KR101100366B1 - 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치 - Google Patents
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Abstract
후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치가 개시된다. 본 발명의 스퍼터링 장치는 스퍼터링 챔버와, 상기 스퍼터링 챔버에 장착되며 직류전원을 공급받아 직류 플라즈마를 형성하여 스퍼터링하고 증착하는 복수의 제1 증착원과, 상기 스퍼터링 챔버에 상기 제1 증착원과 교번적으로 상호 이격되면서 장착되고 직류 펄스 또는 교류전원을 공급받아 직류 펄스 또는 교류 플라즈마를 형성하여 스퍼터링하고 증착하는 복수의 제2 증착원과, 증착이 수행될 복수 개의 기판이 고정되는 복수 개의 기판고정부와, 상기 복수 개의 기판고정부를 상기 챔버 내에서 왕복 회전시킴으로써 상기 기판이 상기 복수 개의 제1 증착원 및 제2 증착원을 교번적으로 대향하도록 하는 왕복이송장치를 포함한다.
스퍼터링 장치, 증착원, 후막 형성, 응력 제어
Description
본 발명은, 마그네트론 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스퍼터링에 의해 형성되는 막의 응력 제어를 통해 수백 마이크로미터(㎛)의 후막형성이 가능한, 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition)을 위한 스퍼터링 장치는 주로 반도체 공정에서 금속층과 관련 물질들의 박막을 증착하는 데에 사용된다. 이러한 스퍼터링 기법은 반도체 제조뿐만 아니라, 디스플레이, 광학, 내마모 코팅 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.
그 중에서도 마그네트론 스퍼터링 기술은 기판 면에 대향하는 타깃을 이용하여 기판 위에 막을 형성하는 기술로서 널리 사용되고 있다. 도 1은 종래의 마그네트론 스터터링 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 마그네트론 스퍼터링 장치(100)는 챔버(101) 내에 음(-)으 로 대전되는 타깃(103)이 마련되고, 타깃(103)으로부터 스퍼터링된 물질이 증착될 기판(10)이 놓여진다. 챔버(101) 내부는 아르곤과 같은 불활성기체로 충진된다. 증착원에 전원이 인가되면서 챔버(101) 내의 불활성 기체가 플라즈마화 되고, 그 플라즈마는 타깃(103) 후면의 마그네트론(105)이 형성하는 자계에 의해 타깃(103) 부근 영역 안으로 구속된다.
양(+)으로 대전된 불활성 기체의 이온들은 음으로 대전된 타깃(103)에 의해 끌어당겨져 충돌하게 되고, 그 충격에 의해 타깃(103) 입자들이 타깃(103)으로부터 스퍼터링 된다. 타깃(103)으로부터 스퍼터링된 입자들은 기판(10)에 증착되어 막을 형성하게 된다.
그러나 종래에 알려진 스퍼터링 방법은 반도체 집적 정도에 사용될 수 ㎚정도의 박막을 벗어나지 못하고 있으며, 인쇄회로기판의 전기 전도용 구리막과 같은 수십 내지 수백 ㎛의 동일 물질의 후막은 불가능하다고 여겨져 왔다. 그것은 형성되는 막의 응력(Stress)을 제어하는데 한계를 가지고 있었기 때문이다.
따라서 현재까지 알려진 스퍼터링 장치는 증착공정이 단시간 내에 이루어지게 되고 증착 이후의 냉각공정도 단시간 내에 이루어질 수 있었다.
본 발명의 목적은, 마그네트론 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스퍼터링에 의해 형성되는 막의 응력 제어를 통해 수백 마이크로미터(㎛)의 후막형성이 가능한, 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 후막 증착을 위해 장시간의 스퍼터링 공정 후의 냉각을 용이하게 함으로써 많은 양의 기판에 대해 동시에 후막 증착 공정을 진행할 수 있는 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치는, 스퍼터링 챔버; 상기 스퍼터링 챔버에 장착되며, 직류전원을 공급받아 직류 플라즈마를 형성하여 스퍼터링하고 증착하는 복수의 제1 증착원; 상기 스퍼터링 챔버에 상기 제1 증착원과 교번적으로 상호 이격되면서 장착되고, 직류 펄스 또는 교류전원을 공급받아 직류 펄스 또는 교류 플라즈마를 형성하여 스퍼터링하고 증착하는 복수의 제2 증착원; 증착이 수행될 복수 개의 기판이 고정되는 복수 개의 기판고정부; 및 상기 복수 개의 기판고정부를 상기 챔버 내에서 왕복 회전시킴으로써, 상기 기판이 상기 복수 개의 제1 증착원 및 제2 증착원을 교번적으로 대향하도록 하는 왕복이송장치를 포함한다.
여기서, 상기 복수의 제1 증착원 및 제2 증착원은 상기 스퍼터링 챔버를 형 성하는 2개의 대향하는 평면에 배치되는 것이 바람직하다.
나아가, 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치는, 상기 스퍼터링 챔버에 연결된 냉각챔버; 상기 냉각챔버와 상기 스퍼터링 챔버 사이를 개폐하는 게이트 밸브; 및 상기 스퍼터링 챔버에서의 증착이 완료된 후 상기 복수 개의 기판고정부를 상기 냉각챔버로 이송시키는 수평이송장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치는, 상기 스퍼터링 챔버의 2 개의 대향하는 면을 연결하는 일 면에 마련되어, 제1 증착원 및 제2 증착원에 의해 증착되는 물질과 기판 사이의 접착력을 높이는 물질을 스퍼터링하고 증착하는 종자층 형성부를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 왕복이송장치는 상기 복수 개의 기판고정부를 왕복 회전시키는 중에, 상기 복수 개의 기판고정부 각각을 자전시킴으로써 양면 증착을 가능하게 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 증착원에 공급되는 직류전원은 상기 제1 증착원에 의해 생성되는 직류 플라즈마에 의해 스퍼터링된 입자의 에너지가 5eV 미만이도록 제어되고, 상기 제2 증착원에 공급되는 직류 펄스 또는 교류전원은 상기 제2 증착원에 의해 생성되는 직류 펄스 또는 교류 플라즈마에 의해 스퍼터링된 입자의 에너지가 5eV 이상이면서 100eV 이하이도록 제어될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 상기 복수 개의 기판고정부 각각의 하부는 상기 왕복이송장치에 연결되고, 상기 복수 개의 기판고정부 각각의 상부는 고정되지 않음으로써, 상기 스퍼터링 챔버 내부의 고온에 따른 열팽창에 의한 상기 복수 개의 기 판고정부의 휘어짐을 방지하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는 기판 상에 여러 층의 박막을 반복 증착하여 후막을 형성함에 있어 그 박막간의 응력을 제어함으로써, 이종 물질의 후막 뿐만 아니라 동일 물질의 후막을 증착할 수 있다.
나아가, 제안된 마그네트론 스퍼터링 장치는 장시간의 후막 증착 공정 후에 이어지는 냉각공정을 위해 별도의 챔버를 더 구비함으로써, 다른 기판을 위한 후막 증착 공정을 연속적으로 처리할 수 있으므로서, 효율적인 대량 생산이 가능하다.
또한, 제안된 마그네트론 스퍼터링 장치는 기판고정부가 스퍼터링 챔버 내를 공전 및 자전을 함으로써 기판이 플라즈마 영역에의 노출 및 회피를 반복하여, 타깃에서 방출되는 이온 및 중성 입자의 충돌에 의한 기판의 열 축적을 감소시킬 수 있다.
또한, 기판고정부는 열에 의한 선팽창에 대응하기 위하여 그 상부를 고정하지 않음으로써, 마그네트론 스퍼터링에 의한 후막 증착시 발생하여 챔버 내에 축적되는 높은 열로 인해 기판고정부의 열 변형을 방지할 수 있다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
삭제
도 2 및 도 3은 본 발명의 스퍼터링 장치의 개략적인 도면으로서, 진공을 위한 펌프장치, 챔버 내부에 충진하는 불활성 가스의 흡배기 수단, 기타 부수적인 부분은 발명의 설명에 필요한 사항이 아니므로 도시되지 않았으며 그 설명도 생략한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 스퍼터링 장치(200)는 스퍼터링 챔버(210), 스퍼터링 챔버(210)에 마련된 복수 개의 제1 증착원(211-1 ~ 211-11) 및 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)과, 스퍼터링 챔버(210) 내에 기판을 고정시키는 복수 개의 기판고정부(215)와, 왕복이송장치(217)와, 수평이송장치(219)를 포함한다.
도 2의 예에서, 제1 증착원(211-1 ~ 211-11)과 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)은 일정한 간격으로 이격되면서 교번적으로 스퍼터링 챔버(210)의 대향하는 2 개 평면에 장착되어 있다.
제1 증착원(211-1 ~ 211-11)과 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)은 도 1의 마그네트론 스퍼터링 장치의 증착원과 마찬가지로 캐소드(Cathode)로 동작하는 타깃(Target)과, 스퍼터링 챔버(210) 내에 형성되는 플라즈마를 구속하기 위한 마그네트론 등을 당연히 포함한다. 도 3을 참조하면, 제1 증착원(211-1 ~ 211-11)과 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)은 수직방향의 길이가 더 긴 직사각형의 형태를 가지는 타깃이 마련된 예이다.
제1 증착원(211-1 ~ 211-11) 각각은 외부의 직류 전원장치(미도시)에 연결되 어 직류 전원장치(미도시)로부터 직류 전원을 공급받아 동작하여 기판상에 압축 잔류 응력의 특성을 갖는 제1 박막을 형성하고, 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)은 외부의 직류 펄스 또는 교류 전원장치(미도시)에 연결되어 직류 펄스 또는 교류 전원장치(미도시)로부터 직류 펄스 또는 교류 전원을 공급받아 동작하여 기판상에 인장 잔류 응력의 특성을 갖는 제2 박막을 형성한다.
복수 개의 기판고정부(215)는 타깃의 형태에 대응하여 수직방향으로 긴 직사각형의 형태를 가지며, 왕복이송장치(217)에 결합되어 있다. 기판고정부(215)의 상부는 열팽창에 의한 휘어짐을 방지하기 위해 다른 부분과 연결되거나 고정되어 있지 않다. 본 발명의 스퍼터링 장치(200)는 후막 형성을 위해 한번에 수 십 시간 이상의 스퍼터링을 진행하므로, 스퍼터링 챔버(210) 내의 온도가 매우 높이 상승한다. 스퍼터링 챔버(210) 내에 마련된 복수 개의 기판고정부(215)는 이러한 고온에 지속적으로 노출됨에 따른 열팽창이 발생할 수 있다. 이러한 열팽창에 의한 기판고정부(215) 내지 기판(10)의 휘어짐이나 비틀림 등을 방지하기 위해, 각 기판고정부(215)의 상부는 고정하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 복수 개의 기판고정부(215)는 아래에서 설명되는 왕복이송장치(217)에 의해 스퍼터링 챔버(210) 내를 공전 또 자전하게 된다. 이에 따라, 기판(10)이 플라즈마 영역에서의 노출 및 회피를 반복하여, 타깃에서 방출되는 이온 및 중성 입자의 충돌에 의한 기판(10)의 열 축적을 감소시킬 수 있다.
왕복이송장치(217)는 스퍼터링 챔버(210) 아래에 마련된 구동장치(221)에 축 연결되어, 구동장치(221)로부터 회전력을 전달받아 기판고정부(215)의 공전 운동으로 변환함으로써, 스퍼터링 챔버(210)의 내부 공간에서 각각의 기판고정부(215)를 공전(公轉)시킨다. 다시 말해, 왕복이송장치(217)는 도 2에서처럼 제1 증착원(211-1 ~ 211-11)과 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)이 외주를 형성하는 무한궤도상으로 기판고정부(215)를 연속 이송시킨다. 이에 따라, 복수 개의 기판고정부(215)에 장착된 복수 개의 기판(10)이 제1 증착원(211-1 ~ 211-11) 및 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)에 교번적으로 대향되면서 노출되어, 기판(10)에 제1 박막 및 제2 박막이 교번적으로 형성되고 최종적으로 기판(10)에 제1 박막 및 제2 박막에 의한 후막이 형성된다. 다시 말해, 동일한 압력조건에서, 기판(10)이 일정한 속도로 이동하는 것과 연계하여 제1 증착원(211-1 ~ 211-11)이 제1 박막을 형성하고 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)이 제1 박막 위에 제2 박막을 증착하는 과정이 일정 횟수 이상 반복됨으로써 후막이 형성된다.
또한, 왕복이송장치(217)는 공전운동과 함께 복수 개의 기판고정부(215) 각각을 자전(自轉)시킴으로써, 각 복수 개의 기판고정부(215)에 고정된 기판(10)의 양면에 동시에 증착이 이루어지도록 한다. 다시 말해, 왕복이송장치(217)는 기판고정부(215)를 공전시키는 중에, 기판고정부(215) 각각이 각자의 중심축을 기준으로 회전하도록 제어한다. 그 중심축은 도 2에서처럼 공전을 위한 무한궤도 면에 수직이다.
본 발명의 스퍼터링 장치(200)는 스퍼터링 챔버(210)의 일 측에 연접하여 냉각챔버(230)가 마련된다. 고온 상태에서 이루어지는 스퍼터링 공정 후에는 기판을 냉각시키기 위한 냉각공정이 이루어진다. 더군다나, 본 발명의 후막 형성에는 수십 시간이상의 스퍼터링이 수행되므로 냉각공정도 긴 시간이 요구된다. 냉각챔버(230)는 스퍼터링 챔버(210)에서의 스퍼터링 공정 후에 이어지는 기판(10)의 냉각공정을 지연없이 수행하도록 함과 동시에, 스퍼터링 챔버(210)가 스퍼터링된 기판(10)의 냉각과정 없이 다음 기판들에 대한 증착을 바로 수행할 수 있도록 한다. 스퍼터링 챔버(210)와 냉각챔버(230) 사이에는 게이트 밸브(Gate Valve)(250)가 마련되며, 게이트 밸브(250)가 열릴 때, 스퍼터링 챔버(210)와 냉각챔버(230)의 진공도는 동일하게 유지함으로써, 기판(10)이 진공도 차이에 의한 영향을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다.
수평이송장치(219)는 스퍼터링 챔버(210)에서의 증착이 완료된 후 복수 개의 기판고정부(215)를 냉각챔버(230)로 수평 이송시킨다.
게이트 밸브(250)를 통해 스퍼터링 챔버(210)와 냉각챔버(230)가 상호 연결되고, 게이트 밸브(250)를 통해 기판고정부(215)가 수평 이동하는 점을 고려하면, 스퍼터링 챔버(210)와 냉각챔버(230)를 수평면에 평행하게 자른 단면은 도 1과 같이 폭이 좁고 긴 직사각형의 형태를 가지는 것이 바람직하다. 도 2와 같이 대향하는 2개 면에 제1 증착원(211-1 ~ 211-11) 및 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)이 마련되고 대향하는 2개 면을 연결하는 면에 게이트 밸브(250)가 마련되며, 게이트 밸브(250)와 대향되는 면에 새로운 스퍼터링을 위한 기판고정부(215)가 입장할 수 있는 도어(223)가 마련된다. 이러한 스퍼터링 챔버(210)의 형태는 챔버 내부의 불필요한 공간을 최대로 줄임으로써 초기 진공도(Base Pressure)에 도달하는 시간을 최대한 줄이게 되어, 스퍼터링 장치(200)는 상대적으로 용량이 작은 진공펌프 및 흡배기 수단으로도 충분하다.
실시 예에 따라, 본 발명의 스퍼터링 장치(200)는 스퍼터링 챔버(210)내에 종자층 형성부(225)를 더 마련할 수 있다. 도 2의 스퍼터링 장치(200)는 도어(223)에 종자층 형성부(225)가 마련된 예이나 이에 한정되지 아니하며, 스퍼터링 챔 버(210)의 대향하는 면에 제1 증착원(211-1 ~ 211-11) 및 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)과 함께 마련될 수도 있다. 그것은, 종자층 형성부(225)가 제1 증착원(211-1 ~ 211-11) 및 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)과 동시에 동작하는 것이 아니기 때문에 가능하다. 다시 말해, 종자층 형성부(225)에 의해 복수 개의 기판에 종자층이 형성된 다음, 제1 증착원(211-1 ~ 211-11) 및 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)을 이용하여 최종 목적의 후막을 종자층 위에 형성하는 것이다.
실시 예에 따라, 스퍼터링 장치(200)는 스퍼터링 챔버(210)의 진공도를 유지하면서 기판을 스퍼터링 챔버(210)로 입장시키기 위한 별도의 진공챔버를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 도어를 대신하여 다른 게이트 밸브가 마련된다.
이하에서는 본 발명의 스퍼터링 장치(200)의 동작방법을 설명한다. 기판 상에 하나의 박막을 형성하기 위한 스퍼터링에 의한 증착공정은 통상의 스퍼터링 장치와 동일할 수 있다. 따라서, 기판(10)을 기판고정부(215)에 고정시켜 스퍼터링 챔버(210) 내부에 설치한 다음, 배기펌프가 내부 진공도가 초기 진공도에 도달하도록 배기한다. 이후에 증착원이 동작하여 스퍼터링에 의한 박막의 증착이 이루어진다.
도 4는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 장치에 의한 후막이 형성된 기판의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 기판(10) 상에 제1 박막(11, 13, 15)과 제2 박막(12, 14, 16)이 교번적으로 반복 증착되어 있다. 이처럼, 본 발명의 스퍼터링 장치(200)에 의한 후막 형성은 도 4와 같이, 제1 박막(11, 13, 15)과 제2 박막(12, 14, 16)의 교번적인 반복증착에 의해 이루어진다. 또한, 도 4의 예는, 종자층(17)이 제1박막(11)보다 먼저 생성되어, 기판(10)과 제1박막(11) 사이에 형성되어 서로 이종 물질인 기판(10)과 제1 박막(11) 사이의 접착력을 높인 예이다.
이를 위해, 왕복이송장치(217)가 기판고정부(215)를 공전 및 자전시킴에 따라 기판(10)이 제1 증착원(211-1 ~ 211-11)과 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)에 교번적으로 대향되면서, 제1 증착원(211-1 ~ 211-11)에 의한 제1 박막(11, 13, 15)과 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)에 의한 제2 박막(12, 14, 16)이 교번적으로 기판상에 증착된다.
직류 전원에 의해 동작하는 제1 증착원(211-1 ~ 211-11)에 의해 타깃으로부터 스퍼링된 입자가 증착하여 형성되는 제1 박막(11, 13, 15)은, 압축 잔류 응력의 특성을 갖게 된다. 직류 전원에 의해 형성되는 플라즈마는 직류 펄스 또는 교류 전원에 의한 플라즈마보다 상대적으로 낮은 에너지 및 작은 이온 선속(線束, Flux)을 가지게 됨으로써, 제1타깃으로부터 스퍼터링된 입자도 낮은 운동 에너지와 선속을 가지게 된다. 이런 낮은 에너지 입자가 기판(10)에 증착되면, 압축 잔류 응력을 갖는 제1 박막(11, 13, 15)이 형성된다. 압축 응력은 대략 -10 GPa 내지 -0.0001 GPa(기가 파스칼)의 범위 내에서 제어될 수 있다. 이를 위해, 직류 플라즈마에 의해 스퍼터링된 입자의 에너지 E가 5 eV 미만이도록 외부의 직류 전원장치(미도시)의 직류 전원을 제어하는 것이 바람직하다.
직류 펄스 또는 교류 전원에 의해 동작하는 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)에 의해 제2타깃으로부터 스퍼링된 입자가 증착하여 형성되는 제2 박막(12, 14, 16)은, 인장 잔류 응력의 특성을 갖게 된다. 직류 펄스 전원에 의해 형성되는 플라즈마는 직류 플라즈마에 비해 상대적으로 높은 에너지 및 큰 이온 선속을 가지게 됨으로써, 제2타깃으로부터 스퍼터링된 입자도 높은 에너지와 선속을 가지게 된다. 이런 입자가 제1 박막(11, 13, 15)에 증착되면서 인장 잔류 응력을 갖는 제2 박막(12, 14, 16)을 형성하게 된다. 제2 박막(12, 14, 16)이 가지는 인장 응력은 대략 0.0001 GPa 내지 10 GPa 의 범위 내에서 제어될 수 있다. 이를 위해, 직류 펄스(또는 교류) 플라즈마에 의해 스퍼터링된 입자의 에너지 E가 다음의 수학식 1을 만족하도록, 직류 펄스(또는 교류) 전원장치의 직류 펄스(또는 교류) 전원을 제어하는 것이 바람직하다.
제2 증착원(213-1 ~ 213-11)을 위한 전원이 직류 펄스 전원인 경우, 직류 펄스 전원의 제어는 그 전압의 크기, 듀티 사이클, 주파수 중 어느 하나를 제어하는 것에 해당한다.
도 5는 서로 다른 듀티 사이클을 가지는 직류 펄스 전압에서의 스퍼터링된 이온 입자의 선속을 촬영한 사진으로서, 직류 펄스 전압의 듀티 사이클(Duty Cycle)이 30 %인 상태에서 발생한 스퍼터링된 입자의 선속이 듀티 사이클이 50%인 상태에서 발생한 입자의 그것보다 큼을 알 수 있다. 결국, 듀티 사이클이 100%가 되는 직류 전원보다 직류 펄스 전압에서의 스퍼터링된 입자의 선속이 훨씬 큼을 알 수 있다. 마찬가지로, 도 6은 서로 다른 듀티 사이클을 가지는 직류 펄스 전압에서의 스퍼터링된 입자의 에너지를 측정한 그래프로서, 직류 전원보다 직류 펄스 전압에서의 스퍼터링된 입자의 에너지가 훨씬 큼을 알 수 있다.
따라서 서로 대비되어 상쇄되는 제1 박막(11, 13, 15)의 압축 잔류응력 값과 제2 박막(12, 14, 16)의 인장 잔류응력 값, 또는 그 응력 값을 위한 직류 전원장치(미도시) 또는 직류 펄스/교류 전원장치(미도시)의 제어변수는 실험적으로 구해질 수 있다.
제1 박막(11, 13, 15)의 압축 잔류응력은 제2 박막(12, 14, 16)의 인장 잔류응력에 의해 전체 또는 일부 상쇄된다. 이러한 제1 박막(11, 13, 15)과 제2 박막(12, 14, 16)은 그 응력이 서로 상쇄되도록 교번적으로 반복 형성됨으로써, 그 응력이 전체적으로 제어되는 후막이 형성된다. 도 7은 본 발명의 방법에 의해 제조된 세라믹 인쇄회로기판의 원판의 단면사진으로서, 산화알루미늄(Al2O3)의 접착층 위에 150 ㎛ 두께의 고밀도 전도층 후막이 증착되어 있음을 알 수 있다.
이상에서, 제1 박막(11, 13, 15)과 제2 박막(12, 14, 16)은 동일 물질로 형성되는 예를 설명하고 있으나, 제1 박막(11, 13, 15)과 제2 박막(12, 14, 16)이 서로 이종 물질이어도 가능하다. 이러한 경우, 제1 박막(11, 13, 15) 물질과 제2 박막(12, 14, 16) 물질 자체에 의한 응력을 고려하여, 제1 증착원(211-1 ~ 211-11) 및 제2 증착원(213-1 ~ 213-11)에 의해 스퍼터링된 입자의 에너지 E가 결정될 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 종래의 마그네트론 스터터링 장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드형 마그네트론 스퍼터링 장치의 구조를 개략적으로 도시한 평면도,
도 3은 도 2의 마그네트론 스퍼터링 장치의 정면도,
도 4는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 장치에 의한 후막이 형성된 기판의 단면도,
도 5는 서로 다른 듀티 사이클을 가지는 직류 펄스 전압에서의 스퍼터링된 이온 입자의 선속을 촬영한 사진,
도 6은 서로 다른 듀티 사이클을 가지는 직류 펄스 전압에서의 스퍼터링된 입자의 에너지를 측정한 그래프, 그리고
도 7은 본 발명의 방법에 의해 제조된 세라믹 인쇄회로기판의 원판의 단면사진이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210: 세라믹 기판 230: 제1 메탈 층
250: 제2 메탈 층 270: 제1-1 메탈 층
290: 제2-1 메탈 층 291: 제2-2 메탈 층
Claims (7)
- 스퍼터링 챔버;상기 스퍼터링 챔버에 장착되며, 직류전원을 공급받아 직류 플라즈마를 형성하여 스퍼터링하고 증착하는 복수의 제1 증착원;상기 스퍼터링 챔버에 상기 제1 증착원과 교번적으로 상호 이격되면서 장착되고, 직류 펄스 또는 교류전원을 공급받아 직류 펄스 또는 교류 플라즈마를 형성하여 스퍼터링하고 증착하는 복수의 제2 증착원;증착이 수행될 기판이 고정되는 복수 개의 기판고정부; 및상기 복수의 제1 증착원과 제2 증착원이 외주를 형성하는 무한궤도상으로 상기 복수 개의 기판고정부를 연속 이송시킴으로써, 상기 기판이 상기 복수 개의 제1 증착원 및 제2 증착원을 교번적으로 대향하도록 하는 왕복이송장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 제1항에 있어서,상기 복수의 제1 증착원 및 제2 증착원은 상기 스퍼터링 챔버를 형성하는 2개의 대향하는 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 제2항에 있어서,상기 스퍼터링 챔버에 연결된 냉각챔버;상기 냉각챔버와 상기 스퍼터링 챔버 사이를 개폐하는 게이트 밸브; 및상기 스퍼터링 챔버에서의 증착이 완료된 후 상기 복수 개의 기판고정부를 상기 냉각챔버로 이송시키는 수평이송장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 제2항에 있어서,상기 스퍼터링 챔버의 2 개의 대향하는 면을 연결하는 일 면에 마련되어, 제1 증착원 및 제2 증착원에 의해 증착되는 물질과 기판 사이의 접착력을 높이는 물질을 스퍼터링하고 증착하는 종자층 형성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 제1항에 있어서,상기 왕복이송장치는 상기 복수 개의 기판고정부를 상기 무한궤도상으로 연속 이송시키는 중에, 상기 복수 개의 기판고정부 각각이 상기 무한궤도면에 수직한 각자의 중심축을 기준으로 회전하도록 함으로써, 상기 기판의 양면 증착을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1 증착원에 공급되는 직류전원은 상기 제1 증착원에 의해 생성되는 직류 플라즈마에 의해 스퍼터링된 입자의 에너지가 5eV 미만이도록 제어되고,상기 제2 증착원에 공급되는 직류 펄스 또는 교류전원은 상기 제2 증착원에 의해 생성되는 직류 펄스 또는 교류 플라즈마에 의해 스퍼터링된 입자의 에너지가 5eV 이상이면서 100eV 이하이도록 제어되는 것을 특징으로 하는 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치.
- 제1항에 있어서,상기 복수 개의 기판고정부 각각의 하부는 상기 왕복이송장치에 연결되고,상기 복수 개의 기판고정부 각각의 상부는 고정되지 않음으로써, 상기 스퍼터링 챔버 내부의 고온에 따른 열팽창에 의한 상기 복수 개의 기판고정부의 휘어짐을 방지하는 것을 특징으로 하는 후막 증착용 마그네트론 스퍼터링 장치.
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