KR100797447B1 - 마그네트론 스퍼터링 장치, 원통형 캐소드 및 기재상의다성분 필름 코팅 방법 - Google Patents

마그네트론 스퍼터링 장치, 원통형 캐소드 및 기재상의다성분 필름 코팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마그네트론(magnetron) 스퍼터링(magnetron sputtering) 장치에 관한 것으로, 특히 적어도 하나의 진공실을 가지고, 마그네트론 코스퍼터링(co-sputtering)에 의해 기재상에 다성분 필름을 코팅하며; 상기 장치는 세로축을 중심으로 회전하도록 장착되고 그 내부에 마그네틱 시스템이 배치된 원통형 캐소드(1, 1')를 포함한다. 상기 원통형 캐소드(1, 1')는 다른 타깃 물질을 갖는 적어도 두 부분(2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5')으로 이루어진다. 또한, 본 발명은 진공 코팅 시스템에서 마그네트론 코스퍼터링에 의해 기재상에 다성분 필름을 코팅하는 방법에 관한 것이다.
마그네트론(magnetron), 스퍼터링(sputtering), 다성분 필름, 코팅, 캐소드(cathode)

Description

마그네트론 스퍼터링 장치, 원통형 캐소드 및 기재상의 다성분 필름 코팅 방법{A Magnetron Sputtering Device, a Cylindrical Cathode and a Method of Coating Thin Multicomponent Films on a Substrate}
도 1은 타깃 물질로 완전히 이루어진 본 발명에 따른 원통형 캐소드의 사시도를 도시하고 있고,
도 2는 타깃 물질이 캐리어 튜브에 코팅된 본 발명에 따른 원통형 캐소드의 사시도를 도시하고 있다.
본 발명은 청구항 1, 5와 10 각각에 기재된 전문에 따라 마그네트론 스퍼터링 장치, 원통형 캐소드와 기재상에 다성분 필름을 코팅하는 방법에 관한 것이다.
기재의 방향으로 스퍼터링 할 수 있도록 하는 마그네트론 스퍼터링 장치, 즉 자기적 배열을 갖는 타깃의 사용은 기재상에 여러 형태로 코팅하기 위한 진공 코팅 시스템에서 공지되어 있다; 더욱이, 이러한 장치는 코팅 물질의 다양성에 관련되어 코팅용으로 적합하다. 이러한 진공 코팅 시스템은 코팅이 일어나는 작업실을 포함한다. 이 진공실은 요구되는 진공 범위 안에서 기본 압력을 가지며, 이러한 진공은 공정 파라미터에 따르고, 필름이 증착되는 동안 오염을 방지할 수 있도록 한다. 코팅 동안, 진공실은 작업 압력하에 있으며 기본 압력을 웃돌 수 있고 이는 공정 기체에 의해 일어나게 된다.
마그네트론 스퍼터링 장치는 원통형 마그네트론을 갖는데, 특히 유용하게 높은 타깃 사용율을 보여주고 오랜 사용 기간을 갖는다. 원통형 캐소드로 만들어진 것을 사용하며 이것은 완전히 타깃 물질로 구성되고, 예를 들면 독일특허 DD 217 964에 기재된 것이 그것이다. 그러나 캐리어 튜브로 만들어질 수 있는데 미국특허 US 4,356,073에 기재된 것처럼 타깃 물질에 원주상으로 필름이 형성되도록 한다. 원통형 캐소드의 균일한 회전은 원통형 캐소드 표면상에 타깃 물질이 고르게 부식되도록 하는데, 그 이유는 국부적으로 집중된 스퍼터링 때문이며 그래서 홈의 형성이 방지된다.
동시 스퍼터링(co-sputtering, 이하 "코스퍼터링"이라 함) 기술이 자주 기재에 다성분 필름을 코팅하기 위해 채택되는데 광전자 흡수재의 제조를 예로 들 수 있다. 필름의 개별 성분을 다른 타깃으로부터 동시에 스퍼터링시켜 기재상에 코팅한다. 이들 성분이 기재상에 서로 결합하여 다성분 필름을 형성한다. 코스퍼터링은 다양한 방법으로 채용될 수 있다. 예를 들면 다양한 물질 성분을 갖는 몇 개의 분리된 타깃이 선상에 교대로 배열될 수 있다. 바람직한 필름 두께를 얻기 위해 기재는 소정의 속도로 이들 타깃을 지나도록 안내되어 개별 물질 성분이 기재상에 덮여 다성분 필름을 형성한다. 큰 동종 필름도 이런 방법으로 형성할 수 있다. 이 기술의 단점은 진공 코팅 시스템이 매우 고가이며 많은 수의 개별 캐소드와 연장된 진공실이 필요하다는 것이다.
그러나 다양한 물질 성분을 갖는 몇 개의 성분으로 이루어진 단지 하나의 타깃을 사용할 수 있다. 이런 경우, 기재는 보통 한 위치에 고정되고 개별 구성 성분이 동시에 스퍼터링되어 기재에 충돌함으로써 다성분 필름을 형성한다. 이 기술의 단점은 타깃이 복잡하고 비용이 많이 드는 것이다. 더욱이 불순물이 다성분 필름에 들어갈 수 있는데 이는 개별 물질 영역이 스퍼터링 공정을 수행하는 하나의 타깃에 보통 접착되는 방법으로 결합하여 있기 때문이다. 이에 더해서 이들 다성분 타깃은 평면상이다. 그런데 이런 평면 타깃은 단지 낮은 타깃 사용을 허용하고 그들은 상대적으로 큰 영역에 걸쳐 재 증착된다. 큰 재 증착 영역은 공정 관련 문제를 일으키고 기재상의 필름 품질을 보다 저하 시킨다.
그러므로 본 발명의 목적은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 극복할 수 있는 마그네트론 스퍼터링 장치, 원통형 캐소드를 제공하고 기재상에 다성분 필름을 코팅할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 이 목적은 청구항 1항에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치와, 청구항 5에 따른 원통형 캐소드 및 청구항 10에 따른 방법에 의해 해결할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 기술된 특징으로 표현되어 있다.
본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는, 특히 적어도 하나의 진공실을 포함하고 기재상에 다성분 필름을 코팅하며, 축을 중심으로 회전할 수 있도록 장착된 원통형의 캐소드와 마그네틱 시스템을 갖는다. 이 마그네틱 시스템은 원통형 캐소드내에 위치한다. 이 원통형 캐소드는 다른 타깃 물질로 된 적어도 두 개의 영역으로 이루어지고 마그네트론 스퍼터링 장치는 원통형 캐소드를 회전시키는 수단과 기재를 이동시키는 수단을 가지며, 이런 수단에 의해 원통형 캐소드가 축을 중심으로 소정의 속도로 회전하고 이 속도는 이동하는 기재의 속도에 대응하여 충분히 크게 하며, 이를 통해 기재상에 다성분 필름이 증착된다. 이 마그네트론 스퍼터링 장치는 수많은 선상의 타깃으로 구성된 것에 비하여 매우 콤팩트하게 설계할 수 있다. 진공실 시스템은 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하게 되면 그 크기를 현저히 줄일 수 있다. 결과적으로 비용과 유지 비용을 줄이는데, 이 비용에는 단순히 운전 비용뿐만 아니라 필요한 공간 비용을 포함한다. 평면상 다성분 타깃과 비교하여, 접착에 의한 불순물 문제를 피할 수 있다. 더욱이, 타깃 사용이 증가하고 재 증착 영역이 작아지며, 결국 필름의 품질을 높일 수 있다.
기재 이동 수단은 원통형 캐소드의 축에 대해 수직하게 기재를 이동시키기 위해 적절하게 채택된다. 이 방법에서, 증착된 다성분 필름은 동종성의 정도가 높아진다.
적절한 마그네트론 스퍼터링 장치는 다수의 원통형 캐소드로 이루어진다. 이러한 마그네트론 스퍼터링 장치는 매우 큰 표면 영역을 차지하도록 기재상에 다성 분 필름을 코팅하는데 사용될 수 있다. 다른 연속적인 필름을 코팅하려면, 이 마그네트론 스퍼터링 장치가 다양하게 타깃 물질을 조합한 여러 개의 다른 원통형 캐소드를 갖는 것이 장점이 될 수 있다.
본 발명에 따른 원통형 캐소드는 상술한 마그네트론 스퍼터링 장치에서 사용될 수 있는데 적어도 두 개의 다른 타깃 물질로 된 영역을 갖는 것으로 이루어진다. 만약 개별 영역이 원통상 부분으로 설계된다면 이점을 갖는다. 그러나 부가적으로 바깥쪽에 평면상으로 부분을 설계할 필요도 있는데 예를 들면, 플라즈마 주사에 의해 영역을 코팅할 가능성이 없을 때는 언제라도 그러하다. 플라즈마 주사 기술에서, 세라믹 물질 조성은 항상 필요한 물질 밀도와 동종성을 갖고 원통형 타깃 상에 코팅될 수 없다.
큰 타깃 표면적은 개별 물질에 대해 유용한데, 특히 개별 영역이 직접 서로서로 연결될 때 그러하다. 개별 영역은 만약 필요하다면 캐리어 튜브 상에 위치할 수 있고, 얇은 영역 또는 기계적으로 부적절한 안정성을 나타내는 부분의 경우 그러하다.
일반적으로, 모든 금속, 금속산화물과 지지가 되지 않는 부분의 물질은 생산 문제 때문에 제조될 수 없고(특히 ITO, IZO, ZAO, 크롬 또는 텅스텐으로 이루어진 것), 캐리어 튜브에 코팅될 수 있다. 이런 목적에 부합되는 생산 기술의 예로는 열간 등압법(hot isostatic pressing), 플라즈마 주사법과 본딩 또는 첨가법을 들 수 있다. 그러나 고상의 타깃을 만드는 것은 지지가 되지 않는 부분의 어떤 금속으로 만들 수 있는데, 예를 들면 절단, 연신, 밀링, 구부리거나 굴리는 방법으로 만들 수 있고, 그 영역은 서로 결합하여 하나의 타깃을 형성할 수 있는데, 이는 때우거나 용접하는 것뿐만 아니라 맞춤 가이드와 같은 기계적 방법을 통하여 하나의 타깃을 형성한다. 이것은 특히 주석, 아연, 니켈, 구리, 알루미늄, 은, 금, 백금, 몰리브덴, 티타늄과 네오디뮴을 코팅할 수 있다.
원통형 캐소드의 일반적 크기는 길이는 500 내지 4,000mm이고, 직경은 100 내지 300mm이며 벽두께는 1 내지 50mm이다.
개별 부분의 폭은 다성분 필름의 성분별 양에 따라 정해지는데 각 타깃 물질의 스퍼터링 수율의 함수로서 원통형 캐소드 축에 대응하여 결정될 수 있다. 결과적으로, 마그네트론 스퍼터링 장치 내의 원통형 캐소드는 일정한 회전 속도로 동작할 수 있다.
본 발명에 따른 진공 코팅 시스템 내의 마그네트론 코스퍼터링법으로 기재상에 다성분 필름을 코팅하는 방법은 다음과 같이 이루어진다. 축을 중심으로 회전하도록 설치되고 적어도 두 개의 다른 물질로 된 영역으로 이루어진 원통형 캐소드가 다성분 필름이 기재상에 코팅되는 동안 내부 마그네틱 시스템 위에서 축 방향으로 회전한다. 동시에 기재는 원통형 축에 수직인 방향으로 소정의 속도로 원통형 캐소드를 지나가도록 안내된다. 이 기재 이동 속도는 스퍼터링 수율과 기재로부터 원통형 캐소드까지의 거리의 함수로서 결정되어 기재상에 원하는 두께로 다성분 필름이 코팅되도록 한다. 원통형 캐소드의 회전 속도는 기재 이동 속도의 함수로서 결정되어 다른 물질 성문을 가진 타깃 영역이 빠르게 연속하여 스퍼터링되게 한다. 기재 이동 속도에 비해 원통형 캐소드의 높은 속도를 갖는 것은 기재상에 국부적으로 개 별 물질 성분이 덮이거나 서로 섞여서 기재상에 다성분 필름이 증착된다.
여기까지 채택된 기술에 비하여, 원통형 캐소드의 고속 회전에 비해 상대적으로 천천히 위치를 바꾸는 것은 증착된 필름의 동종성을 더욱 향상시키고 필름의 두께가 더욱 정확하게 적용될 수 있다.
다성분 필름의 성분비는 각각의 타깃 물질의 스퍼터링 수율의 함수로서 원통형 축에 따라 분포하도록 설계된 개별 영역의 폭에 의해 적절하게 조정될 수 있고, 마그네트론 스퍼터링 장치의 원통형 캐소드는 고르게 동작시킬 수 있으며, 이것은 일정한 회전 속도를 갖는다고 말할 수 있다.
원통형 캐소드의 고른 회전 속도는 5-20rpm의 범위가 좋으며, 10rpm이 바람직하다. 적정한 회전 속도는 원통형 캐소드의 타깃 영역의 수에 의존한다는 것을 명심하여야 한다. 이 숫자를 줄이는 것은 개별 성분이 충분히 섞이고 필름 품질을 향상시키기 위해 회전 속도를 더욱 높여야 한다는 것을 의미한다.
마그네트론 스퍼터링 장치내에 배치된 몇몇의 원통형 캐소드는 필름 증착용으로 이점을 갖는데, 특히 기재 동작에 비해 큰 폭을 갖거나 긴 길이를 갖는 기재에 이점을 갖는다. 이것은 필름 증착 속도를 높일 수 있게 한다. 만약 다른 필름을 기재상에 코팅하려면, 두 개 또는 더 많은 진공실에서 다양한 다성분 필름을 코팅하는 것이 권해진다.
여러 개의 선상 타깃을 사용하는 것과 비교하여서, 상술한 발명은 설비의 크기를 현저히 줄일 수 있는 장점을 갖는데 그 이유는 조그마한 다성분 타깃으로 설계할 수 있기 때문이다. 결국, 코팅 시스템의 가격과 유지 비용을 줄일 수 있다. 복잡하고 평면상 다성분 타깃을 사용하는 것과 비교하여 보면, 본 발명에 따른 원통형 캐소드는 보다 쉽게 제조할 수 있으며 비용면에서 더욱 유리하다. 더욱이, 높은 타깃 사용률과 현저히 낮은 재 증착을 얻을 수 있고 필름 특성이 향상된다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 원통형 캐소드(1)는 원통형 튜브와 같은 형상으로 만들어진다. 이 원통형 캐소드(1)는 완전히 타깃 물질로 이루어져 있고 도시된 이 예에서는 두 개의 타깃 물질로 구성되었다. 각각 타깃 물질은 축 방향으로 분리된 부분 2, 4와 3, 5의 두 부분으로 나눠져서 서로서로 마주보게 되어 있다. 4개의 부분 2, 3, 4 및 5 각각은 90도의 원주각을 갖는 것으로 원통형 캐소드(1, 1')의 길이와 같은 길이를 갖는다. 원통형 캐소드(1)를 형성하기 위해, 각 부분을 직접적으로 용접, 땜질 또는 맞춤 가이드와 같은 기계적 방법으로 결합 시킬 수 있다.
물질 특성상 또는 생산 공정이 직접적으로 타깃 물질로 원통형 캐소드를 만드는 것을 어렵게 하는 경우, 도 2에 도시된 것처럼 원통형 캐소드(1')는 캐리어 튜브(6)에 다른 타깃 물질을 코팅하는 것에 의해 쉽게 만들 수 있다. 개별의 원통상의 부분 2', 3', 4 및 5'이 캐리어 튜브(5)에 코팅된 것으로 예로서 플라즈마 주사법에 의해 코팅할 수 있다. 각 부분은 직접 서로서로 결합하고 동일한 길이를 가지며 90도의 원주각을 갖는다.
본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치를 사용하기 위해서, 원통형 캐소 드(1, 1')는 소정의 수단(도시되지 않음)이 사용되는데 이 수단으로 이 원통형 캐소드(1, 1')가 그 내부에 공지된 마그네틱 시스템이 장착될 수 있도록 하고 축을 중심으로 대칭의 회전 운동을 하도록 한다.
다성분 필름을 코팅하기 위하여, 코팅된 필름의 원하는 두께에 적합한 속도로 기재가 이동하는데 원통형 캐소드(1)의 축에 수직하게 이동한다. 동시에 원통형 캐소드(1)는 회전한다. 원통형 캐소드(1)가 회전하는 때에 원통상의 부분 2, 3, 4 및 5는 내부 마그네틱 시스템을 지나며 안내되어 물질이 빠르게 연속하여 원통상 부분 밖으로 스퍼터링 된다. 이 물질은 알려진 마그네트론 효과의 영향으로 기재상에 코팅된다. 원통형 캐소드(1)의 회전 속도는 기재의 이동 속도보다 훨씬 크기 때문에 개개의 물질 성분이 기재상에 국부적으로 덮이게 된다. 이와 같이 덮는 것은 개개의 물질 성분이 서로 섞이도록 하고 서로 결합된 성분 필름이 기재상에 형성된다.
물론, 두 개 또는 그 이상의 부분으로 필요하다면 그렇게 원통형 캐소드(1, 1')를 만들 수 있다. 만약 원통형 캐소드(1, 1')의 회전 속도가 일정하게 유지된다면, 다성분 필름의 물질 구성비는 원통상 부분의 폭으로 조정가능한데 개별 물질 성분의 스퍼터링 수율의 함수로서 그 폭을 정할 수 있다. 그러나 변화하는 회전 속도를 통해서도 물질 구성비를 조정하도록 고안할 수 있다.
큰 표면적을 갖는 기재를 고려하는 경우, 여러 개의 원통형 캐소드(1, 1')를 마그네트론 스퍼터링 장치에 사용하면 가능하다. 어떤 공정에서는, 다른 타깃 물질 조합을 갖는 다른 원통형 캐소드(1, 1')가 각각 배치된 마그네트론 스퍼터링 장치 를 가지는 몇몇의 진공실을 직렬로 배치하여 기재상에 다른 다성분 필름을 연속해서 코팅할 수 있다.
그러므로 본 발명은 진공 코팅 시스템 내 마그네트론 스퍼터링을 이용하여 기재상에 다성분 필름을 코팅할 수 있도록 하며, 그 크기를 현저히 줄일 수 있게 한다. 원통형 캐소드(1, 1')의 사용은 높은 타깃 사용률과 높은 필름 품질을 얻을 수 있게 한다.

Claims (16)

  1. 축상의 길이방향 샤프트를 중심으로 회전하도록 장착된 원통형 캐소드(1, 1')와 이것이 마그네트론 스퍼터링 장치에 설치되어, 코스퍼터링에 의해 진공실에서 기재상에 다성분 필름을 코팅하기 위한 코팅 방법에 있어서,
    상기 원통형 캐소드(1, 1')는 적어도 다른 물질로 된 두 개의 부분(2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5')으로 이루어져 기재상에 필름이 코팅되는 동안 내부 마그네틱 시스템 위의 샤프트를 중심으로 일정한 속도로 연속적으로 회전하고,
    상기 원통형 캐소드(1, 1')의 상기 개별 부분(2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5')은 원통형의 축방향으로 분리된 부분으로 만들어지고,
    상기 기재는 스퍼터링 동안 상기 원통형 캐소드(1, 1')를 지나가도록 안내되고,
    상기 기재 이동 속도는 스퍼터링 수율과 상기 기재로부터 상기 원통형 캐소드(1, 1')의 거리의 함수로 정해지며 이를 통해 기재상에 원하는 상기 다성분 필름 두께를 얻을 수 있고,
    상기 원통형 캐소드(1, 1')의 일정한 회전 속도는 기재 이동 속도의 함수로 정해지며 개별 타깃 부분(2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5')이 연속하여 스퍼터링되고 기재상에 다양한 물질 성분이 덮여져 국부적으로 섞이게 되어 상기 기재상에 다성분 필름이 증착되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 기재는 상기 원통상 캐소드의 샤프트에 수직하게 이동하는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 원통형 캐소드의 회전 속도는 5 ~ 10rpm의 범위인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다성분 필름의 구성성분비는 상기 다른 물질 부분(2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5')의 폭을 스퍼터링 수율의 함수로서 다양하게 결정함에 따라 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  7. 제1항에 있어서, 다양한 다성분 필름이 상기 마그네트론 스퍼터링 장치 내에 설치된 다수의 원통형 캐소드(1, 1')에 의해 상기 기재상에 코팅된 것임을 특징으로 하는 코팅 방법.
  8. 제1항, 제3항 및 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 다양한 다성분 필름이 상기 코팅 시스템 내의 적어도 두 개의 진공실에서 설치된 복수의 마그네트론 스퍼터링 장치에 의해 상기 기재가 진공에 간섭됨 없이 상기 개별 진공실을 지나도록 하여 상기 기재상에 코팅되는 것임을 특징으로 하는 코팅 방법.
  9. 기재상에 다성분 필름을 코팅하기 위하여 적어도 하나의 진공실로 이루어지고,
    축을 중심으로 회전할 수 있게 장착되고 그 내부에 마그네틱 시스템이 배치된 원통형 캐소드(1, 1')를 가지며,
    상기 원통형 캐소드(1, 1')는 다른 타깃 물질로 된 적어도 두 부분(2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5')을 가지고,
    상기 원통형 캐소드(1, 1')의 상기 개별 부분(2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5')은 원통형의 축방향으로 분리된 부분으로 만들어지고,
    상기 원통형 캐소드(1, 1')를 회전시키는 회전 수단을 가지며 상기 원통형 캐소드에 대응하여 기재를 움직이는 이동 수단을 가지며,
    상기 원통형 캐소드의 회전 수단은 스퍼터링 공정 동안에 일정한 속도로 연속적으로 상기 원통형 캐소드를 회전시키는 것으로 상기 회전 속도는 상기 기재상에 타깃 물질이 섞이도록 기재 이동 속도에 의존하며,
    마그네트론 코스퍼터링에 의하여 이를 통해 상기 기재상에 다성분 필름을 증착하는 것을 특징으로 하는 제1항에 따른 방법을 수행하기 위한 마그네트론 스퍼터링 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이동 수단은 상기 원통형 캐소드(1, 1')의 축 방향에 수직하게 상기 기재가 이동하도록 하는 것임을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 장치는 다수의 원통형 캐소드를 포함하는 것임을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 원통형 캐소드는 타깃 물질의 다른 조합으로 이루어진 것임을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
  13. 삭제
  14. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원통형 캐소드(1, 1')의 상기 개별 부분(2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5')은 서로서로 직접적으로 결합된 것임을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
  15. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원통형 캐소드(1')의 상기 개별 부분(2', 3', 4', 5')은 캐리어 튜브상에 배치된 것임을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
  16. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원통형 캐소드(1, 1')의 상기 개별 부분(2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5')의 폭은 각각의 타깃 물질의 스퍼터링 수율의 함수로서 상기 원통형 캐소드의 길이방향 샤프트와 대응되는 다성분 필름의 원하는 구성 성분비에 따라 정해진 것임을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1698715A1 (de) * 2005-03-03 2006-09-06 Applied Films GmbH & Co. KG Anlage zum Beschichten eines Substrats und Einschubelement
US20070235427A1 (en) * 2006-04-04 2007-10-11 Sakhrani Vinay G Apparatus and method for treating a workpiece with ionizing gas plasma
EP1923902B2 (de) † 2006-11-14 2014-07-23 Applied Materials, Inc. Magnetron-Sputterquelle, Sputter-Beschichtungsanlage und Verfahren zur Beschichtung eines Substrats
US20080145688A1 (en) 2006-12-13 2008-06-19 H.C. Starck Inc. Method of joining tantalum clade steel structures
US20080213071A1 (en) * 2007-02-09 2008-09-04 Applied Materials, Inc. Transport device in an installation for the treatment of substrates
JP5147083B2 (ja) * 2007-03-30 2013-02-20 国立大学法人東北大学 回転マグネットスパッタ装置
US8197894B2 (en) 2007-05-04 2012-06-12 H.C. Starck Gmbh Methods of forming sputtering targets
GB2461094B (en) * 2008-06-20 2012-08-22 Mantis Deposition Ltd Deposition of materials
TWI391514B (zh) * 2009-07-16 2013-04-01 Univ Nat Sun Yat Sen 磁控濺鍍機
US8734896B2 (en) * 2011-09-29 2014-05-27 H.C. Starck Inc. Methods of manufacturing high-strength large-area sputtering targets
US20140110255A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Primestar Solar, Inc. Cylindrical target having an inhomogeneous sputtering surface for depositing a homogeneous film
US20140110246A1 (en) * 2012-10-18 2014-04-24 Primestar Solar, Inc. Methods for depositing a homogeneous film via sputtering from an inhomogeneous target
CN102888590A (zh) * 2012-10-23 2013-01-23 东莞宏威数码机械有限公司 扫描式磁控溅射阴极及扫描式磁控溅射装置
CN103938173A (zh) * 2014-04-30 2014-07-23 浙江东晶电子股份有限公司 一种共溅射旋转靶材及其制备方法
CN106756841B (zh) * 2016-12-09 2018-10-09 广东工业大学 一种刀具复合涂层的制备方法
CN110312821B (zh) * 2017-01-09 2022-08-23 应用材料公司 用于在真空沉积工艺中在基板上沉积材料的方法、设备和靶材
CN115181939B (zh) * 2022-09-13 2022-12-27 苏州博志金钻科技有限责任公司 旋转式柱靶分层溅射制备纳米多层薄膜及合金薄膜的方法
CN116497324A (zh) * 2023-06-09 2023-07-28 深圳市汉嵙新材料技术有限公司 复合钙钛矿靶材及其制备方法、钙钛矿太阳电池的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4356073A (en) * 1981-02-12 1982-10-26 Shatterproof Glass Corporation Magnetron cathode sputtering apparatus
JPH04356073A (ja) * 1991-07-01 1992-12-09 Matsushita Graphic Commun Syst Inc カラー画像記録装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD217964A3 (de) * 1981-10-02 1985-01-23 Ardenne Manfred Einrichtung zum hochratezerstaeuben nach dem plasmatronprinzip
US5180434A (en) * 1991-03-11 1993-01-19 United Solar Systems Corporation Interfacial plasma bars for photovoltaic deposition apparatus
EP0681616B1 (en) * 1993-01-15 2002-11-13 The Boc Group, Inc. Cylindrical magnetron shield structure
US5466355A (en) * 1993-07-15 1995-11-14 Japan Energy Corporation Mosaic target
US5507931A (en) * 1993-12-30 1996-04-16 Deposition Technologies, Inc. Sputter deposition process
FR2725073B1 (fr) * 1994-09-22 1996-12-20 Saint Gobain Vitrage Cathode rotative de pulverisation cathodique a plusieurs cibles
US6878242B2 (en) * 2003-04-08 2005-04-12 Guardian Industries Corp. Segmented sputtering target and method/apparatus for using same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4356073A (en) * 1981-02-12 1982-10-26 Shatterproof Glass Corporation Magnetron cathode sputtering apparatus
JPH04356073A (ja) * 1991-07-01 1992-12-09 Matsushita Graphic Commun Syst Inc カラー画像記録装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
미국특허 제4,356,073호

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Publication number Publication date
ATE354863T1 (de) 2007-03-15
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