 있는 구조에서 적어도 절연 필름 용사를 통해 코팅될 때, 입자 감소 효과가 획득될 수 있다. 상술한 방법은 더욱 현저한 효과들을 얻도록 본 실시예에 따른 전력 적용 방식과 더 결합될 수 있다.

마그네트론 스퍼터링을 실현하기 위한 자석(13)이 스퍼터 표면에서 볼 때 타겟(4)의 뒤쪽에 제공된다. 자석 홀더(3)에 의해 고정된 자석(13)은 도시되지 않은 자석 홀더 회전 메커니즘에 의해서 회전할 수 있다. 방전 동안에, 자석(13)은 타겟의 침식(erosion)을 균일하게 만들기 위해서 회전된다. 타겟(4)은 기판(10)에 대해서 비스듬히 위쪽을 향한 위치(오프셋 위치)에 제공된다. 다시 말해서, 타겟(4)의 스퍼터 표면의 중심점(center point)은 기판(10)의 중심점의 법선으로부터 미리 결정된 치수만큼 벗어난다. 타겟 홀더(6)는 스퍼터 방전을 위한 전력을 적용하기 위해 전원(12)에 연결된다. 전원(12)이 타겟 홀더(6)에 전압을 가할 때, 방전은 기판 상에 스퍼터 입자들을 침전하기 시작한다. 기판 홀더(7)의 상부 표면을 포함하는 평면이 타겟(4)의 중심점을 지나는 평면의 법선과 교차하는 지점과 타겟(4)의 중심점 사이의 거리가 T/S 거리로 정의 된다고 가정하면(도 1 참조), 본 실시예의 T/S 거리는 240mm로 설정된다. RF 전원이 전원으로서 사용되면, 도시되지 않은 매칭박스(matching box)가 전원(12)과 타겟 홀더(6) 사이에 제공된다.

타겟 홀더(6)는 절연체(34)에 의해 진공 챔버(2)로부터 접지 퍼텐셜(ground potential)로 절연된다. 타겟 홀더는 전력의 적용에 있어서 전극으로서 기능을 하는 Cu와 같은 금속으로 형성된다. 타겟 홀더(6)는 도시되지 않은 송수 장치로부터 공급된 냉각수에 의해서 냉각되도록 도시되지 않은 수로를 내측에 구비한다. 타겟(4)은 기판(10) 상에 필름을 형성하기 위해 사용되도록 의도된 물질 성분(material component)을 포함한다.

타겟(4)과 타겟 홀더(6) 사이에 제공된 뒤판(5)은 Cu와 같은 금속으로 형성되고, 타겟(4)을 지지한다.

기판(10)을 그 위에 설치하기 위한 기판 홀더(7) 및 기판 홀더(7)와 타겟 홀더(6) 사이에 제공된 기판 셔터(19)가 진공 챔버(2) 내에 제공된다. 기판 셔터(19)는 기판 셔터(19)를 열리거나 닫히도록 구동하기 위한 기판 셔터 구동 메커니즘(32)에 연결되는 지판 셔터 지지 메커니즘(20)에 의해서 지지된다. 기판 홀더(7)에 인접해서 제공된 기판 셔터(19)는 기판 홀더(7)와 타겟 홀더(6) 사이를 차폐하기 위한 단힌 상태 및 기판 홀더(7)와 타겟 홀더(6)를 차폐하지 않기 위한 열린 상태 사이에서 상태를 전환하는 차폐 부재로서 기능을 한다. 즉, 기판 셔터(19)가 타겟 홀더(6)와 기판 홀더(7) 사이를 차폐하는 제 3 위치에 배치될 때, 기판 셔터(19)는 닫힌 상태로 있게 된다. 기판 셔터(19)가 제 3 위치에 배치될 때, 기판 셔터(19)는 적어도 기판 홀더(9)의 기판이 고정되는 기판 홀딩 표면을 가린다. 기판(10)은 타겟 셔터(14)의 측면(예를 들어, 이후 설명될 제 2 방전 공간)에 대해서 차폐된다. 한편, 기판 셔터(19)가 타겟 홀더(6)와 기판 홀더(7) 사이를 차폐하지 않는 제 4 위치에 배치될 때, 기판 셔터(19)는 열린 상태로 있게 된다.

본 실시예에서, 기판 셔터(19)는 회전 가능하도록 형성된다. 그러나, 기판 셔터(19)는 닫힌/열린 상태들을 설정하도록 제 3 및 제 4 위치들 사이로 이동할 수 있는 한 임의로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판 셔터(19)는 슬라이딩 가능하도록 형성될 수 있고, 슬라이딩에 의해서 제 3 및 제 4 위치들 사이로 이동될 수 있다.

진공 챔버(2)의 내부 표면은 접지된다. 접지된 챔버 막(40)이 타겟 셔터(14)와 기판 홀더(7) 사이에서 진공 챔버(2)의 내부 표면 상에 제공된다. 챔버 막은 진공 챔버(2)로부터 방전된 스퍼터 입자들의 진공 챔버(2)의 내부 표면 상에 직접 부착하는 것을 방지하고 진공 챔버의 내부 표면을 보호하기 위해서 진공 챔버(2)로부터 분리되어 형성된다. 챔버 막은 재사용을 위해 정기적으로 대체되고 청소될 수 있다. 챔버 막(40)은 적어도 타겟 셔터(14)의 개구 및 기판 셔터(19)에 의해 차폐될 수 있는 위치 사이의 공간을 둘러싸도록 배치된다. 접지된 챔버 막(40)은 고주파 전력이 가해지는 타겟(4) 및 타겟 홀더(6)에 대해 접지 전극(ground electrode)으로서 역할을 할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 챔버 막(40)은 플라즈마의 안정성의 관점에서 타겟 셔터(14)의 개구와 기판 홀더(7) 사이의 공간을 둘러싸도록 배치된다.

링형(ring-like) 차폐 부재(이하, "기판 주변 덮개 링(21)"이라고 한다)가 기판(10)이 설치되는 부분의 외부 모서리 측면(외부 둘레)에서 기판 홀드(7)의 표면 상에 제공된다. 기판 주변 덮개 링(21)은 기판 홀더(7) 상에 설치된 기판(10)의 필름 형성 표면과 다른 부분에 대한 스퍼터 입자들의 부착을 방지하거나 억제한다. 필름 형성 표면과 다른 부분은 기판 주변 덮개 링(21)에 의해 덮인 기판 홀더(7)의 표면 이외에 기판(10)의 측면과 바닥면을 포함한다. 기판 홀더(7)는 기판 홀더(7)를 위아래로 이동하고 기판 홀더(7)를 미리 결정된 속도로 회전하기 위한 기판 홀더 구동 메커니즘(31)을 구비한다. 기판 홀더 구동 메커니즘(31)은 기판 홀더(7)를 위아래로 이동할 수 있다.

진공 챔버(2)는 진공 챔버(2) 내로 비활성 가스를 도입하기 위한 제 1 가스 유입구(15), 반응성 가스를 도입하기 위한 제 2 가스 유입구(17), 및 진공 챔버(2)의 압력을 측정하기 위한 압력 게이지(41)를 구비한다. 제 1 가스 유입구(15)는 불활성 가스(예를 들어, 아르곤, 크립톤, 크세논, 네온)를 도입하기 위한 관, 불활성 기체의 유속을 제어하기 위한 질량 흐름 컨트롤러, 및 불활성 가스의 흐름의 상태를 온(on)/오프(off)로 전환하기 위한 밸브들에 연결되고, 불활성 가스를 도시되지 않은 제어 유닛에 의해 부여된 유속으로 진공 챔버(2) 내로 안정되게 도입하도록 형성된다. 필요한 경우, 제 1 가스 유입구(15)는 감압 밸브, 필터 등에 연결될 수 있다. 제 1 가스 유입구(15)는 타겟(4)에 인접하여 위치된다. 제 1 가스 유입구(15)는 타겟(4)의 앞쪽 표면을 향해 마그네트론 방전 공간 내로 불활성 가스를 도입하도록 형성된다.

제 2 가스 유입구(17)는 반응성 가스(예를 들어, 질소, 산소)를 도입하기 위한 관, 반응성 가스의 유속을 제어하기 위한 질량 흐름 컨트롤러, 및 반응성 가스의 흐름의 상태를 온/오프로 전환하기 위한 밸브들에 연결되고, 반응성 가스를 도시되지 않은 제어 유닛에 의해 부여된 유속으로 진공 챔버(2) 내로 안정되게 도입하도록 형성된다. 필요한 경우, 제 2 가스 유입구(17)는 감압 밸브, 필터 등에 연결될 수 있다. 제 2 가스 유입구(17)는 기판(10)에 인접해서 위치된다.

스퍼터 필름 형성 장치(1)는 전력을 증가/감소시키기 위해 미리 결정된 시기에 셔터들(14, 19)을 열고/닫도록 셔터들(14, 19) 및 전원(12)을 위한 구동 메커니즘들(32, 33)을 제어하는 제어 수단으로서 컨트롤러 콘(controller con)을 구비한다. 예를 들어, 스퍼터 필름 형성 장치(1)의 컨트롤러 콘은 도 2에 도시된 것과 같은 실시예에 따른 방법의 프로그램을 저장하기 위한 저장 유닛(81) 및 공정 제어의 산술 처리(arithmetic processing)를 실행하기 위한 산술 처리 유닛(82)을 포함한다. 컨트롤러 콘은 도 2에 도시된 프로그램에 따라서 본 실시예에 따른 방법을 실행할 수 있다. 예를 들어, 산술 처리 유닛(82)은 퍼스널 컴퓨터(PC), 및 마이크로컴퓨터로 형성될 수 있다.

도 2는 본 실시예에 따른 필름 형성 방법의 예시적인 흐름을 나타낸다. 도 3은 상기 방법을 적용할 때 구성요소들의 각각의 상태들(타이밍 차트)을 나타낸다. 도 2 및 3을 참조하여, 도 1에 도시된 것과 같은 장치를 사용하는 본 실시예에 따른 필름 형성 방법이 설명될 것이다.

우선, ("제 1 셔터"로 나타낼 수 있는) 타겟 셔터(14)가 닫힌 상태로 있게 된다. 즉, 타겟 셔터(14)는 제 1 위치에 배치된다. 따라서, 타겟 셔터(14)가 열린 상태에 있게 되면, 컨트롤러 콘은 타겟 홀더(6)와 기판 홀더(7) 사이를 차폐하도록 닫힌 상태로 타겟 셔터(14)를 회전하기 위해 타겟 셔터 구동 메커니즘(33)을 제어한다. 본 실시예에서, 타겟 홀더(6)는 침니(9)로 둘러싸여서, 타겟 셔터(14), 침니(9) 및 닫힌 상태의 타겟(4)에 의해 구획된 공간은 제 1 방전 공간으로서 기능을 한다. 제 1 방전 공간은 점화시의 방전을 촉진하기 위해서 다음의 필름 형성에 따른 방전 공간(이후 설명될 제 2 방전 공간)보다 더 작게 만들어진다.

("제 2 셔터"로 나타낼 수도 있는) 기판 셔터(19)도 닫힌다. 즉, 기판 셔터(19)는 제 3 위치에 배치된다. 기판 셔터(19)가 열리 상태에 있는 동안에, 컨트롤러 콘은 타겟 홀더(6)와 기판 홀더(7) 사이를 차폐하도록 기판 셔터(19)를 닫힌 상태로 회전하기 위해서 기판 셔터 구동 메커니즘(32)을 제어한다.

제 1 단계(S1)에서, 컨트롤러 콘은 타겟(4)을 고정하기 위한 타겟 홀더(6)에 제 1 전력(electric power)을 적용하기 위해 전원(12)을 제어한다. 제 1 전력의 적용은 제 1 방전 공간 내에 방전을 일으킨다. 제 1 단계(S1)에서 적용된 전력(제 1 전력)은 방전이 안정되게 시작되는 한 필름 형성 전력보다 더 낮을 수 있다. 제 2 단계(S2)에서, 컨트롤러 콘은 제 1 단계(S1)에서 적용된 전력으로 방전을 계속하는 동안에 타겟(4)과 기판(10) 사이의 열리고/닫힌 상태를 전환할 수 있는 제 1 셔터(타겟 셔터(14))를 열기 위해 타겟 셔터 구동 메커니즘(33)을 제어한다. 즉, 타겟 셔터 구동 메커니즘(33)은 제 1 셔터를 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하도록 제 1 셔터를 회전시킨다. 타겟 홀더(6)(타겟(4))는 기판 홀더(7)의 측면으로 노출된다(타겟 셔터(14)가 열린 상태로 된다). 따라서, 예를 들어, 타겟 셔터(14)는 진공 챔버(2) 내의 타겟 홀더(6)와 기판 홀더(7) 사이의 영역 내에도 방전을 허락하도록 열린 상태로 된다. 제 2 단계(S2)는 제 1 방전 공간으로부터 제 1 방전 공간보다 더 큰 제 2 방전 공간으로 방전의 위치를 바꾼다.

제 3 단계(S3)에서, 컨트롤러 콘은 제 1 전력으로부터 제 1 전력보다 더 높은 제 2 전력으로 타겟 홀더(6)에 적용된 전력을 증가시키기 위해 전원(12)을 제어한다. 제 3 단계에 적용된 전력(제 2 전력)을 다음 기판 상에 안정된 필름 형성을 위해 필름 형성 전력으로 증가시키는 것이 바람직하다. 그리고, 제 4 단계(S4)에서, 컨트롤러 콘은 기판(10) 상에 필름 형성을 시작하기 위해 제 1 셔터(타겟 셔터(14))보다 기판(10)에 더 가까운 위치에서 열리고/닫힐 수 있는 제 2 셔터(기판 셔터(19))를 열기 위해 기판 셔터 구동 메커니즘(32)을 제어한다. 즉, 기판 셔터 구동 메커니즘(32)은 기판 홀더(7)(즉, 기판(10))를 타겟 홀더(6)의 측면으로 노출하기 위해 제 2 셔터를 제 3 위치에서 제 4 위치로 이동하도록 제 2 셔터를 회전시킨다(기판 셔터(19)는 열린 상태로 된다). 따라서, 기판 홀더(7)는 제 2 방전 공간으로 기판 홀더(7)(즉, 기판(10))을 노출하기 위해 열린 상태로 된다. 이것은 스퍼터 입자들이 필름이 형성되는 기판(10)에 도달하도록 한다.

전술한 필름 형성 공정의 흐름은 입자들의 현저한 감소를 허락한다.

필름 형성 공정을 시작하기 위한 흐름, 및 그러한 공정의 결과로서 현저한 입자 감소의 배경이 설명될 것이다.

타겟(4)의 앞쪽을 향한 방전 공간이 방전이 시작하는 것을 유리하게 하기 위해 침니(9)로 둘러싸이고, 제 1 셔터(타겟 셔터(14))가 닫힌 상태에서, 타겟 홀더(6)에 고주파 전력의 적용을 통해 방전을 시작하기 위해 방전 공간(제 1 방전 공간) 내로 가스가 도입된다. 전술한 상태에서, 플라즈마는 타겟(4), 침니(9) 및 타겟 셔터(14)에 의해서 한정된다. 공지된 것과 같이, 타겟이 절연 물질로 형성되더라도, 고주파는 플라즈마 및 자체 바이어스 전압(self bias voltage)을 발생시키도록 전파한다. 본 실시예에서, 침니(9) 및 타겟 셔터(14)가 접지되기 때문에, 침니(9) 및 타겟 셔터(14)가 접지 전극들로서 기능을 한다. 타겟 셔터(14)가 구동 메커니즘에 의해서 회전할 수 있도록 형성되기 때문에, 침니(9)가 접지되는 것이 고려될 수 있고, 침니는 고주파에서 완전히 접지되어서는 안된다.

본 명세서에서, 시스(sheath)를 통해 플라즈마를 마주하는 타겟(4)의 표면의 영역은 고주파 적용 전극 영역으로 설정된다. 상기 설명된 것과 같이 타겟 셔터(14)를 닫으면서 방전을 시작할 때, 접지된 전극 영역은 침니(9)의 내부 벽 표면과 타겟(4)을 마주하는 타겟 셔터(14)의 표면의 전체 영역으로 최대로 설정된다. 이렇게, 접지된 전극 영역이 고주파 적용 전극 영역에 비해 상대적으로 작으면, 타겟(4) 뿐만 아니라 침니(9) 및 타겟 셔터(14)에도 무시할 수 없는 전압이 가해질 수 있다. 이 경우의 전압은 플라즈마 포텐셜과 전극 사이의 포텐셜 차에 의해서 발생된다.

접지된 전극 영역이 고주파 적용 전극 영역에 비해 더 커짐에 따라서, 플라즈마 포텐셜과 접지 전극 사이의 포텐셜 차는 더 작아진다. 한편, 접지된 전극 영역이 고주파 적용 전극 영역에 가까워지면, 고주파 적용 전극(이 경우에 타겟(4))에 적용되는 전압과 실질적으로 동일한 전압이 접지 전극에도 적용될 수 있다. 타겟 셔터(14)가 열리면(타겟 셔터(14)가 열린 상태로 되면), 플라즈마는 타겟 셔터(14)와 챔버 막(40) 사이의 영역 내로 확산된다. 고주파 적용 전극 영역이 일정하게 유지되는 동안에, 플라즈마의 관점에서 접지된 전극 영역은 타겟 셔터(14)가 닫히는 상태(닫힌 상태) 및 타겟 셔터(14)가 열리는 상태(열린 상태)에 의존해서 크게 변한다. 다시 말해서, 본 실시예에서, "고주파 적용 전극 영역/접지된 전극 영역"의 관계는 "닫힌 타겟 셔터(14)(닫힌 상태) > 열린 타겟 셔터(14)(열린 상태)"로 된다. 고주파 적용 전극 영역에 비해 접지된 적극 영역의 증가는 접지 전극에 대한 전압을 감소시키는데 효과적이다.

침니(9)와 플라즈마 사이의 큰 포텐셜 차의 경우에, 플라즈마 내의 이온이 침니(9)와 플라즈마 사이의 포텐셜 차에 따라서 침니(9)의 내부 표면으로 입사하게 된다. 포텐셜 차가 크면, 침니(9)의 내부 표면으로 입사하는 이온들이 입자들을 발생시키기 위해 침니(9)의 표면 및 타겟을 마주하는 타겟 셔터(14)의 표면을 스퍼터링한다.

타겟 셔터(14)가 닫히는 상태에서 방전이 시작할 때(제 2 단계(S2)), 상대적으로 작은 제 1 방전 공간이 형성된다. 접지 전극은 제 1 방전 공간을 구획하기 위한 침니(9) 및 타겟 셔터(14)가 된다. 따라서, 접지된 전극 영역은 고주파 적용 전극 영역에 비해 상대적으로 작게 된다. 그러나, 가능한 한 낮은 제 1 전력으로서 적용된 전력 하에서 방전이 시작되면, 접지 전극으로서의 침니(9)와 제 1 방전 공간 내에 발생된 플라즈마 사이의 포텐셜 차는 작게 만들어질 것이다. 이것은 침니(9)의 표면과 타겟을 마주하는 타겟 셔터(14)의 표면에 대한 이온 충격으로 인한 입자 발생을 감소시키는 것을 가능하게 한다.

한편, 타겟 셔터(14)를 연 후에 적용된 전력이 증가하더라도(제 3 단계(S3)), 입자들은 증가하지 않는다. 즉, 타겟 셔터(14)가 열린 상태로 있을 때, 접지 전극은 침니(9), 타겟 셔터(14) 및 챔버 막(40)을 포함한다. 타겟 셔터(14)가 열린 상태로 될 대, 고주파 적용 전극 영역은 바뀌지 않는다. 방전 공간은 제 1 방전 공간보다 더 큰 제 2 방전 공간으로 되어서, 접지된 전극 영역을 크게 만든다. 이것은 플라즈마 포텐셜과 접지 전극 포텐셜 사이의 포텐셜 차를 감소시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 이것은 침니(9)의 내부 표면과 챔버 막(40)의 표면 상에 문제를 야기할 수 있는 에너지를 가진 이온의 입사를 방지할 수 있다. 닫힌 상태에 있던 기판 셔터(19)를 열 때, 고주파 적용 전극 영역에 대한 접지된 전극 영역 비율의 변화는 닫힌 상태에 있던 타겟 셔터(14)가 열리는 경우만큼 크지 않다. 따라서, 입자들의 증가와 관련된 문제는 거의 일어나지 않는다.

본 실시예는 오프셋 배치를 가진 스퍼터 장치를 설명한다. 그러나, 본 발명의 효과를 얻기 위해 그러한 조건이 반드시 필요한 것은 아니다. 적어도 두 개의 차폐 부재들(예를 들어, 셔터들)이 필요하고, 차폐 부재들 중 적어도 하나가 타겟에 인접해서 제공되며, 다른 차폐 부재들 중 적어도 하나가 기판에 인접해서 제공되는 조건들을 설정할 때 본 발명의 효과가 획득될 수 있다. 특히, 타겟과 기판 사이에 긴 거리를 구비하는 롱스로 스퍼터링(long throw sputtering)의 경우에, 타겟 근처의 차폐 부재와 기판 근처의 차폐 부재 사이의 거리, 또는 타겟 근처의 차폐 부재와 기판 홀더 상에 설치된 기판 사이의 거리가 커진다. 타겟 근처의 차폐 부재를 열 때 접지 영역이 크게 변함에 따라서, 큰 효과를 얻을 수 있다.

타겟 측에서 타겟 근처의 차폐 부재(예를 들어, 셔터)를 위해 제공된 막(예를 들어, 침니)은 방전의 시작을 개선하고 교차 오염을 억제하는데 유리하다. 막의 형태는 그 기능이 보장되는 한 본 실시예에 설명된 것으로 제한되지 않는다. 즉, 침니와 같은 막은 타겟 홀더를 둘러싸고 접지되도록 허락되는 한, 중공 부분 및 외측과 중공 부분을 소통하기 위한 개구를 포함하는 임의의 부재로 될 수 있다. 개구는 타겟 셔터와 같은 차폐 부재의 의해서 선택적으로 차폐된다.

적용된 전력이 더 작아질수록 입자들이 더 많이 억제될 수 있기 때문에, 타겟 셔터(14)를 닫힌 상태에서 열린 상태로 바꿀 때 적용된 전력은 중요한 요소이다. 그것은 닫힌 상태인 타겟 셔터(14)의 상태를 열린 상태로 바꿀 때 적용된 전력이 크기 때문에 커지는 플라즈마 상태 내의 변화에 관련되는 것으로 여겨진다.

도 3의 타이밍 차트를 참조하면, 수평 축은 시간을 나타내고, 수직 축은 제 1 셔터의 열리고/닫힌 상태, 제 2 셔터의 열리고/닫힌 상태 및 전원(12)에서 타겟 홀더(6)로 적용된 전력 상태를 나타낸다.

시간 T1에서, 방전의 안정된 시작을 허락하는 필름 형성 전력(제 2 전력)보다 더 낮은 제 1 전력(예들 들어, 100W)이 적용된다(제 1 단계(S1)). 그리고, 시간 T2에서, 제 1 셔터가 열린다(제 2 단계(S2)). 시간 T2에서 적용된 제 1 전력은 필름 형성 전력인 제 2 전력보다 낮게 되어야 하고, 입자들을 억제하는 목적으로 방전의 안정된 시작을 허락한다. 그리고, 적용된 전력이 시간 T3에서 T4까지 제 2 전력으로 증가된다(제 3 단계(S3)). 바람직하게는, 제 2 전력은 필름 형성 단계에서 사용되는 필름 형성 전력(예를 들어, 800W)으로 설정된다. 시간 T5에서, 필름 형성 단계를 시작하기 위해 제 2 셔터가 열린다(제 4 단계(S4)).

바람직하게는, 적용된 전력은 제 3 단계(S3)(시간 T3에서 T4)에서 저율(low rates)로 단계적으로 또는 연속적으로 증가된다. 저율로 단계적인 또는 연속적인 전력의 증가는 전원(12)에 부하의 감소를 허락하고, 매칭 박스가 안정적으로 매칭을 수행하게 한다. 플라즈마의 임피던스는 저전력과 고전력 사이에서 다르다. 따라서, 매칭 박스는 다른 파라미터들을 각각 구비할 필요가 있다. 파라미터들은 일반적으로 하드웨어를 거쳐서 가변 축전기 용량(variable capacitor capacity)을 자동으로 바꾸는 것에 의해서 조절될 수 있다. 전력이 크게 바뀔 때, 최적 값까지 시간 지체를 일으킬 수 있는 가변 축전기 용량의 변화도 증가해서, 플라즈마를 불안정하게 만든다. 특히, 그러한 경우에, 적용된 전력을 저율로 단계적 또는 연속적으로 증가시키는 것이 바람직하다. 저율로 증가를 위해 필요한 시간은 제품 처리량(product throughput)에 의해 허락되는 범위 내에 있는 한 그리고 매칭 박스의 성능이 따라오도록 허락되는 한 임의로 설정될 수 있다.

제 1 방전 공간 내에 입자 발생을 억제하면서 방전을 일으키고, 제 1 단계(S1) 내의 접지 전극 포텐셜과 플라즈마 포텐셜 사이의 포텐셜 차를 증가시키지 않는 것이 중요하다. 따라서, 제 1 전력은 방전의 안정된 시작을 허락하고 포텐셜 차를 크게 증가시키지 않을 정도로 충분히 낮은 한 임의로 설정될 수 있다. 전술한 요건들이 만족되면, 제 1 전력은 도 3의 시간 T1에서 T2까지의 기간에 단계적 또는 연속적으로 증가되거나 감소될 수 있다.

(실시예)

도 1에 도시된 장치는 타겟으로서 Al₂O₃ 및 타겟을 마주하는 표면을 구비하고 알루미나 용사를 통해 코팅된 침니(관형 막)(9)를 사용하는 RF 스퍼터링을 수행하기 위해 사용되었다. 제 1 가스 유입구(15)로부터 도입되는 불활성 가스로서 아르곤이 사용되었다. 기판(10) 상에 필름을 형성하기 위한 RF 전력(제 2 전력)은 800W로 설정되었다. 전력 적용을 시작하기 위한 전력(제 1 전력)은 100W로 설정되었다. 100W의 전력(제 1 전력)을 적용한 후에(제 1 단계(S1)), 제1 셔터가 열렸다(제 2 단계(S2)). 제1 셔터를 연 후에, 적용된 전력이 기판의 형성에 관한 800W(제 2 전력)으로 증가되었다(제 3 단계(S3)). 전력을 증가한 후에, 제 2 셔터가 열렸고, 기판 상의 필름 형성이 시작되었다(제 4 단계(S4)). 본 실시예에서, 필름이 그 위에 형성된 기판 상의 입자들의 수는 이하에 설명될 비교 실시예에 비해 입자들의 수의 감소를 나타내는 19로 산출되었다.

(비교 실시예)

상기 설명된 것과 같은 실시예와 마찬가지로, 타겟으로서 Al₂O₃ 및 타겟을 마주하는 표면을 구비하고 알루미나 용사를 통해 코팅된 침니(관형 막)(9)를 사용하여 RF 스퍼터링이 수행되었다. 전술한 실시예와 마찬가지로 불활성 가스로서 아르곤이 사용되었다. 기판(10) 상에 필름을 형성하기 위한 RF 전력은 800W로 설정되었다. 800W로 RF 전력을 설정하고, 전력을 적용한 후에, 제 1 셔터가 열리고, 필름을 형성하기 위해 제 2 셔터가 열렸다. 필름이 그 위에 형성된 기판 상의 입자들의 수는 496으로 산출되었다.

(다른 실시예)

본 발명에 따르면, 스퍼터 필름 형성 장치(1)를 위한 제어 유닛으로서 컨트롤러 콘이 스퍼터 필름 형성 장치(1) 내에 제조되거나, 스퍼터 필름 형성 장치(1)로부터 분리되어 제공될 수 있다. 컨트롤러 콘이 분리되어 제공될 때, 컨트롤러 콘 및 스퍼터 필름 형성 장치(1)는 LAN을 통해 국부적으로 연결되거나, 도선으로 연결되거나 또는 무선으로 인터넷과 같은 WAN 연결을 통해 연결될 수 있어서, 컨트롤러 콘은 스퍼터 필름 형성 장치(1)와 연결되도록 형성된다.

저장 매체 내에서 상기 설명된 것과 같은 기능들을 실현하기 위해서 본 실시예의 구조를 작동하기 위한 프로그램을 저장하고, 코드들과 같은 저장 매체 내에 저장된 프로그램을 판독하며, 컴퓨터에 의해서 작동들을 실행하도록 형성된 가공 방법 또한 상기 실시예의 범위 내에 포함된다. 다시 말해서, 데이터 저장 매체를 판독할 수 있는 컴퓨터 또한 본 실시예의 범위 내에 있다. 물론, 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위한 저장 매체 및 컴퓨터 프로그램 자체는 본 실시예의 범위 내에 포함될 수 있다.

예를 들어, 플로피(floppy^TM) 디스크, 하드 디스크, 광 디스크, 광자기디스크(magnetic optical disk), CD-ROM, 자기테이프(magnetic tape), 비휘발성 메모리 카드(nonvolatile memory card) 및 ROM이 데이터 저장 매체로서 사용될 수 있다.

또한, 전술한 저장 매체 내에 저장된 프로그램에 의한 공정의 자동 실행, 다른 소프트웨어와 관련된 운영 체제(OS)로 작동되는 다른 실행 및 애드인 기판 기능(add-in board function)이 전술한 실시예의 카테고리 내에 포함될 수 있다.

Claims

타겟을 스퍼터링하여 기판 상에 필름을 형성하기 위한 필름 형성 방법으로서,
제 1 방전 공간 내에 방전을 일으키기 위해 타겟 홀더에 연결된 전원으로부터 필름 형성에 따라 적용되는 필름 형성 전력보다 낮은 제 1 전력을 타겟을 고정하는 타겟 홀더에 적용하는 제 1 단계;
제 1 단계에서 일어난 방전을 계속하면서 제 1 방전 공간으로부터 제 1 방전 공간보다 더 큰 제 2 방전 공간으로 방전의 영역을 변경하는 제 2 단계;
제 2 방전 공간 내에서 전원으로부터 타겟 홀더에 제 1 전력보더 더 높은 제 2 전력을 적용하는 제 3 단계; 및
제 2 방전 공간에 대해서 차폐되어 있는 기판을 제 2 방전 공간으로 노출하는 제 4 단계를 포함하는 필름 형성 방법.
제1항에 있어서,
타겟 홀더와 기판을 고정하는 기판 홀더 사이를 차폐하는 제 1 위치 및 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하지 않는 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있는 제 1 차폐 부재가 제 1 위치에 배치될 때 제 1 방전 공간이 형성되고;
제 2 단계에서, 제 1 차폐 부재는 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동되는 필름 형성 방법.
제1항에 있어서,
제 4 단계 이전에, 기판은 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하는 제 3 위치 및 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하지 않는 제 4 위치 사이에서 이동할 수 있는 제 2 차폐 부재에 의해서 제 2 방전 공간에 대해서 차폐되고;
제 4 단계에서, 제 2 차폐 부재는 제 3 위치에서 제 4 위치로 이동되는 필름 형성 방법.
제1항에 있어서,
제 3 단계에서, 타겟 홀더에 적용된 전력이 제 1 전력에서 제 2 전력으로 증가되는 필름 형성 방법.
제4항에 있어서,
제 3 단계에서, 타겟 홀더에 적용된 전력은 단계적 또는 연속적으로 증가되는 필름 형성 방법.
제1항에 있어서,
제 4 단계 후에, 필름이 기판 상에 연속적으로 형성되는 필름 형성 방법.
타겟을 고정하는 타겟 홀더;
타겟 홀더에 전력을 적용하기 위한 전력 적용 수단;
기판을 고정하기 위한 기판 홀더;
타겟 홀더를 둘러싸도록 형성된 중공 부분을 구비하는 접지된 막으로서, 중공 부분이 막의 외측과 소통되도록 형성된 개구를 구비하는 막;
개구를 가리는 것에 의해서 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하는 제 1 위치 및 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하지 않는 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있도록 형성된 제 1 차폐 부재;
적어도 기판 홀더의 기판 고정 표면을 가리는 것에 의해서 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하는 제 3 위치 및 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하지 않는 제 4 위치 사이에서 이동할 수 있도록 형성된 제 2 차폐 부재; 및
전력 적용 수단과 제 1 및 제 2 차폐 부재들의 이동을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하고,
상기 제어 수단은 제 1 차폐 부재가 제 1 위치에 배치되고 제 2 차폐 부재가 제 3 위치에 배치되는 상태에서 필름 형성에 따라 타겟 홀더에 적용되는 필름 형성 전력보다 낮은 제 1 전력을 적용하도록 전력 적용 수단을 제어하고, 제 2 차폐 부재가 제 3 위치에 배치되는 상태에서 제 1 차폐 부재를 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하도록 제 1 차폐 부재의 이동을 제어하며, 타겟 홀더에 제 1 전력보다 더 높은 제 2 전력을 적용하도록 전력 적용 수단을 제어하는 필름 형성 장치.
제7항에 있어서,
상기 막은 전도성을 구비하고;
타겟 홀더를 마주하는 막의 중공 부분의 표면은 용사(thermal spray)를 통해 형성된 절연 필름으로 코팅되는 필름 형성 장치.
제7항에 있어서,
제 2 전력이 적용될 때, 상기 제어 수단은 타겟 홀더에 적용된 전력을 제 1 전력에서 제 2 전력으로 증가시키도록 전력 적용 수단을 제어하는 필름 형성 장치.
타겟을 고정하는 타겟 홀더, 타겟 홀더에 전력을 적용하는 전력 적용 수단, 기판을 고정하는 기판 홀더, 타겟 홀더를 둘러싸도록 형성된 중공 부분을 구비하는 접지된 막으로서 중공 부분이 막의 외측과 소동하게 하기 위한 개구를 구비하는 막을 구비하는 필름 형성 장치; 개구를 덮는 것에 의해서 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하는 제 1 위치 및 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하지 않는 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있도록 형성된 제 1 차폐 부재; 및 적어도 기판 홀더의 기판 고정 표면을 덮는 것에 의해서 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하는 제 3 위치 및 타겟 홀더와 기판 홀더 사이를 차폐하지 않는 제 4 위치 사이로 이동할 수 있도록 형성된 제 2 차폐 부재를 제어하기 위한 제어 유닛으로서,
제 1 차폐 부재가 제 1 위치에 배치되고 제 2 차폐 부재가 제 3 위치에 배치되는 상태에서 필름 형성에 따라 타겟 홀더에 적용되는 필름 형성 전력보다 낮은 제 1 전력을 적용하도록 전력 적용 수단을 제어하는 수단;
중공 부분과 제 1 차폐 부재 사이의 제 1 방전 공간에서 일어난 방전을 계속하면서, 타겟 홀더에 제 1 전력을 적용하는 것에 의해 제 2 차폐 부재가 제 3 위치에 배치된 상태에서 제 1 차폐 부재를 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하도록 제 1 차폐 부재의 이동을 제어하는 수단; 및
제 1 차폐 부재가 제 2 위치에 배치되고 제 2 차폐 부재가 제 3 위치에 배치되는 상태에서 타겟 홀더에 제 1 전력보다 더 높은 제 2 전력을 적용하도록 전력 적용 수단을 제어하는 수단을 포함하는 제어 유닛.
컴퓨터가 제10항에 따른 제어 유닛으로서 기능하게 하는 컴퓨터 프로그램.
제11항에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 프로그램을 저장하는 저장 매체.