KR102347636B1 - 균일한 스퍼터링을 위한 스퍼터 시스템 - Google Patents

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Abstract

기재(111) 상에 코팅을 도포하기 위한 스퍼터 시스템(100)이 설명된다. 스퍼터 시스템은 단일 코팅의 연대적 스퍼터링을 위한 적어도 2개의 원통형 스퍼터 유닛(125)을 포함한다. 각각의 스퍼터 유닛(125)은 세장형 자석 구성을 포함하고, 적어도 하나의 세장형 자석 구성은 그러한 세장형 자석 구성의 길이방향을 따라 복수의 자석 구조물(140) 및 자석 구조물 제어 시스템(150)을 포함한다. 스퍼터 표적(121)이 스퍼터 유닛 상에 장착되어 있는 동안, 자석 구조물 제어 시스템(150)에 의해서 적어도 하나의 자석 구조물(140)의 위치 및/또는 형상이 조정될 수 있다.

Description

균일한 스퍼터링을 위한 스퍼터 시스템{SPUTTER SYSTEM FOR UNIFORM SPUTTERING}
본 발명은 일반적으로 코팅을 도포하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 기재 상의 침착된(deposited) 코팅의 매개변수의 균질성을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
평판 디스플레이 기술(LCD 또는 OLED 기술을 기반으로 하는 TFT)을 포함한, 많은 수의 적용예를 위해서, 하나 이상의 코팅을 구비하는 기재가 이용된다. 그러한 생성물은 예를 들어 스퍼터링에 의해서 기재 상에 코팅을 침착시키는 것에 의해서 생성될 수 있다. 이러한 생성물의 생산을 효과적인 방식으로 달성하기 위해서, 전형적으로 스퍼터링이 큰 기재 상에서 실시되고, 그러한 기재는 그 후에 선택적으로 분할될 수 있다. 전형적으로, 2가지 해결책이 스퍼터링을 위해서 이용된다: 인-라인(in-line) 침착 시스템에서와 같이, 침착이 연속적인 또는 준-연속적인 방식으로 실시되고, 그에 의해서 기재가 스퍼터 표적에 대해서 이동된다. 또는, 기재가 스퍼터 표적에 대해서 실질적으로 정지상태인 동안에 침착이 발생된다. 후자의 경우에, 큰 스퍼터 표적 면적을 가지는 침착 시스템, 즉, 스퍼터 표적 면적이 기재의 면적과 유사하거나 그보다 큰 치수를 가지는 시스템이 전형적으로 이용된다.
스퍼터링된 생성물 및 상응하는 최종 생성물의 품질이 특히 결함의 수에 의해서 그리고 도포된 층의 특정 매개변수의 균질성에 의해서 결정된다.
스퍼터링 프로세스 중의 입자의 존재는 결함의 중요 발생원이 되는 것으로 밝혀졌다. 기재가 실질적으로 정지상태인 스퍼터 프로세스에서 보다 기재가 이동되는 스퍼터 프로세스에서, 결함을 유도하는 입자의 수가 더 많다는 것을 테스트로 확인하였다. 그에 따라, 이동하는 기재의 이용은 입자의 발생원이 되고, 그러한 입자가 기재 내에서 유지되고 그에 따라 침착된 코팅을 교란시킨다. 결과적으로, 본 발명에서, 실질적으로 정지상태인 기재가 이용되는 침착 시스템에 대해서 초점을 맞춘다.
전술한 바와 같이, 제2의 중요 양태는 침착된 층의 균질성이다. 침착된 층의 하나 이상의 매개변수의 변동이 최종 생성물, 예를 들어 평판 디스플레이의 최적-이하의 성능(sub-optimal performance) 및 가변적 품질을 초래할 수 있다. 결과적으로, 침착 층의 균질성에 대해서 상당한 요건이 부여된다.
침착된 층의 하나 이상의 매개변수의 여러 가지 유형의 변동이 발생될 수 있다.
매개변수의, 예를 들어 코팅 두께의 변동이 일 방향으로 체계적으로 증가 또는 감소될 수 있다. 이러한 체계적인 변동은 전형적으로 다항적 변동(polynomial variations) 또는 주기적 변동으로 분할될 수 있다. 큰 스퍼터 표적 면적을 생성하기 위해서 서로의 옆에 평행하게 배치된 많은 수의 개별적인 스퍼터 표적이 이용될 때, 예를 들어, 주기적 변동이 특별하게 유도될 수 있다. 복수의 표적에 대한 기재의 위치에 따라서, 상이한 재료 플럭스가 스퍼터링 프로세스 중에 발생될 수 있다.
몇몇 스퍼터 표적에 걸친 일 방향을 따른 주기적인 변동에 더하여, 다른 전형적 재료 플럭스의 변동이 또한 발생될 수 있다. 세장형의 스퍼터 표적의 단부 근처에서, 재료 플럭스는 전형적으로 스퍼터 표적의 침식 프로파일을 따른 다른 위치에서의 재료 플럭스와 상이하다.
복수의 스퍼터 표적이 서로의 옆에 평행하게 배치되는 시스템에서, 스퍼터 효율의 보다 특징적인 변동이 공통 스퍼터 표적 표면의 특정 모서리에서 발생된다. 이러한 변동은, 이러한 구체적인 구성에서 발생되는 물리적 프로세스에 의해서 유발된다. 이러한 변동의 발생은, 침착된 코팅의 하나 이상의 매개변수의 결과적인 변동이 1-차원적이지 않고 통상적으로 2-차원적이고, 그에 따라 종종 제어하기가 보다 더 어렵다는 사실을 초래한다.
그에 따라, 코팅의 하나 이상의 매개변수의 균질성의 결여는, 사용된 스퍼터링 가스(아르곤 또는 반응성 가스)의 불균일한 부분적 압력, 불균일한 자기장 분포, 불균일한 전기장의 분포, (예를 들어, 형태적으로 및/또는 조성적으로) 불균일한 스퍼터 표적 표면, 및/또는 기재가 실질적으로 정지상태인 스퍼터링 침착 시스템 내에 고유하게 존재하는 물리적 프로세스에 의해서 유발될 수 있다.
균질성의 변동을 감소 또는 방지하기 위한 여러 가지 기술이 이미 종래 기술에서 제시되었다. 이러한 기술은:
- 균질한 침착을 도입하기 위해서, 작은 국소적인 변동을 여과하여 제거하기 위해 자석 및/또는 기재의 작은 운동을 도입하는 것,
- 예를 들어, 각각의 개별적인 스퍼터 표적과 기재 사이의 거리를 조정하는 것에 의해서 및/또는 스퍼터 표적별 전력을 개별적으로 조정하는 것에 의해서, 침착된 층의 보다 최적인 분포가 얻어지도록, 스퍼터 침착 시스템의 최적의 기계적 위치/배향을 이용하는 것,
- 길이방향으로 코팅의 균일한 두께를 획득하도록 가스 분포를 조정하는 것을 포함한다. 그러나, 이로 인해서, 상이한 조성을 가지는 층들의 형성이 발생될 수 있다.
제시된 해결책의 대부분은 단일 방향으로 코팅 매개변수의 변동을 보상할 수 있으나, 2차원적인 보상은 불가능하거나 거의 불가능하다.
종래 기술의 하나의 해결책은, 자석 구성의 매트릭스를 각각 개별적으로 제어할 수 있게 하는, 기저의 자석 구조물의 2-차원적인 매트릭스-제어형 조절(matrix-controlled regulation)을 가지는 큰 평면형 스퍼터 표적의 이용을 제시한다. 그러나, 그러한 자석 구성의 2-차원적인 매트릭스를 제어하는 것은 복잡한 조정을 필요로 하여, 침착 기술의 효율을 떨어뜨린다.
기재 상에 균질한 코팅을 스퍼터링하기 위한, 특히 큰 2-차원적인 균일성을 가지는 코팅을 스퍼터링하기 위한 효율적인 스퍼터 침착 시스템 및 효율적인 방법이 여전히 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 2D 기재 위에서 코팅의 균질성을 조정할 수 있게 하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적은 본 발명에 따른 장치, 시스템 및/또는 방법에 의해서 달성된다.
본 발명은 기재 상에 코팅을 침착하기 위한 스퍼터링 시스템에 관한 것으로서, 스퍼터 시스템은: 코팅의 도포 중에 기재가 실질적으로 정지상태가 되도록, 기재가 상부에 배치될 수 있는, 기재 홀더,
단일의, 예를 들어 하나의 그리고 동일한 코팅의 연대적 스퍼터링(joint sputtering)을 위한 적어도 2개의 원통형 스퍼터 유닛을 포함하고, 각각의 스퍼터 유닛이 세장형 자석 구성을 포함하고,
적어도 하나의 세장형 자석 구성이 세장형 자석 구성의 길이방향을 따라서 복수의 자석 구조물 및 자석 구조물 제어 시스템을 포함하고;
스퍼터링되는 코팅의 균질성에 영향을 미치기 위해서, 스퍼터 표적이 스퍼터 유닛 상에 장착되어 있는 동안, 자석 구조물 제어 시스템에 의해서 적어도 하나의 자석 구조물의 위치 및/또는 형상이 제어될 수 있다.
자석 구조물이 자석 어레이일 수 있다. 여러 자석 구조물이 전형적으로 서로의 옆에 위치되고, 그에 따라 그들이 세장형 자석 구성을 형성한다. 그에 따라, 세장형 자석 구성은, 스퍼터 표적의 길이에 걸쳐 연장되는 몇 개의 상호 인접하는 자석 구조물로 전형적으로 이루어질 수 있다. 코팅의 매개변수의 균질성의 변동이, 코팅의 해당 매개변수의 평균 값의 20% 미만 또는 심지어 10% 미만 또는 심지어 5% 보다 작은 값 미만으로 이루어질 수 있다는 것이 본 발명의 실시예의 장점이다. 그러한 매개변수가 두께, 비저항, 코팅의 전기적 또는 광학적 성질을 특징화하는 매개변수, 등일 수 있다. 본 발명의 실시예의 장점은 또한, 기재가 스퍼터 시스템에 대해서 고정적으로 배치될 때 이러한 것이 또한 가능하다는 것이다. 무엇 보다도, 기재가 이동되는 스퍼터 시스템에서, 코팅의 오염 위험이 증가된다. 스퍼터링 중에, 기재 상에서의 표적 재료의 침착율이 국소적으로 변경될 수 있다. 또한, 기재 위의 여러 방향들을 따른 고유의 침착율의 차이가 또한 전형적으로 존재한다. 그에 따라, 본 발명의 실시예의 장점은, 자석 구성의, 또는 복수의 자석 구성의 자석 구조물들이 서로 독립적으로 배치될 수 있다는 것, 그리고 그 자석 구조물들이, 사용 중에, 즉 스퍼터 표적이 장착되었을 때, 동작될 수 있다는 것이다. 자기적 구성이 원거리에서 제어될 수 있다. 그러한 원거리 제어는, 스퍼터 시스템이 동작 중인 동안에 및/또는 스퍼터 시스템이 진공하에 있는 동안에, 침착율을 수정할 수 있게 한다. 이는, 코팅기의 증가되는 오염 및/또는 (침식으로 인한) 스퍼터 표적의 두께 변화를 고려할 수 있게 한다. 자기적 구조물을 조정하기 위해서 스퍼터 표적을 제거할 필요가 없다는 것이 본 발명의 실시예의 장점이다. 이는 전형적으로 시간 상의 이득을 초래한다. 세장형 자석 구성의 적어도 일부가 그러한 세장형 자석 구성의 길이 방향을 따라 복수의 자석 구조물 및 자석 구조물 제어 시스템을 포함할 수 있고, 그에 의해서 자석 구조물 제어 시스템에 의해서, 원격적으로, 자석 구조물의 일부의 위치 및 형상이 제어될 수 있다. 본 발명의 실시예의 장점은, 침착된 층의 균질성의 정확한 제어가 가능하다는 것이다.
원통형 스퍼터 유닛들이 서로에 대해서 실질적으로 평행하게 배향될 수 있다.
기재가 기재 홀더 내에 배치될 때, 스퍼터 유닛의 적어도 하나의 세장형 자석 구성의 자기 축이 기재에 평행하게 구성될 수 있다.
세장형 자석 구성의 자석 구조물의 위치 및/또는 형상의 개별적인 조정의 영향이 세장형 자석 구성의 길이의 일부분(fraction)에 걸친 자기장 벡터에서만 감지될 수 있다.
본 발명의 실시예의 장점은, 자기장의 국소적인 조정이 스퍼터 표적의 이웃하는 부분 또는 이웃하는 스퍼터 표적에 대해서 제한된 영향만을 미친다는 것이다. 대조적으로, 자기장의 국소적인 조정은 국소적인 자기장 벡터에 상당한 영향을 미친다. 이는, 기재 상의 표적 재료의 재료 플럭스 벡터를 국소적으로 조정할 수 있게 한다. "국소적으로"는, 이러한 경우에, 세장형 자석 구성의 길이의 기껏해야 절반인 길이에 걸친다는 것을 의미한다. 본 발명의 실시예에 따라서, 물리적 변화가 플러스 또는 마이너스 40% 만큼 변화되는 방식으로, 필드 강도(field strength)가 변경될 수 있다.
상응하는 자석 구조물의 위치를 조정하도록, 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템이 구성될 수 있다.
상응하는 자석 구조물을 세장형 자석 구성의 길이방향 축과 평행한 회전 축 주위로 회전시키는 것에 의해서 상응하는 자석 구조물의 위치를 조정하도록 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템이 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예의 장점은, 자석 구조물을 회전시키는 것에 의해서, 횡방향을 따른 코팅 두께의 주기적인 변경이 감소될 수 있다는 것이다. 본 발명의 실시예의 장점은, 표적 재료의 침착율이 국소적으로 그리고 연속적으로 조정될 수 있다는 것이다. 이는, 너무 많은 표적 재료가 코팅 내에 침착될 수도 있는 위치에서 침착율을 감소시킬 수 있게 하고, 충분치 않은 표적 재료가 코팅 내에 침착될 수도 있는 위치에서 침착율을 증가시킬 수 있게 한다.
자석 구조물을 편이시키는 것(shifting)에 의해서 자석 구조물의 위치를 조정하도록, 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템이 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 자석 구조물의 부분들이 또한 서로에 대해서 이동될 수 있다. 이는, 그러한 이동이 불가능한 경우와 비교하여, 자기장을 수정하기 위한 보다 큰 자유도를 생성한다. 본 발명의 실시예의 장점은, 자석 구조물에 의해서 유도된, 자기장 벡터를 조정하기 위한 보다 큰 자유도가 존재한다는 것이다.
상응하는 자석 구조물의 형상을 조정하도록, 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템이 구성될 수 있다.
상응하는 자석 구조물의 일부 만을 편이시키는 것에 의해서 상응하는 자석 구조물의 형상을 조정하도록, 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템이 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예의 장점은, 자기장 벡터의 크기 및 방향 또는 배향 모두가 조정될 수 있다는 것이다. 본 발명의 실시예의 장점은, 세장형 자석 구성의 길이방향을 따라서 그리고 상이한 세장형 자석 구성들 사이에서, 자기장 벡터의 크기 및 방향 또는 배향이 조정될 수 있다는 것이다. 이는, 각각의 개별적인 자석 구성의 길이방향을 따른 그리고 상이한 자석 구성들을 횡단하는 방향을 따른 침착율의 신속하고 용이한 조정을 가능하게 한다.
상응하는 자석 구조물을 세장형 자석 구성의 길이방향 축과 평행한 회전 축 주위로 회전시키는 것에 의해서 자석 구조물의 형상을 조정하도록 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템이 구성될 수 있다.
상응하는 자석 구조물의 상이한 부분들을 세장형 자석 구성의 길이방향 축과 평행한 회전 축 주위로 상이하게 회전시키는 것에 의해서 자석 구조물의 형상을 조정하도록 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템이 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예의 장점은, 기재에 수직이고 회전-축을 포함하는 가상의 평면 내의 자기장 강도가, 하나의 자석 구조물의 2개의 부분을 가상의 평면으로부터 멀리 회전시키는 것에 의해서 감소될 수 있다는 것이다. 이러한 방식으로, 가상 평면의 위치에서 기재 상에 두꺼운 코팅이 생성되는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 실시예의 장점은, 코팅의 국소적인 두꺼워짐을 방지하기 위해서 자석 구조물의 부분들의 배향을 조정하기 위해 스퍼터링을 중단시킬 필요가 없다는 것이다.
원통형 스퍼터 유닛은, 원통체 축의 길이방향을 따라 연장되는 원통형 공동을 구비하는 원통형 스퍼터 표적을 포함할 수 있고, 그러한 원통형 공동에 세장형 자석 구성이 배치될 수 있다.
하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템이 모터 및 내장형 전자장치를 포함할 수 있다. 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템이 또한 위치 결정을 위한 센서를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예의 장점은, 자석 구성의 배치가 원거리로부터 구성될 수 있는 구성요소에 의해서 달성될 수 있다는 것이다. 그에 따라, 자석 구성의 배치를 조정하기 위해서 스퍼터 프로세스를 중단하거나, 스퍼터 시스템을 개방하거나, 스퍼터 표적을 제거할 필요가 없다.
하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템이 또한 모터의 운동을 상응하는 자석 구조물의 병진 운동(translation movement) 및/또는 회전 운동으로 변환하기 위한 액추에이터를 포함할 수 있다.
스퍼터 시스템은 복수의 세장형 자석 구성 내에서 자석 구조물 제어 시스템을 제어하기 위한 제어기를 포함할 수 있고, 그러한 제어기는, 하나의 자석 구성으로부터의 요소를 제어할 때, 하나 이상의 다른 자석 구성으로부터의 요소의 제어를 또한 고려하도록 구성된다.
각각의 세장형 자석 구성은 복수의 자석 구조물을 제어하기 위해서 복수의 자석 구조물 제어 시스템을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예의 장점은, 여러 자석 배치 시스템을 구동하는데 있어서, 자석 격실당 하나의 제어 유닛으로 충분하다는 것이다. 스퍼터 시스템이 또한 중앙 제어 유닛을 포함할 수 있고, 그에 의해서 중앙 제어 유닛이 제어 유닛의 각각에 동작적으로 연결된다. 본 발명의 일부 실시예의 장점은, 모든 자석 배치 시스템이 단일의 중앙 제어 유닛을 통해서 제어될 수 있다는 것이다. 이는, 스퍼터 프로세스의 연속적인 중앙 조정을 가능하게 한다.
스퍼터 시스템은, 코팅 위의 상이한 방향들을 따른 복수의 위치 상의 스퍼터링된 코팅의 특별한 특성을 모니터링하기 위한 모니터링 시스템을 포함할 수 있다.
모니터링 시스템이 피드백 루프에서 제어기에 연결될 수 있고, 그에 따라 제어기가 측정된 매개변수 값의 함수로서 제어를 조정할 수 있다.
코팅 위에서 적어도 2개의 상이한 차원을 따라 스퍼터링된 코팅의 균질성에 영향을 미치기 위해서, 자석 구조물 제어 시스템에 의해서 적어도 하나의 자석 구조물의 위치 및/또는 형상이 제어될 수 있다.
본 발명은 또한 기재 상에 코팅을 스퍼터링하기 위한 방법에 관한 것으로서, 스퍼터 방법은:
- 스퍼터링된 코팅의 균질성에 영향을 미치기 위해서, 스퍼터 표적이 스퍼터 유닛 상에 장착되어 있는 동안, 적어도 하나의 자석 구조물의 위치 및/또는 형상을 조정하는 것에 의해서, 적어도 2개의 원통형 스퍼터 유닛을 포함하는 시스템 내의 원통형 스퍼터 유닛의 적어도 하나의 세장형 자석 구성의 복수의 자석 구조물을 조정하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시예의 장점은, 자석 구성의 위치가 스퍼터링 중에 조정될 수 있다는 것이다. 무엇 보다도, 이는, 기재 상의 스퍼터 재료의 균일한 코팅을 획득할 수 있게 한다.
그러한 방법은 스퍼터링된 코팅 위의 복수의 위치에서의 코팅의 매개변수의 균질성을 모니터링하는 단계, 및 코팅의 측정된 매개변수의 함수로서 복수의 자석 구조물을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 특별한 그리고 바람직한 양태가 첨부된 종속항 및 독립항에 기재되어 있다. 적절하게 그리고 청구항에서 단순히 명시적으로 기재된 것과 달리, 종속항으로부터의 특징이 독립항의 특징과 그리고 다른 종속항의 특징과 조합될 수 있다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 양태가 이하에서 설명된 실시예(들)를 참조할 때 명확해지고 명료해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터 시스템의 실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 자석 구조물의 구성의 길이방향에 수직인 평면 내의 횡단면의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 자석 구조물의 구성의 가능한 회전의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 서로 독립적으로 이동될 수 있는 복수의 하위-구성으로 이루어진 자석 구조물의 구성의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 복수의 하위-구성으로 이루어진 자석 구조물의 구성의 2개의 축 주위의 가능한 회전의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 복수의 하위-구성으로 이루어진 자석 구조물의 구성의 하나의 회전-축 주위의 가능한 회전의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 복수의 하위-구성으로 이루어진 자석 구조물의 구성의 하나의 회전-축 주위의 가능한 회전의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 서로 독립적으로 이동될 수 있는 복수의 하위-구성으로 이루어진 자석 구조물의 구성의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 다른 하위-구성에 대한 자석 구조물의 구성의 하위-구성의 가능한 변위의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터 시스템의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자석 배치 시스템의 3D-도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 상이한 단계들의 순서를 도시한다.
도면은 단지 개략적인 것이고 비제한적인 것이다. 도면에서, 설명 목적을 위해서, 일부 요소의 크기가 과장되어 있을 수 있고 실제 축척으로 도시되지 않았을 수 있다.
청구범위 내의 임의의 인용 부호가 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 상이한 도면들에서, 동일한 참조 부호가 동일한 또는 유사한 요소를 지칭한다.
특별한 실시예와 관련하여 그리고 특정 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 것이나, 본 발명은 그러한 것으로 제한되지 않고 청구범위에 의해서만 제한된다. 포함되고 본원에서 설명된 도면은 개략적인 것이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 도면에서, 설명 목적을 위해서, 일부 요소의 크기가 과장되어 있을 수 있고, 그에 따라, 실제 축척으로 도시되지 않았을 수 있다. 치수 및 상대적인 치수가 본 발명의 실시를 위한 실제 구현예에 상응하지 않는다.
또한, 상세한 설명 및 청구항에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 유사한 요소들 사이를 구분하기 위해서 사용된 것이고, 시간적인, 공간적인, 순위적인 또는 임의의 다른 방식의 순서를 반드시 설명하기 위한 것은 아니다. 그렇게 사용된 용어가 적절한 상황하에서 상호 교환될 수 있다는 것 그리고 본원에서 설명된 본 발명의 실시예가 본원에서 설명된 또는 도시된 것과 다른 순서로 동작될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 상세한 설명 및 청구항에서 상단, 하단, 위, 및 전방 등과 같은 용어는 설명 목적을 위해서 사용된 것이고 상대적인 위치를 반드시 설명하는 것은 아니다. 그렇게 사용된 용어가 적절한 상황하에서 상호 교환될 수 있다는 것 그리고 본원에서 설명된 본 발명의 실시예가 본원에서 설명된 또는 도시된 것과 다른 배향으로 동작될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
청구항에서 사용된 "포함하는"이라는 용어가 그 이후에 나열된 수단으로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하고; 그러한 용어는 다른 요소나 단계를 배제하지 않는다. 그에 따라, 이는 언급된 바와 같은 기술된 특징, 정수, 단계, 또는 구성요소의 존재를 구체화하는 것으로, 그러나 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계 또는 구성요소, 또는 그 그룹의 존재나 부가를 배제하지 않는 것으로 해석될 수 있을 것이다. 그에 따라, "A 및 B를 포함하는 장치"의 표면의 범위는 구성요소 A 및 B 만으로 이루어진 장치로 제한되지 않아야 한다. 이는, 본 발명과 관련하여, 장치의 유일한 관련 구성요소가 A 및 B라는 것을 의미한다.
본 명세서 전반을 통한 "일 실시예" 또는 "실시예"라는 언급은, 실시예와 관련하여 설명된 특별한 특징, 구조, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세서 전반의 여러 장소에서의 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구의 출현 모두가 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니나, 동일한 실시예를 언급할 수도 있을 것이다. 또한, 본 개시 내용으로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있는 바와 같이, 하나 이상의 실시예에서, 특별한 특징, 구조, 또는 특성이 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있을 것이다.
유사하게, 본 발명의 예시적인 실시예에 관한 설명에서, 개시 내용의 간소화 및 여러 가지 본 발명의 양태 중 하나 이상의 이해를 돕기 위한 목적으로, 발명의 여러 가지 특징이 종종 단일 실시예, 도면 또는 그 설명 내에서 함께 그룹화된다는 것을 이해하여야 할 것이다. 그러나, 이러한 개시 내용의 방법은, 청구된 발명이 각각의 청구항에서 명시적으로 인용된 것 보다 많은 특징부를 요구하기 위한 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않는다. 오히려, 이하의 청구항이 반영하는 바와 같이, 하나의 전술된 실시예의 모든 특징부 보다 적은 발명의 양태가 존재한다. 그에 따라, 구체적인 설명에 후속되는 청구항은 이에 의해서 이러한 구체적인 설명 내로 명백하게 통합되고, 각각의 청구항은 본 발명의 별개의 실시예로서 자체적으로 존립한다.
또한, 본원에서 설명된 일부 실시예가 일부 특징을 포함하나 다른 실시예에 포함된 다른 특징은 포함하지 않지만, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 상이한 실시예들의 특징들의 조합이 본 발명의 범위 내에 포함되고, 상이한 실시예를 형성한다. 예를 들어, 이하의 청구항에서, 청구된 실시예들 중 임의의 실시예들이 임의의 조합으로 이용될 수 있다.
본원에서 제공된 설명에서, 수 많은 구체적인 상세 내용이 기술된다. 그러나, 본 발명의 실시예가 이러한 구체적인 상세 내용이 없이도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 다른 경우에, 본 발명을 불필요하게 불명확하게 하지 않도록, 주지의 방법, 과정 및 기술을 구체적으로 설명하지 않았다.
제1 양태에서, 본 발명은 기재 상에 코팅을 도포하기 위한 스퍼터 시스템에 관한 것이다. 그에 의해서, 스퍼터 시스템은, 코팅의 도포 중에 기재가 실질적으로 정지상태가 되도록, 기재가 배치될 수 있는, 예를 들어 상부에 배치될 수 있는 기재 홀더를 전형적으로 포함한다. 본 발명에서, "실질적으로 정지상태인 기재"에 대한 언급이 있는 경우에, 이는 기재의 평균 위치가 스퍼터 프로세스 중에 일정하게 유지된다는 것을 의미한다. 예를 들어 보다 균일한 코팅의 침착을 얻기 위한 부가적인 작용으로서의, 기재의 작은 위치 변동이 또한, 기재가 실질적으로 정지상태라는 정의에 포함된다. 연속적인 인-라인 침착 시스템에서 전형적으로 이용되는 바와 같은 기재의 운동은 실질적으로 정지상태인 기재에 관한 규정에 포함되지 않는데, 이는, 이러한 경우에, 기재가 2개의 상이한 시간적 순간들에서 스퍼터 공급원에 대해서 동일한 위치에 있지 않을 것이기 때문이다. 동일한 것이, 시간에 걸친 기재의 전반적인 운동이 존재하는 기재의 운동에 대해서 적용된다. 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터 시스템은 적어도 2개의 원통형 스퍼터 유닛을 더 포함한다. 바람직한 실시예에서, 스퍼터 시스템은, 서로의 옆에 밀접하게 배치된, 평행한 원통형 스퍼터 유닛의 세트를 포함한다. 그에 의해서, 각각의 스퍼터 유닛이 세장형 자석 구성을 포함한다. 세장형 자석 구성의 길이방향을 따른 축들 모두가 기재로부터 동일한 거리에 위치되거나, 다른 실시예에서, 기재에 대해서 상이한 거리를 가질 수 있다. 심지어 단일 세장형 자석 구성의 축이 기재에 대해서 일정한 거리를 가질 필요가 없고, 다시 말해서, 세장형 자석 구성이 기재에 의해서 형성되는 평면에 대해서 경사질 수 있다.
적어도 하나의 세장형 자석 구성이 세장형 자석 구성의 길이방향을 따라서 복수의 자석 구조물 및 자석 구조물 제어 시스템을 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 스퍼터 표적이 스퍼터 유닛 상에 장착되어 있는 동안, 자석 구조물 제어 시스템에 의해서 적어도 하나의 자석 구조물의 위치 및/또는 형상이 조정될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 복수의 세장형 자석 구성의 자석 구조물들의 위치 및/또는 형상이 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 자석 구조물들의 위치 및/또는 형상이 원격적으로 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 이는, 스퍼터 유닛을 위한 수냉부가 연결되어 있는 동안에도, 냉각 시스템이 동작되고 냉각 액체가 순환되는 동안에도, 또는 스퍼터 표적이 전기적으로 전력을 공급 받는(powered) 동안에도, 또는 스퍼터 유닛을 이용한 스퍼터링 중에도 가능하다. 적어도 하나의 자석 구조물의 위치 및/또는 형상을 제어하는 것은 기재 위의 스퍼터링된 코팅의 균질성에 영향을 미치거나 개선하는 결과를 초래할 수 있다. 자석 구조물 제어 시스템이 거리를 두고 원격적으로 동작될 수 있다. 본 발명의 실시예의 장점은, 스퍼터링 중에 및/또는 스퍼터링이 예를 들어 일시적으로 중단되었으나 스퍼터 시스템(100)이 여전히 진공하에 있을 때, 자석 구성의 위치를 조정할 수 있게 한다는 것이다.
본 발명의 실시예의 특별한 장점은, 기재의 표면 위의 1차원 또는 2차원의 코팅의 변동이 감소되거나 회피될 수 있다는 것이다.
본 발명의 실시예에서, 전형적으로 스퍼터 표적이 자석 구성과 기재 사이에 배치될 것이다. 본 발명에 따른 시스템에서 이용되는 스퍼터 표적이 전형적으로 원통형 스퍼터 표적이다. 본 발명의 실시예의 장점은, 자석 구성의 조정에 앞서서 스퍼터 표적을 제거할 필요가 없다는 것이다.
본 발명의 실시예에서, 하나 이상의 세장형 자석 구성 내의 자석 구조물의 일부 또는 전부가 개별적으로 제어될 수 있다. 자석 구조물 제어 시스템이 개별적인 자석 구조물 또는 자석 구조물의 그룹을 제어할 수 있는 방식으로, 자석 구조물 제어 시스템이 구성될 수 있다.
본 발명에서 자석 구조물의 제어, 또는 보다 구체적으로 그 위치 및/또는 형상의 제어에 대한 언급이 있는 경우에, 이는, 형상 또는 위치를 선택하는 것을 의미할 수 있거나, 자석 구조물이 구체적인 형상이나 위치를 가질 수 있도록 그러한 자석 구조물을 효과적으로 구성하는 것을 의미할 수 있다. 자석 구조물의 형상이나 위치를 조정하는 것은, 자석 구조물의 스퍼터 표적에 대한 거리를 조정하는 것 및/또는 자석 구조물의 배향을 조정하는 것을 포함한다. 배향을 조정하는 것은 자기장 벡터의 방향을 변화시킬 수 있게 한다. 스퍼터 표적 표면에 대한 거리를 조정하는 것은 자기장 강도를 변화시킬 수 있게 한다. 이러한 조정의 각각은 재료 플럭스 벡터를 국소적으로 그리고 제어되는 방식으로 변화시킬 수 있게 한다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예를 제한하지 않는 도시 내용을 통해서, 스퍼터 시스템(100)의 일부 실시예의 표준적 및 선택적 특징이 도시되어 있다.
도 1은 스퍼터 시스템(100)을 도시하는 본 발명의 가능한 실시예를 도시한다. 본 예에서, 도면의 과부하를 방지하기 위해서 2개의 스퍼터 유닛(125) 만을 도시하였지만, 당업자는, 본 발명의 일부 실시예에서, 3개, 또는 3개 초과의 스퍼터 유닛(125)이 존재할 수 있다는 것을 명확하게 이해할 것이다. 도 1의 실시예에서, 스퍼터 유닛(125)은 복수의 자석 구조물(140)을 가지는 세장형 자석 구성을 포함한다. 실시예에서, 세장형 자석 구성은 복수의 자석 구조물(140) 및 자석 구조물 제어 시스템(150)을 포함하고, 그에 의해서 본 예에서, 하나의 자석 구조물 제어 시스템(150)이 각각의 자석 구조물(140)에 대해서 제공되나, 본 발명의 실시예가 그러한 것으로 제한되지 않고, 상이한 자석 구조물들(140)이 또한 공통 자석 구조물 제어 시스템(150)을 통해서 제어될 수 있다. 도 1의 실시예에서, 각각의 자석 구조물 제어 시스템이 예를 들어 서보 모터(151)와 같은 배치 시스템, 내장형 제어 전자장치(152), 위치 결정을 위한 센서(153), 및 변환 시스템(154)을 포함한다. 변환 시스템(154)은 서보 모터(151)의 회전 운동을, 자석 구조물(140)의 희망 형상 또는 위치를 제공하는 운동으로 변환시킨다. 서보 모터(151)가 예를 들어 무브러시 DC 모터일 수 있다. 도 1의 여러 스퍼터 유닛이 공통 제어 유닛 또는 상이한 제어 유닛들(160)을 더 포함한다. 제어 유닛(160)은 중앙 지점이고, 그러한 중앙 지점으로부터 여러 자석 구조물 제어 시스템(150)이 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 그에 따라, 제어 유닛(160)은 자석 구조물 제어 시스템(150)의 각각과 전형적으로 연결되고, 상이한 자석 구조물 제어 시스템들(150)을 제어할 수 있게 한다. 이러한 연결은 기계적인 연결일 수 있으나, 내장형 제어 전자장치(152)와의 통신 인터페이스가 또한 가능하다. 제어 유닛(160)은 중앙 지점이고, 그러한 중앙 지점으로부터 여러 자석 배치 시스템이 제어될 수 있다. 제어 유닛(160)은, 외부 세계와의 그리고 자석 구조물(140)과의 통신을 지원하는 중앙 프로세싱 유닛(CPU)(161)을 포함할 수 있다. 제어 유닛은, 예를 들어, 희망 위치를 자석 구조물 제어 시스템(150) 중 하나의 내장형 제어 전자장치(152)로 전달할 수 있다. 이어서, 내장형 제어 전자장치(152)가 다시, 센서(153)로부터 얻어진 위치 정보를 기초로 그리고 희망 위치를 기초로, 서보 모터(151)를 제어할 수 있다. 희망 위치가 제어 유닛(160)을 통해서 사용자에 의해 입력될 수 있다. 위치 결정을 위한 센서(153)가 광학 센서일 수 있다. 일부 실시예에서, 위치가 또한, 무브러시 DC-모터일 수 있는 서보 모터(151)로부터의 코딩된-펄스에 의해서 결정될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 서보 모터(151)의 운동이 변환 시스템(154)에 의해서 병진 운동 또는 회전 운동 또는 양자의 조합으로 변환된다. 그러한 변환 시스템(154)이 기어 박스일 수 있다. 자석 구조물 제어 시스템(150)이 또한 - 일부 상황 하에서, 예를 들어 양호한 고정 설정이 발견될 때 - 동결되어 자석 구성(140)의 특정 위치를 보장할 수 있다. 일부 실시예에서, 회전-방지 블록(1101)이 이러한 목적을 위해서 제공된다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시예에서, 제어 유닛(160)과 중앙 제어 유닛(170) 사이의 통신이 가능하다. 이러한 통신을 위한 물리적 링크가, 예를 들어 국제특허출원 WO2013/120920에서 설명된 바와 같은, 예를 들어 케이블, 유리 섬유, 플라스틱 섬유, 무선과 같은, 여러 가지 방식으로 실현될 수 있다.
이러한 방식으로, 자석 구조물 제어 시스템(150)의 각각이 중앙 제어 유닛(170)을 통해서 제어될 수 있다. 필요한 인터페이스(예를 들어, 사용자 인터페이스)를 제공하는 것에 의해서, 이러한 방식으로 사용자가 스퍼터 프로세스에 걸쳐 제어를 한다. 복수의 제어 유닛(160)에 연결된 중앙 제어 유닛(170)의 예가 도 10에 개략적으로 도시되어 있다.
도 1은 또한 스퍼터 표적 홀더(120)를 도시하고, 그러한 스퍼터 표적 홀더(120)에, 예를 들어 그 상부에 스퍼터 표적(121)이 장착된다. 본 실시예에서, 도 1의 스퍼터 표적은 원통형 스퍼터 표적이고, 원통형 자석 격실(125) 주위에 위치된다. 도 1의 스퍼터 표적은 또한, 기재(111)가 상부에 배치되는 기재 홀더(110)를 포함한다. 본 예에서, 세장형 자석 구성의 축이 기재에 평행하나, 본 발명의 실시예가 그러한 것으로 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예에서, 자석 구조물(140)의 위치 또는 형상의 조정은 스퍼터 유닛(125) 내의 세장형 자석 구성의 길이의 일부분에 걸친 자기장에서만 인지 또는 감지될 수 있다. 이러한 일부분은 예를 들어 세장형 자석 구성의 길이의 50% 미만일 수 있다. 조정이 감지될 수 있는 일부분은 전형적으로 세장형 자석 구성 마다 존재하는 자석 구조물(140)의 수와 관련된다. 자석 구조물(140)의 수가 많을수록, 감지 거리가 짧아질 수 있다. 결과적으로, 많은 수의 자석 구조물을 이용하는 것에 의해서, 자기장이 보다 미세한 해상도로 조정될 수 있다. 본 발명의 실시예의 장점은, 자기장 벡터의 크기 및 방향 또는 배향 모두가 국소적으로 조정될 수 있다는 것이다.
본 발명의 특별한 실시예에서, 자석 구조물(140)을 세장형 자석 구성의 축에 평행한 회전-축(310) 주위로 회전시키도록, 자석 구조물 제어 시스템(150)이 구성될 수 있다. 회전될 수 있는 각도 범위가 적어도 -60°내지 +60°, 또는 바람직하게 적어도 -30°내지 +30°이다. 본 발명의 실시예에서, 회전이 1°의, 또는 1°보다 양호한 정확도를 갖는다. 그 가능한 실시예가 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 도 3은 자석 구조물(140) 및 그러한 자석 구조물이 주위로 회전될 수 있는 회전-축(310)의 횡단면을 도시한다. 이러한 실시예에서, 전체 자석 구조물(140)이 전체로서 회전된다. 본 발명의 실시예에서, 개별적인 자석 구조물들(140)이 서로 독립적으로 회전될 수 있다. 도 2 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자석 구성(140)의 여러 가지 가능한 이동을 도시한다. 그에 의해서, 도 2는 이러한 예를 위한 기본사항을 제공하는 기본적인 자석 구조물(140)을 도시한다. 도 5 내지 도 9에서, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 이러한 기본적인 자석 구조물이 많은 수의 하위-구성(410)으로 분할된다. 도 3의 예에서, 기재 상의 코팅이 가능한 한 균일해지는 방식으로, 자석 구조물(140)의 위치가 연속적으로 조정될 수 있다.
선택적으로, 스퍼터 시스템(100)의 자석 구조물(140)이 몇 개의 하위-구성(410)으로 분할될 수 있다. 이어서, 이러한 하위-구성이 개별적으로 이동될 수 있다. 하위-구성들이 서로의 운동을 방해하지 않는 방식으로, 예를 들어 방해하지 않는 범위에서, 서로에 대해서 이동될 수 있다. 가능한 하위-구성 분할이 도 4에 도시되어 있다. 이러한 도면에서, 자석 구성(140)이 2개의 대칭적인 하위-구성(410), 즉 제1 하위-구성(410a) 및 제2 하위-구성(410b)으로 분할된다. 도 8에 도시된 다른 예에서, 자석 구조물(140)이 3개의 하위-구성(410), 즉 제1 하위-구성(410a), 제2 하위-구성(410b), 및 제3 하위-구성(410c)으로 분할된다. 하위-구성들로 분할하는 것은 하위-구성들이 서로 독립적으로 이동할 수 있게 하고, 이는, 자기장 분포를 보다 탄력적인 방식으로 조정할 수 있다는 장점을 제공한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 실시예에서, 자석 구성(140)이 제1 하위-구성(410a) 및 제2 하위-구성(410b)으로 분할된다. 그에 의해서, 제1 하위-구성(410a)이 자석 격실-축에 평행한 제1 회전-축(310a)을 중심으로 회전될 수 있고, 제2 하위-구성(410b)이 자석 격실-축에 평행한 제2 회전-축(310b)을 중심으로 회전될 수 있다. 본 발명의 그러한 실시예의 예가 도 5에 도시되어 있다. 이러한 경우에, 제1 및 제2 회전-축(310a 및 310b)이 제1 하위-구성(410a) 및 제2 하위-구성(410b)의 외측 모서리 상에 위치된다. 이러한 목적을 위해서, 이러한 실시예에서, 기재로부터 가장 멀리 위치된 극단의 모서리가 취해진다.
본원 발명의 또 다른 실시예에서, 제1 회전 축(310a) 및 제2 회전 축(310b)이 일치된다. 그 예가 도 6 및 도 7에 도시되어 있다. 도 6에 도시된 실시예에서, 자석 구조물(140)이 2개의 대칭적인 부분으로 분할된다. 그에 의해서, 구획 평면이 기재(111)에 수직인 평면이다. 양 부분들이 중심으로 하여 회전되는 회전-축(310)이 양 하위-구성(410a 및 410b)의 공통 리브(rib)이며, 그러한 리브는 구획 평면 상에 위치되고 기재(111)로부터 가장 멀리 위치된다. 제1 하위-구성(410a) 및 제2 하위-구성(410b)을 회전시키는 것에 의해서, 양 자석 구성에 의해서 유도되는 자기장이 조정될 수 있다. 예를 들어 자석 격실의 길이 방향으로 양 하위-구성에 대향하는 기재의 코팅이 코팅의 나머지 보다 얇을 때, 자석 구성(410)에 대향하는 재료 플럭스 벡터가 감소되도록, 양 하위-구성을 멀리 회전시킬(turn away) 수 있다. 도 7에 도시된 예와 같은 본 발명의 실시예에서, 양 하위-구성(410a 및 410b)이 주위에서 회전되는 회전-축(310)이 양 하위-구성(410a 및 410b)의 공통 리브이다. 리브가 양 하위-구성들 사이의 구획 평면 상에 위치되고, 기재(111)에 가장 가까이 위치되는 리브이다.
본 발명의 실시예에서, 자석 구조물(140)이 자석 구조물 제어 시스템(150)에 의해서 편이될 수 있다. 자석 구조물을 스퍼터 표적 표면으로부터 멀리 편이시키는 것에 의해서, 표적 재료의 재료 플럭스 벡터가 자석 구조물(140)의 위치에서 감소될 수 있다. 동일한 자석 격실 내의 복수의 자석 구조물이 서로로부터 독립적으로 이동될 수 있는 경우에, 이는 스퍼터 유닛(125) 내의 세장형 자석 구성의 길이 방향으로 재료 플럭스 벡터를 조정할 수 있게 한다. 결과적으로, 본 발명의 실시예의 장점은, 재료 플럭스 벡터가 상이한 스퍼터 유닛들 사이에서 뿐만 아니라 스퍼터 유닛의 길이방향으로도 조정될 수 있다는 것이다. 또한, 본 발명의 특정 실시예에서, 자석 구조물(140)이 서로로부터 독립적으로 편이될 수 있는 하위-구성들로 분할된다. 그 예가 도 8 및 도 9에 도시되어 있다. 도 8은, 3개의 하위-구성(410a, 410b, 410c)으로 분할된 자석 구성(140)을 도시한다. 그 구획 평면은 기재(111)에 수직으로 배향된 평면이다. 이러한 예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 중간 하위-구성(410b)이 자석 구조물 제어 시스템(150)에 의해서 편이될 수 있다. 하위-구성만이 편이된다는 사실로 인해서, 자석 구조물(140)의 근접부 내의 자기장 벡터의 방향 또는 배향뿐만 아니라 크기 모두를 조정할 수 있다. "근접부"는 자석 구조물(140)의 위치 및/또는 형상의 조정이 감지될 수 있는 지역 또는 공간을 의미한다. 자기장의 조정에서의 이러한 자유도는 두께를 가지는 코팅을 획득할 수 있게 하고, 그에 의해서 두께의 변동이 코팅의 총 두께의 1% 미만이 된다. 예를 들어 비저항과 같은 다른 매개변수의 변동이 또한 이러한 방식으로 제어될 수 있다. 또한, 자기장의 조정에서의 이러한 자유도는 상이한 차원들에서 코팅의 하나 이상의 매개변수를 제어할 수 있게 한다. 이는, 기재의 평면 내의 2개의 차원의 제어를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 자석 구성(140)이 전체로서 편이될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 자석 구조물(140) 또는 그 하위-구성이 10 mm의 거리에 걸쳐 0.1 mm 또는 그보다 양호한 정확도로 조정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스퍼터 시스템(100)에서, 표적 재료를 도포할 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 스퍼터 표적 홀더(120)가 스퍼터 시스템(100) 내에 존재한다. 이러한 스퍼터 표적 홀더(120)는, 스퍼터 표적(121)이 자석 격실(125)과 기재(111) 사이에 장착될 수 있게 한다. 기재가 기재 홀더(110) 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 스퍼터 유닛(125) 당 하나의 스퍼터 표적 홀더(120)가 있다. 그에 의해서, 각각의 스퍼터 표적 홀더(120)는 원통형 스퍼터 표적(121)을 상응하는 스퍼터 유닛(125)에 장착할 수 있게 한다. 또한, 본 발명의 특별한 실시예에서, 스퍼터 표적 홀더(120)에 의해서 스퍼터 표적(121)을 회전시킬 수 있다. 원통형 스퍼터 표적(121)을 위한 스퍼터 표적 홀더(120)의 예가 도 1에 도시되어 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 자석 구조물 제어 시스템(150)의 3D의 개략도이다. 자석 구조물 제어 시스템(150)은, 내장형 제어 전자장치(152)에 의해서 제어되는 서보 모터(151)를 포함한다. 서보 모터의 위치가 센서(153)에 의해서 결정될 수 있다. 그러한 운동이 회전-방지 블록(1101)에 의해서 특정 위치에서 고정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 자석 격실을 장착할 때, 기계적 연결부, 통신 상호 연결부 및 전력 상호 연결부가 자동적으로 구축된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 스퍼터 표적(121) 및 자석 구조물(140)을 냉각시키기 위해서 냉각 시스템이 또한 존재한다. 전형적으로 스퍼터 유닛 내에 포함되고 당업자에게 공지된 다른 구성요소가 시스템 내에 또한 포함될 수 있다.
제2 양태에서, 본 발명은 기재(111) 상에 코팅을 스퍼터링하기 위한 방법(1200)에 관한 것이다. 이러한 방법은 침착된 코팅의 매개변수의 보다 양호한 균질성을 획득할 수 있게 한다. 그러한 매개변수가 두께일 수 있거나, 또한 예를 들어 비저항 또는 다른 전기적 매개변수, 광학적 매개변수, 등과 같은 다른 물리적 매개변수일 수 있다.
기재 상에 코팅을 스퍼터링하는 방법(1200)은 전형적으로 스퍼터 표적 재료에 대향하여 기재를 배열하는 단계를 포함하고, 그 이후에 스퍼터 프로세스가 시작된다. 기재 상에서 균일한 코팅을 획득하기 위해서, 자석 구조물(140)의 위치 및/또는 형상이 스퍼터 프로세스 중에 조정될 수 있다.
선택적으로, 제1 기재 상에서 코팅을 스퍼터링하는 시간과 제2 기재 상에서 코팅을 스퍼터링하는 시간 사이에, 그러나 제1 기재의 검사 이후에, 자석 구조물(140)의 위치 및/또는 형상을 또한 조정할 수 있다. 자석 구조물(140)의 조정이 또한, 제1 기재 상의 코팅의 검사 이후에, 제2 기재 상의 코팅의 스퍼터링 중에 실시될 수 있다. 기재의 검사 및 자석 구조물(140)의 적절한 조정이 수작업으로 또는, 알고리즘 및 논리적 프로세서를 통해서 자동화된 방식으로 실시될 수 있다.
방법(1200)은, 개별적으로 제어 가능한(예를 들어, 원격으로 제어 가능한) 자석 구조물(140)이 존재하는 스퍼터 시스템을 이용한다(1210).
그 이후에, 기재가 제공될 수 있고(1220), 스퍼터 프로세스가 시작될 수 있다. 전형적으로, 방법은, 스퍼터 표적이 스퍼터 유닛 상에 장착되어 있는 동안, 자석 구조물의 위치를 조정하는 단계(1240)를 포함한다. 이러한 것이 비-동작적 스퍼터 시스템 상에서, 또는 동작적 스퍼터 시스템 상에서, 즉 스퍼터링 중에 이루어질 수 있다. 바람직하게, 시스템이 진공하에 있는 동안 조정이 이루어질 수 있고, 그에 따라 조정 실시를 위해서 진공을 파괴할 필요가 없다. 그러한 조정은 바람직하게 수냉부가 연결되어 있는 동안에 또한 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 스퍼터 표적으로 전력이 공급되는 동안, 또는 스퍼터 중에 제어가 또한 발생될 수 있다. 하나 이상의 자석 구조물의 위치 및/또는 형상을 수정하는 것에 의해서, 재료 플럭스 벡터의 크기뿐만 아니라 배향 모두가 변경될 수 있다. 자석 구조물의 위치 및 형상이 서로 독립적으로 변화될 수 있음에 따라, 자기장 벡터가 국소적으로 조정될 수 있다. 자기장 벡터가 기재 상의 표적 재료의 국소적인 재료 플럭스 벡터에 직접적인 영향을 미치고, 그에 따라 재료 플럭스 벡터가 국소적으로 조정될 수 있다. 재료 플럭스 벡터를 국소적으로 조정하는 것에 의해서, 균질한 코팅이 기재 상에서 얻어질 수 있다. 이는 두께의 균질성을 포함할 수 있으나, 또한 비저항 또는 다른 전기적 매개변수, 광학적 매개변수, 등과 같은 다른 매개변수의 균질성을 포함할 수 있다.
후속 단계에서, 기재가 제거되고(1250), 그 이후에 선택적으로 스퍼터링이 다음 기재 상에서 재개될 수 있거나, 그 이후에 스퍼터 프로세스가 중단될 수 있다(1260).
후속 스퍼터 프로세스를 개선하기 위해서, 추가적인 선택적 단계가 기재 상의 코팅의 검사(1270)을 포함할 수 있거나 연관될 수 있다. 이전에 침착된 코팅의 결과를 기초로, 조정 단계(1240)가 업데이트될 수 있고, 예를 들어 미세-조율될 수 있다. 이는 수동으로 또는 자동화된 방식으로 달성될 수 있다. 또한, 다음 기재를 제공(1290)하기에 앞서서 그리고 다음 스퍼터 프로세스를 시작(1230)하기에 앞서서, 자석 구성의 초기 위치가 조정될 수 있다(1290).
여러 가지 양태들이 용이하게 서로 조합될 수 있고, 그에 따라 그러한 조합이 또한 본 발명의 실시예에 상응한다.

Claims (22)

  1. 기재 상에 코팅을 도포하기 위한 스퍼터 시스템(100)이며:
    - 코팅의 도포 중에 상기 기재가 실질적으로 정지상태가 되도록, 상기 기재가 상부에 배치될 수 있는, 기재 홀더(110);
    - 코팅의 연대적 스퍼터링을 위한 적어도 2개의 원통형 스퍼터 유닛(125)으로서, 각각의 스퍼터 유닛(125)이 세장형 스퍼터 자석 구성을 포함하는, 원통형 스퍼터 유닛(125)을 포함하고;
    - 적어도 하나의 세장형 자석 구성이 상기 세장형 자석 구성의 길이방향을 따라서 복수의 자석 구조물(140) 및 자석 구조물 제어 시스템(150)을 포함하고, 기재 상의 스퍼터링되는 코팅의 균질성에 영향을 미치기 위해서, 스퍼터 표적이 상기 스퍼터 유닛 상에 장착되어 있는 동안, 상기 자석 구조물 제어 시스템(150)에 의해서 적어도 하나의 자석 구조물(140)의 위치 및/또는 형상이 조정될 수 있는, 스퍼터 시스템(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세장형 자석 구성의 적어도 일부가 상기 세장형 자석 구성의 길이 방향을 따라 복수의 자석 구조물(140) 및 자석 구조물 제어 시스템(150)을 포함하고, 그에 의해서 자석 구조물 제어 시스템(150)에 의해, 상기 자석 구조물(140)의 일부의 위치 및/또는 형상이 원격적으로 조정될 수 있는, 스퍼터 시스템(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 원통형 스퍼터 유닛들(125)이 서로에 대해서 실질적으로 평행하게 배향되는, 스퍼터 시스템(100).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기재가 상기 기재 홀더 내에 배치될 때, 상기 스퍼터 유닛의 적어도 하나의 세장형 자석 구성의 자기 축이 상기 기재에 평행하게 구성되는, 스퍼터 시스템(100).
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 세장형 자석 구성의 자석 구조물의 위치 및/또는 형상의 개별적인 조정의 영향이 상기 세장형 자석 구성의 길이의 일부분(fraction)에 걸친 자기장 벡터에서만 감지될 수 있는, 스퍼터 시스템(100).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상응하는 자석 구조물의 위치를 조정하도록, 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템(150)이 구성되는, 스퍼터 시스템(100).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상응하는 자석 구조물(140)을 상기 세장형 자석 구성의 길이방향 축과 평행한 회전 축(310) 주위로 회전시키는 것에 의해서 상기 상응하는 자석 구조물의 위치를 조정하도록 상기 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템(150)이 구성되는, 스퍼터 시스템(100).
  8. 제6항에 있어서,
    상기 자석 구조물(140)을 편이시키는 것에 의해서 상기 자석 구조물의 위치를 조정하도록, 상기 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템(150)이 구성되는, 스퍼터 시스템(100).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상응하는 자석 구조물의 형상을 조정하도록, 상기 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템(150)이 구성되는, 스퍼터 시스템(100).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상응하는 자석 구조물(140)의 일부만을 편이시키는 것에 의해서 상기 상응하는 자석 구조물의 형상을 조정하도록, 상기 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템(150)이 구성되는, 스퍼터 시스템(100).
  11. 제9항에 있어서,
    상기 상응하는 자석 구조물(140)의 일부를 상기 세장형 자석 구성의 길이방향 축에 평행한 회전 축(310) 주위로 회전시키는 것에 의해서, 상기 상응하는 자석 구조물의 형상을 조정하도록 상기 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템(150)이 구성되는, 스퍼터 시스템(100).
  12. 제9항에 있어서,
    상기 상응하는 자석 구조물(140)의 개별적인 부분을 상기 세장형 자석 구성의 길이방향 축에 평행한 회전 축(310) 주위로 상이하게 회전시키는 것에 의해서, 상기 자석 구조물의 형상을 조정하도록 상기 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템(150)이 구성되는, 스퍼터 시스템(100).
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 원통형 스퍼터 유닛은, 원통체 축의 길이방향을 따라 연장되는 원통형 공동을 구비하는 원통형 스퍼터 표적(121)을 포함하고, 상기 원통형 공동 내에 상기 세장형 자석 구성이 배치될 수 있는, 스퍼터 시스템(100).
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템(150)이 모터(151) 및 내장형 전자장치(152)를 포함하는, 스퍼터 시스템(100).
  15. 제14항에 있어서,
    상기 하나 이상의 자석 구조물 제어 시스템이 또한 상기 모터의 운동을 상응하는 자석 구조물의 병진 운동 및/또는 회전 운동으로 변환하기 위한 액추에이터를 더 포함하는, 스퍼터 시스템(100).
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스퍼터 시스템은 복수의 세장형 자석 구성 내에서 상기 자석 구조물 제어 시스템을 제어하기 위한 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 하나의 자석 구성으로부터의 요소를 제어할 때, 하나 이상의 다른 자석 구성으로부터의 요소의 제어를 또한 고려하도록 구성되는, 스퍼터 시스템(100).
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각각의 세장형 자석 구성은 상기 복수의 자석 구조물(140)을 제어하기 위해서 상기 복수의 자석 구조물 제어 시스템(150)을 제어하기 위한 제어 유닛(160)을 포함하는, 스퍼터 시스템(100).
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스퍼터 시스템은, 코팅 위의 상이한 방향들을 따른 복수의 위치 상의 스퍼터링된 코팅의 특성을 모니터링하기 위한 모니터링 시스템을 더 포함하는, 스퍼터 시스템(100).
  19. 제16항에 있어서,
    상기 스퍼터 시스템은, 코팅 위의 상이한 방향들을 따른 복수의 위치 상의 스퍼터링된 코팅의 특성을 모니터링하기 위한 모니터링 시스템을 더 포함하고,
    상기 모니터링 시스템이 피드백 루프에서 제어기와 연결되고, 그에 따라 상기 제어기가 특정 매개변수의 측정된 값의 함수로서 제어를 조정할 수 있는, 스퍼터 시스템(100).
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코팅의 적어도 2개의 상이한 차원을 따라 상기 스퍼터링된 코팅의 균질성에 영향을 미치기 위해서, 자석 구조물 제어 시스템(150)에 의해서 적어도 하나의 자석 구조물(140)의 위치 및/또는 형상이 제어될 수 있는, 스퍼터 시스템(100).
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