KR20080072037A - 리던던시형 애노드 스퍼터링 방법 및 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마그네트론으로 형성된 캐소드를 갖는 기판을 코팅하기 위한 방법 그리고 진공 챔버, 마그네트론-캐소드, 두 개의 전극 및 전압원을 갖는 기판을 코팅하기 위한 조립체에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 방법에서는 캐소드 외에 두 개의 전극에는 양의 전위(애노드 전위) 또는 음의 전위가 교대로 공급된다. 본 발명의 과제는, 층 두께의 균일성을 높임으로써 그리고 리던던시형 애노드에 의해서 야기되는 기판의 오염을 줄임으로써 기판 코팅의 품질을 높이는 것이다. 방법과 관련된 본 발명의 과제는 음의 전위가 캐소드 전위의 레벨과 최대로 같은 레벨로 발생 됨으로써 해결된다. 그럼으로써, 세척될 전극이 선행하는 반파(half wave)에서 코팅된 경우보다 더 심하게 침식되는 상황이 피해진다. 조립체와 관련된 본 발명의 과제는 마그네트론-캐소드와 전극이 스위칭 소자를 통해 전기 도금(galvanic) 없이 전압원에 연결됨으로써, 다시 말해 전압원으로부터 발생한 음의 전압 및 양의 전압이 전극들에 교대로 인가될 수 있도록 그리고 상기 음의 전압 및 양의 전압의 레벨이 캐소드 전압의 레벨과 최대로 같도록 상기 마그네트론-캐소드와 전극의 연결이 이루어짐으로써 해결된다.

Description

리던던시형 애노드 스퍼터링 방법 및 조립체 {REDUNDANT ANODE SPUTTERING METHOD AND ASSEMBLY}
본 발명은 마그네트론으로 형성된 캐소드 상에 있는 타겟으로부터의 리던던시형(redundant) 애노드-스퍼터링을 이용하여 기판을 코팅하기 위한 방법에 관한 것으로서, 이 경우 캐소드에는 음의 캐소드 전위가 공급되고, 상기 캐소드 외에 두 개의 전극들에는 양의 전위(애노드 전위) 또는 음의 전위가 공급된다.
본 발명은 또한 리던던시형 애노드-스퍼터링을 이용하여 진공 챔버, 마그네트론-캐소드, 두 개의 전극 및 전압원을 갖는 기판을 코팅하기 위한 조립체와도 관련이 있다.
광학적 적용을 위한 진공 코팅 기술에서는 투명한 산화물 층들이 요구된다. 현재의 기술 상태에 따르면, 상기 층들은 재료에 따라 직류 방법에 의해서 제조되거나 또는 교류 방법에 의해서 제조된다.
상기와 같은 목적을 위해, 증착될 재료는 마그네트론 캐소드에 평면형으로 또는 원통형으로 제공되고, 순수한 아르곤-분위기에서 또는 반응성 분위기에서 캐소드 분무-공정(스퍼터링 공정)으로 실행된다.
산화물 또는 질화물을 위한 스퍼터링 공정의 주된 문제점은, 기판 밖에서는 유감스럽게도 모든 추가 면들의 코팅 영역이 전도성 불량 재료로 코팅된다는 점이다. 이와 같은 코팅은 스퍼터링 공정에서 이용되는 애노드 상에서도 이루어진다. 이와 같이 애노드를 전도성이 불량한 재료 또는 전도성이 없는 재료로 코팅하는 것은 전류 흐름을 방해하고, 극단의 경우에는 심지어 전류 흐름을 완전히 차단한다.
진공 외부에서는, 시간 경과에 따른 애노드 전압의 상승을 통해 불량 전도성 재료로 코팅이 이루어졌다는 사실을 확인할 수 있다. 이와 같은 추가의 전압 강하는 전력 손실을 야기하고, 코팅 공정에서 불안정성을 유도한다.
코팅할 기판상에서의 층 두께 균일성에 대한 요구가 증가하면서, 재료로 커버된 애노드가 층 두께 불균일성을 유도한다는 사실이 드러나고 있다. 그 원인은, 애노드가 절연 재료에 의해서 불균일하게 커버 됨으로써, 결과적으로 전류가 애노드의 특정 구역으로 흘러가게 된다는 것이다. 이와 같은 애노드 길이에 걸쳐서 불균일하게 나타나는 전류 흐름은 스퍼터링 캐소드의 플라즈마 분포에 반영되고, 그로 인해 플라즈마는 여전히 최상의 전도성을 갖는 영역에 집중된다.
추가로 상기 전류 분포가 시간에 따라 일정하지 않음으로써, 결과적으로 층 두께 분포는 시간에 따라 변동된다.
애노드 상에서의 안정된 전류 분포를 보장하기 위한 다양한 시도들이 예를 들어 EP 0 632 142호, WO 92/09718호에 기술된 바와 같이 이루어졌으나, 궁극적으로 선행 기술의 문제점들을 일소하는 성공을 거두지는 못했다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해, 두 개의 동일한 마그네트론 사이에서 발생하는 교류에 의해 방전이 실행되는 이중 마그네트론-조립체가 제공된다. 두 개의 타겟은 교대로 애노드로서 그리고 캐소드로서 작동된다. 캐소드 상태에서는 표면이 애노드 상태의 후방 코팅 표면에 의해서 세척됨으로써, 코팅되지 않은 애노드는 언제나 방전부에 직면하게 된다. 그럼으로써, 상기 조립체를 위한 코팅되지 않은 애노드의 문제점이 해결되었다. 하지만, 교대로 동작하는 이중 마그네트론은 비용 증가 외에도 기술적인 여러 가지 단점들과 결부되어 있다.
하나의 마그네트론이 애노드로서 작동되면, 애노드 전압은 마그네틱 시스템이 없는 애노드의 경우보다 더 높다. 방전부의 전자들은 타겟 표면으로의 침투시에 마그네트 시스템에 의해 저지된다. 자기장에 의한 이와 같은 저지 현상은 방전시에 전류 분포에 작용을 미친다. 방전시에는 문헌에서 "크로스 코너 효과(Cross Corner Effect)"로 언급되는 정적인 불균일성이 나타난다.
이중 마그네트론에 의해서는 시간에 따른 안정성이 현저히 개선되었지만, 공간적인 층 두께 균일성은 단일 마그네트론에 비해 악화되었다.
상기와 같은 단점은 특허 US 6 183 605 B1호에 기술된 바와 같은 RAS-회로에 의해서 제거될 수 있다. RAS는 리던던시형 애노드 스퍼터링(Redundant Anode Sputtering), 즉 하나의 추가 애노드에 의한 캐소드 스퍼터링을 의미한다.
이와 같은 목적을 위해 도 1(종래 기술)에 개략적으로 도시된 회로가 사용되는데, 상기 회로에서 마그네트론은 중앙 추기에 연결되어 있고, 전극은 한 트랜스포머의 2차 코일의 외부 단자들 중에서 각각 하나의 외부 단자에 연결되어 있으며, 상기 트랜스포머의 1차 코일은 중간 주파수 발생기(Vmf)에 의해서 전력을 공급받는다.
마그네트론은 항상 음의 상태로 유지되고, 두 개의 전극들은 극성을 바꾼다.
제 1 전극은 방전시에 "올바른" 애노드로서, 다시 말해 진공 용기에 비해 양의 전압을 취하는 애노드로서 작용하는 한편, 제 2 전극은 트라포(Trafo) 법칙을 토대로 하여 두 배의 마그네트론 전압 그리고 그와 더불어 강한 음의 성질을 갖는다. 그럼으로써, 상기 제 2 전극은 제 2 전극 상에서 이온 충격을 야기하는 양의 이온들을 마그네트론 방전으로부터 끌어낸다. 이로써 전극은 이온 에칭된다.
다음 반파에서는 전극들의 극성이 반전됨으로써, 결과적으로 방전부는 이후로는 세척된 애노드를 이용하게 된다.
상기와 같은 경우의 문제점은, 트랜스포머의 사용으로 인해 음의 전극에서의 전압이 사전에 고정적으로 정해진다는 것, 다시 말해 마그네트론의 두 배의 작동 전압의 값이 사전에 결정된다는 것이다.
마그네트론 방전시에는 이온 밀도가 매우 높기 때문에, 세척될 전극에서는 선행하는 반파에서의 코팅보다 훨씬 더 강한 침식이 나타난다.
상기와 같은 강한 침식은 전극의 마모 이외에 마그네트론-스퍼터링 장치에 의해서 형성되는 층들의 오염을 야기한다.
마그네트론의 타겟과 동일한 재료로 전극을 제조하는 것이 제안되었다. 하지만 이와 같은 제조 방식은 전도성이 약한 타겟 또는 깨지기 쉬워서 가공이 불가능한 재료들로 이루어진 타겟에서 문제를 일으킨다. 이와 같은 제약 때문에 오래전부터 공지된 RAS-기술은 실행될 수 없었다.
애노드를 "숨기는" 방법도 유사한 상황을 야기한다. 오랫동안 실시된 이와 같은 기술의 기본적인 아이디어는, 애노드를 조리개(aperture) 뒤에 배치함으로써 스퍼터링 완료된 미립자는 여러 번의 충돌 후에 비로소 애노드에 도달할 수 있게 된다는 것이다. 캐소드 쪽을 향한 개구가 충분히 좁으면, 이로써 애노드의 유효 수명은 현저히 길어질 수 있다. 하지만 이 경우에도 층 두께의 불균일성을 감수해야만 하는데, 그 이유는 스퍼터링 방전부의 준 중립적인 플라즈마 내에서 이루어지는 전자 흐름이 여러 가지 에너지적인 이유에서 소수의 경로에 집중될 수밖에 없고, 상기 경로들이 나중에는 재차 상이한 수준의 이온화 효율 그리고 그와 더불어 국부적으로 상이한 코팅 비율을 초래하기 때문이다. 요구 사항이 적었던 과거의 경우에는 전도성이 불량한 재료들로 기판을 대량으로 코팅하는 것이 방법이었다. 특히 단점이 되는 것은, 전술한 전자 경로가 국부적으로 불안정하기 때문에, 결과적으로 기판상에서의 층 두께 분포가 예상 불가능하게 변동된다는 것이다.
애노드를 위한 전통적인 조립체는 특허 US 4,046,659호에 개시되어 있다. 상기 간행물에서 애노드 캐링 로드(anode carrying rod)는 캐소드 옆에 있는 타겟보다 기판으로부터 약간 더 멀리 떨어져 있다. 이와 같은 위치는 전기적으로 유리한데, 그 이유는 전하 캐리어가 단지 매우 짧은 경로만을 남겨두어야 하지만, 애노드 면이 또한 기판에 직접 마주 놓여 있음으로써, 애노드로부터 출발하는 모든 입자들이 기판상에 도달하기 때문이다. 그밖에 상당한 부분의 분산 증기가 마그네트론 캐소드로부터 상기 애노드에 도달하게 된다.
본 발명의 과제는, 층 두께의 균일성을 높임으로써 그리고 리던던시형 애노드에 의해서 야기되는 기판의 오염을 줄임으로써 기판 코팅의 품질을 높이는 것이다.
방법과 관련된 과제는 본 발명에 따라 음의 전위가 캐소드 전위의 레벨과 최대로 같은 레벨로 발생 됨으로써 해결된다. 그럼으로써, 세척될 전극이 선행하는 반파에서 코팅된 경우보다 더 심하게 침식되는 상황이 피해진다.
상기 방법의 한 바람직한 실시예에서는 교류 전압이 발생하고, 상기 교류 전압으로부터 캐소드 전위가 전기적으로 분리되지 않은 상태에서 펄스 방식의 직류로서 발생한다. 상기 교류 전압의 각각 하나의 음의 반파가 각각 하나의 전극에 교대로 인가되는 한편, 상기 교류 전압의 각각의 양의 반파는 각각 다른 전극에 감소한 레벨로 인가된다. 그럼으로써, 전극에 인가되는 전압이 정상적인 애노드 전압 또는 마그네트론 작동 전압을 초과하는 경우는 전혀 없다.
한 바람직한 실시예에서는 한 전극에서 음의 반파의 레벨이 감소함으로써, 오염을 야기할 수 있는 더 높은 전극 재료의 침식이 전혀 이루어지지 않도록 보장될 수 있다.
특히 바람직한 경우는, 전극에서의 전위 레벨의 감소를 조절할 수 있는 경우다.
교류 전압의 발생 이외에 직류 전압의 발생도 가능한데, 상기 직류 전압으로부터는 음의 직류 전압을 갖는 캐소드가 전기적으로 분리되지 않은 상태로 캐소드 전위로서 제공되는 한편, 각각 하나의 전극에는 상기 직류 전압으로부터 음의 전위가 공급되고, 각각 다른 전극에는 상기 직류 전압의 양의 전위의 레벨에 비해 레벨 상으로 더 낮은 전위가 공급된다.
전극의 이온 에칭 및 스퍼터링을 위한 전압을 별도로 형성하기 위하여, 본 발명의 한 추가의 실시예에서는 제 1 직류 전압 및 제 2 직류 전압이 발생하고, 상기 직류 전압들로부터 캐소드에는 음의 직류 전압이 전기적으로 분리되지 않은 상태로 캐소드 전위로서 교대로 공급되는 한편, 각각 하나의 전극에는 상기 직류 전압들로부터 음의 전위가 공급되고, 각각 다른 전극에는 상기 제 1 직류 전압 및 제 2 직류 전압의 양의 전위의 레벨에 비해 레벨 상으로 감소한 전위가 공급된다.
조절되지 않은 에칭을 의도적으로 피하기 위하여, 음의 전위는 상기 제 1 직류 전압 및 제 2 직류 전압의 음의 전위 레벨에 비해 레벨 상으로 감소한다.
조립체와 관련된 본 발명의 과제는 마그네트론-캐소드와 전극이 스위칭 소자를 통해 전기 도금 없이 전압원에 연결됨으로써, 다시 말해 전압원으로부터 발생한 음의 전압 및 양의 전압이 전극들에 교대로 인가될 수 있도록 그리고 상기 음의 전압 및 양의 전압의 레벨이 캐소드 전압의 레벨과 최대로 같도록 상기 마그네트론-캐소드와 전극의 연결이 이루어짐으로써 해결된다.
교류 전압을 형성하는 한 실시예에서는, 전압원이 제 1 전압 출력부 및 제 2 전압 출력부를 갖는 교류 전압원(Vmf)으로서 형성되었다. 상기 제 1 전압 출력부는 제 1 다이오드(V1)의 캐소드에 연결되어 있고, 제 2 전압 출력부는 제 2 다이오드(V2)의 캐소드에 연결되어 있다. 상기 제 1 다이오드(V1) 및 제 2 다이오드(V2)의 애노드들은 마그네트론-캐소드에 함께 연결되어 있다. 상기 제 1 전압 출력부는 제 1 전극에 직접 연결되어 있고, 제 2 전압 출력부는 제 2 전극에 직접 연결되어 있으며, 제 1 전극은 제 1 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh1, Rzh1)를 통해 접지에 연결되어 있고, 제 2 전극은 제 2 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh2, Rzh2)를 통해 접지에 연결되어 있다. 그럼으로써, 전극들에서의 전압은 양의 애노드 전압과 음의 애노드 전압 사이에서 변동된다.
본 발명에 따른 조립체의 한 실시예에서는, 전압원이 제 1 전압 출력부 및 제 2 전압 출력부를 갖는 교류 전압원(Vmf)으로서 형성되었다. 상기 제 1 전압 출력부는 제 1 다이오드(V1)의 캐소드에 연결되어 있고, 제 2 전압 출력부는 제 2 다이오드(V2)의 캐소드에 연결되어 있다. 상기 제 1 다이오드(V1) 및 제 2 다이오드(V2)의 애노드들은 마그네트론-캐소드에 함께 연결되어 있다. 제 1 전압 출력부는 상기 제 1 전압 출력부에 양의 전압이 인가될 때에 흐름 방향으로 극성을 갖는, 제 1 저항(R1)에 의해 연결된 제 3 다이오드(V3)를 통해 제 1 전극에 연결되어 있고, 제 2 전압 출력부는 상기 제 1 전압 출력부에 양의 전압이 인가될 때에 흐름 방향으로 극성을 갖는, 제 2 저항(R2)에 의해 연결된 제 4 다이오드(V4)를 통해 제 2 전극에 연결되어 있다. 상기 제 1 전극은 제 1 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh1, Rzh1)를 통해 접지에 연결되어 있고, 제 2 전극은 제 2 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh2, Rzh2)를 통해 접지에 연결되어 있다. 이와 같은 배열 상태에 의하여, 이전에 코팅된 전극에 대한 에칭 침식 작용은 목적한 바대로 조절될 수 있다.
바람직한 형태에서는 제 1 저항(R1) 및/또는 제 2 저항(R2)이 조절 가능한 저항으로서 형성되었다.
하지만, 제 1 저항뿐만 아니라 제 2 저항까지도 변동 가능한 저항으로서 형성하는 것도 가능하다. 이 목적을 위하여 제 1 저항은 제 1 트랜지스터(V5)의 드레인/소스-구간의 형태로 된 변동 가능한 저항으로서 형성되며, 상기 트랜지스터의 게이트는 상기 드레인/소스-구간과 평행하게 놓인, 제 1 제너 다이오드(V7)와 제 3 저항(R3)으로 구성된 직렬 회로의 중앙에 연결되어 있다. 제 2 저항은 제 1 트랜지스터(V6)의 드레인/소스-구간의 형태로 된 변동 가능한 저항으로서 형성되며, 상기 트랜지스터의 게이트는 상기 드레인/소스-구간과 평행하게 놓인, 제 2 제너 다이오드(V8)와 제 4 저항(R4)으로 구성된 직렬 회로의 중앙에 연결되어 있다.
한 바람직한 실시예에서 제 1 트랜지스터(V5) 및 제 2 트랜지스터(V6)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor)로서 형성되었다.
또한, 교류 전압원(Vmf)이 중간 주파수 전압원으로서 형성된 경우도 바람직하다.
본 발명의 다른 한 실시예에서는 전압원이 음의 전압 출력부 및 양의 전압 출력부를 갖는 직류 전압원(Vg1)으로서 형성되었다. 음의 전압 출력부는 제 1 스위치(S1)를 통해서 그리고 양의 전압 출력부는 제 2 스위치(S2)를 통해서 마그네트론-캐소드에 연결되어 있다. 상기 음의 전압 출력부 및 양의 전압 출력부는 제 3 스위치(S3), 제 4 스위치(S4), 제 5 스위치(S5) 및 제 6 스위치(S6)로부터 브리지 회로의 형태로 구성된 4극 스위치를 통해 제 1 전극 및 제 2 전극에 연결되어 있으며, 이 경우 각각의 브리지 분기 내에는 상기 스위치들 중에서 하나의 스위치가 배치되어 있다. 상기 제 1 전극은 제 1 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh1, Rzh1)를 통해 접지에 연결되어 있고, 제 2 전극은 제 2 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh2, Rzh2)를 통해 접지에 연결되어 있다.
스퍼터링 및 이온 에칭을 위한 전압을 별도로 공급하기 위하여, 전압원은 각각 하나의 음의 전압 출력부 및 각각 하나의 양의 전압 출력부를 갖는 제 1 직류 전압원(VgI1) 및 제 2 직류 전압원(VgI2)으로서 형성되었다. 이 경우 두 개의 양의 전압 출력부는 상호 접속되어 있다. 상기 제 2 직류 전압원(VgI2)의 음의 전압 출력부는 제 1 스위치(S1)를 통해서 그리고 양의 전압 출력부는 제 2 스위치(S2)를 통해서 마그네트론-캐소드에 연결되어 있다. 상기 제 1 직류 전압원(VgI1)의 음의 전압 출력부 및 양의 전압 출력부는 제 3 스위치(S3), 제 4 스위치(S4), 제 5 스위치(S5) 및 제 6 스위치(S6)로부터 브리지 회로의 형태로 구성된 4극 스위치를 통해 제 1 전극 및 제 2 전극에 연결되어 있으며, 이 경우 각각의 브리지 분기 내에는 상기 스위치들 중에서 하나의 스위치가 배치되어 있다. 상기 제 1 전극은 제 1 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh1, Rzh1)를 통해 접지에 연결되어 있고, 제 2 전극은 제 2 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh2, Rzh2)를 통해 접지에 연결되어 있다.
본 발명에 따른 과제의 해결은 아래에서 설명되는 바대로 전극을 실질적으로 형성함으로써도 효과적으로 달성될 수 있다. 이 경우에는 우선 마그네트론-캐소드는 연장된 마그네트론의 형태를 가지며, 전극들은 상기 연장부와 평행하게 그리고 상기 마그네트론의 타겟에 마주 놓인 기판에 의해서 차폐부에 의해 차폐되었다.
상기와 같은 형상에 의하여, 애노드로 작용하는 전극들 앞에서 국부적으로 상이한 플라즈마 농도의 형성을 야기하지 않으면서 전하 캐리어는 애노드로서 접속된 전극들에 자유롭게 도달할 수 있게 된다.
한 실시예에서 전극들의 차폐부는 측면에서 마그네트론 옆에 배치되어 있다.
특히 바람직한 것은, 차폐부가 마그네트론의 다크 스페이스(dark space) 차폐부에 연결됨으로써, 어떤 경우에도 존재하는 다크 스페이스 차폐부를 전극 차폐부로서도 이용할 수 있다는 사실이다.
차폐부가 플라즈마의 미립자 충격으로 인해 가열되기 때문에, 상기 차폐부에 수냉 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
효과를 더욱 높이기 위하여, 전극들은 연장된 마그네트론의 좁은 측에서도 바람직하게는 링형 전극으로서 배치되어 있다.
바람직한 실시예에서 차폐부는 간극을 형성하면서 전극을 둘러싸고 있다. 이 경우에는, 차폐부가 슬롯을 갖는 직사각형 튜브로 이루어지는 것이 제조에 유리하다.
특히 바람직한 것은 차폐부를 측면에서 마그네트론 옆에 배치하는 것으로서, 이 경우 간극은 마그네트론으로부터 떨어져 마주한 측에 배치되어 있다.
연장된 형태로 형성된 튜브형 마그네트론의 경우에는, 전극의 차폐부를 상기 튜브형 마그네트론의 기판으로부터 떨어져 마주한 측에 배치하는 것 그리고 상호 마주 놓인 차폐부의 간극들이 서로를 향하고 있는 것이 바람직할 수 있다.
효과를 더욱 높이기 위하여, 전극들의 상호 간격 그리고 전극과 차폐부의 간격은 플라즈마의 형성을 저지하도록 설정되었다.
상기의 경우에는, 전극들의 상호 간격이 4 내지 10 mm 그리고/또는 전극과 차폐부의 간격이 4 내지 10 mm인 것이 바람직하다.
마지막으로, 전극들을 튜브 형태로 그리고 냉각제를 가이드 하도록 형성함으로써, 상기 전극들을 직접 냉각시키는 것도 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 아래에서 상세히 설명된다.
도 1은 리던던시형 애노드-스퍼터링을 위한 종래 기술에 따른 회로 장치의 개략도고,
도 2는 교류 전압원이 다이오드에 간단히 결합되는 본 발명에 따른 회로 장치의 개략도며,
도 3은 전극에서 전위의 조절이 가능한 본 발명에 따른 회로 장치의 개략도고,
도 4는 저항이 변동될 수 있는 본 발명에 따른 회로 장치의 개략도며,
도 5는 하나의 직류 전압원을 갖는 본 발명에 따른 회로 장치의 개략도고,
도 6은 두 개의 직류 전압원을 갖는 본 발명에 따른 회로 장치의 개략도며,
도 7은 브리징 R/C-직렬 회로를 구비한 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 회로 장치의 개략도고,
도 8은 하나의 직류 전압원 및 변동 가능한 저항을 갖는 본 발명에 따른 회로 장치의 개략도며,
도 9는 전극이 측면에 배치된 마그네트론-캐소드의 정면도고,
도 10은 전극이 진공 챔버 안으로 삽입되는 과정을 도시한 개략도며,
도 11은 마그네트론-캐소드의 저면도고,
도 12는 전극들이 링형으로 배치된 마그네트론-캐소드의 정면도며,
도 13은 도 12에 따른 배열 상태의 저면도고,
도 14는 튜브형 마그네트론을 구비한 본 발명에 따른 배열 상태의 개략도며,
도 15는 도 14에 따른 배열 상태의 저면도고,
도 16은 간극이 외부에 있는 튜브형 마그네트론을 사용하는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 정면도며,
도 17은 도 16에 따른 실시예의 저면도고,
도 18은 간극이 내부에 있는 튜브형 마그네트론을 사용하는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 정면도며,
도 19는 도 18에 따른 실시예의 저면도고,
도 20은 차폐부를 갖는 전극의 횡단면도며,
도 21은 차폐부 및 냉각 장치를 구비한 전극의 횡단면도다,
도 1에 도시된 바와 같이, 공지된 종래 기술에서는 서문에 언급된 단점들을 내포하는 트랜스포머가 사용된다.
도 2가 보여주는 바와 같이, 마그네트론-캐소드는 또한 두 개의 추가 전극을 갖는 두 개의 다이오드(V1 및 V2)를 통해서도 작동될 수 있다. 이 경우 전극에서의 전압은 단지 양의 애노드 전압과 음의 애노드 전압 사이에서만 변동된다.
중간 주파수 발생기(Vmf)의 제 1 극(1)에 상기 중간 주파수 발생기(Vmf)의 제 2 극(2)에 대하여 음인 전압이 인가되면, 제 1 다이오드(V1)는 도통되고, 제 2 다이오드(V2)는 차단되며, 전압 레벨이 충분한 경우에는 캐소드와 전극(2) 사이에서 마그네트론 방전이 점화된다. 상기 시점에 전극(2)은 마그네트론 방전의 애노드로서 작용하고, 상기 전극에서의 전압은 마그네트론 방전의 조건에 상응하게 +20..+150 V로 설정된다.
전극(1)은 Vmf의 제 1 극(1)에 직접 연결되어 있다. 그렇기 때문에, 상기 제 1 전극은 다이오드(V1) 내에서의 전력 손실 이외에 전극(2)에 비해 캐소드와 동일한 음의 전압을 갖는다.
그럼으로써 전극(1)에서는 이온 에칭 효과가 나타나지만, 전압은 단지 도 1의 종래 기술에 따른 트랜스포머를 갖춘 조립체의 절반의 값에 불과하다.
다음 반파에서는 상황이 반전됨으로써, 결과적으로 단지 중간 주파수 발생기(Vmf)의 제 2 극(2)만이 상기 중간 주파수 발생기(Vmf)의 제 1 극(1)에 대하여 음이 된다. 그럼으로써, 이때에는 다이오드(V2)는 도통되고, 다이오드(V1)는 차단되며, 전극(1)은 마그네트론 방전의 애노드로서 그리고 캐소드와 동일한 전위에 있는 전극(2)에서 작용한다.
상기 기술적인 실시예는 두 개의 다이오드 이외에 결선 소자(wiring element)를 더 요구하는데, 상기 결선 소자는 과전압을 제한하고, 방전부의 확실한 점화를 위해 도 2에 도면 부호 Vzh1 및 Rzh1 그리고 Vzh2 및 Rzh2로 표기된 다이오드/저항의 조합을 포함한다.
원래의 실시예에 비해 절반의 전압에도 불구하고 전극에서의 에칭 효과는 더 강하다. 그렇기 때문에, 에칭 침식 작용을 조절할 수 있는 것이 바람직하다.
도 3의 회로는 다음과 같은 해결책을 보여주고 있다:
전극(1 또는 2)에 연결된 라인 안에는 다이오드(V3 또는 V4)가 삽입되어 있으며, 상기 다이오드에는 변동 가능한 저항(R1 또는 R2)이 병렬 접속되어 있다.
중간 주파수 발생기(Vmf)의 제 1 극(1)에 상기 중간 주파수 발생기(Vmf)의 제 2 극(2)에 대하여 음인 전압이 인가되면, 제 1 다이오드(V1)는 도통되고, 제 2 다이오드(V2)는 차단되며, 마그네트론 방전은 캐소드와 전극(2) 사이에서 점화된다.
다이오드(V4)는 도통되는 반면에 다이오드(V3)는 차단된다. 그럼으로써, 전극(1)과 중간 주파수 발생기(Vmf)의 제 1 극(1) 사이에서의 전류 흐름은 단지 저항(R1)을 통해서만 이루어질 수 있다. 저항의 크기에 상응하게 상기 전극(1)에는 소수의 이온이 제공됨으로써 에칭도 그만큼 더 적게 이루어진다.
중간 주파수 전압의 다음 반파에서는 상황이 반전되어, 전극(1)은 애노드가 되는 한편 전극(2)은 에칭된다.
변동 가능한 전극(R1 또는 R2)의 크기에 의해서, 전극(1 또는 2)을 통과하는 전류 그리고 그와 더불어 에칭 작용하는 이온 충격은 공정을 위해서 필요한 정도로 개별적으로 설정될 수 있다.
전자식 제어의 자유도를 얻기 위하여, 최근의 반도체 소자들을 변동 가능한 저항으로서 사용하는 것이 제안된다.
도 4의 회로는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 변동 가능한 저항으로서 사용되는 변형예를 보여주고 있다. 제너 다이오드(V7 또는 V8)가 특정 전압부터 도통됨으로써, 결과적으로 전류는 저항(R3 또는 R4)을 통해 흐르게 된다. 이때 발생하는 전압 강하가 IGBT(V5 또는 V6)를 제어함으로써, 제너 다이오드에서는 충분한 전압이 유지된다. 그럼으로써, 상기 전극에서의 전압은 마그네트론 캐소드의 경우보다 일정한 값만큼, 즉 제너 다이오드(V7 또는 V8)의 제너 전압의 값만큼 더 낮아진다.
상기 IGBT 내에 포함된 보호 다이오드가 상기 회로를 위해 사용될 수 있음으로써, 다이오드 V3과 V5 또는 V4와 V6는 하나의 파워 모듈 내부에 통합되어 있다.
그와 마찬가지로, 규정된 이온 전류를 설정하는 종래의 정전류 회로도 사용될 수 있다.
기존의 모든 회로들은 반드시 중간 주파수 발생기를 필요로 하는 반면, RAS-원리(RAS: Redundant Anode Sputtering)는 펄스-장치에 의해서도 가능하다.
도 5의 회로는 배열 상태를 보여주고 있다. 스위치(S3 내지 S6)로 구성된 전통적인 H-브리지가 전극의 극을 주기적으로 반전시킴으로써, 결국에는 세척 효과가 다시 발생한다.
스위치(S1 및 S2)는 중간 주파수 공급 장치를 이용하지 않는 추가의 한 가지 가능성을 제시하고 있다:
도 2 내지 도 4에 따른 변형예에서 캐소드 전위는 전체 작동 시간 동안 0과 캐소드의 음의 작동 전압 사이에서 변동된다. 이와 같은 특성은 측면에 제시된 시간에 따른 전압 파형을 보여주는 다이어그램에 도시되어 있다.
SiO2와 같이 절연성이 높은 재료의 경우에는, 상기와 같은 전위의 영구적인 방향 설정이 불리하게 작용한다. 이와 같은 전위의 영구적인 방향 설정은 타겟 상에서 충전을 야기하고, 상기 충전은 플래시 오버(flash over)의 경우에는 아크(electric arc)로 끝난다. 이와 같은 충전에 대항하는 확실한 수단은 타겟 표면에서 충분히 신속하게 이루어지는 극성 반전이며, 이로써 전하 캐리어는 플라즈마 내에서 중화된다(Szczyrbowski + Teschner; Reactive Sputtering of SiO2 layers..; SVC 1995).
시점 0: 모든 스위치가 개방됨.
시점 1: S1, S4, S5가 폐쇄됨: 방전은 점화되고, 캐소드와 전극(2) 사이에서 연소된다. 전극(1)은 에칭된다. 상기 전극(1)에는 캐소드에 인가되는 전압과 동일한 전압이 인가된다.
시점 2: S1 및 S4가 개방됨: 방전은 중단됨.
시점 3: S2가 폐쇄됨: 충전된 캐소드는 전극(1)보다 더 양의 값을 갖고, 잔류 플라즈마로부터 전자를 흡인함으로써 방전된다.
시점 4: 모든 스위치가 개방됨.
시점 5: S1, S3, S6이 폐쇄됨: 방전은 점화되고, 캐소드와 전극(1) 사이에서 연소된다. 전극(2)은 에칭된다. 상기 전극(2)에는 캐소드에 인가되는 전압과 동일한 전압이 인가된다.
시점 6: S1 및 S3이 개방됨: 방전은 중단됨.
시점 7: S2가 폐쇄됨: 충전된 캐소드는 이때 전극(2)보다 양의 값을 갖고, 잔류 플라즈마로부터 전자를 흡인함으로써 방전된다.
시점 8: 모든 스위치가 개방됨.
그 다음에 상기 사이클이 반복된다.
이때 스위치를 위하여 펄스 회로 내에서는 IGBT가 사용된다.
이 경우에도 이온 에칭의 제어 가능성이 성취되어야만 한다면, 회로는 도 6에 도시된 바와 같이 변동될 수 있다. 전력 공급부는 두 개의 전력 공급부로 세분되며, 제 1 전력 공급부는 스퍼터링을 위해서 이용되고, 제 2 전력 공급부는 전극 의 이온 에칭을 위해서 이용된다. 두 개의 전력 공급부들이 상호 독립적으로 설정될 수 있기 때문에, 전극에서의 전압 레벨도 에칭-단계 동안 기술적인 요구 조건들에 상응하게 적응될 수 있다.
도 7의 애노드(2 및 3)는 C1 및 R3으로 구성된 RC-부재에 연결된다. 커패시터(C1)는 다이오드에 의해서 차단되는 음의 분기로 양의 전압을 피드백하기 위해서 이용된다. 다이오드는 커패시터 없이 자신의 저장된 전하를 에칭 방전부 내로 송출하고, 이로써 항상 최소 에칭 침식 작용을 야기하는 한편, 상기 RC-부재를 통해서는 다이오드의 전하가 플라즈마를 통과하여 방출되기 때문에, 결과적으로 에칭의 완전한 중단이 가능해진다.
RC-부재 내에 있는 저항(R3)은 다이오드 모듈(8) 내에서 사용되는 다이오드를 위해 허용되는 값으로 펄스 전류를 제한하기 위해서 이용된다.
RAS-원리의 한 가지 추가의 변형예는 도 8에 도시된 것과 같이 접속된 이중 애노드-조립체다. 원래의 RAS-원리와 달리, 본 변형예에서는 중간 주파수 전력 공급부(9)를 이용하는 대신에 마그네트론 캐소드(1)에 영구적으로 연결된 마이너스 극을 갖는 직류 공급부를 이용한다. 애노드(2 및 3)는 저항(R3 및 R4)을 통해 캐소드에 연결되어 있다. 각각의 애노드는 또한 도 8에 IGBT(V5 및 V6)로서 도시된 스위치를 통해 직류 공급부의 플러스 극에 연결되어 있다.
스위치(V5 및 V6)가 폐쇄되면, 상기 조립체는 전통적인 직류-스퍼터링 조립체와 동일하게 동작한다.
스위치들 중에 하나의 스위치가 개방되면, 상기 개방된 스위치에 연결된 전 극의 전위는 상기 전극을 캐소드에 연결하는 저항으로 인해 강한 음의 상태가 되며, 그 결과로 상기 전극은 더 이상 가스 방전부의 애노드로서 작용할 수 없고, 오히려 추가 캐소드로서 작용하게 된다. 폐쇄된 스위치에 연결된 다른 전극은 하나의 스위치가 개방되어 있는 시간 동안 방전부의 전체 애노드 전류를 넘겨받는다.
상기 추가의 캐소드에는 자기장 지원부가 없기 때문에, 전류 양은 적다. 하지만, 마그네트론 캐소드에 의해서 발생하는 플라즈마 구름이 충분히 많은 양(+)의 이온들을 수송함으로써, 결국 음의 전위에 의해서는 에칭 제거와 더불어 애노드 표면의 세척을 야기하는 이온-추출이 이루어진다. 스퍼터링 방전부가 자신의 애노드를 발견하기 위해서는 언제나 두 개의 스위치들 중에서 하나의 스위치가 폐쇄되어야만 한다.
도 8에는 펄스 열에 대한 한 가지 예가 도시되어 있다. 상기 도면에는 스위치의 개방 시간(toff5 및 toff6)이 상이하게 나타나 있는데, 그 이유는 상이한 개방 시간에 의해서 경우에 따라 상이한 전극 코팅이 저지될 수 있기 때문이다. 개방 시간을 개별적으로 설정함으로써, 세척 효과가 측정된다.
상기와 같은 개별적인 설정은 특히 중요한데, 그 이유는 전극의 코팅이 공급된 캐소드 파워 및 주도적인 작동 압력에 따라 변동되기 때문이다.
스위치의 반복적인 개방을 위해 중요한 주기 기간은 생성되는 층의 재료 특성에 의존한다. 상기 주기 기간은 수 헤르츠 내지 100 kHz의 범위 안에 있다. 고 절연성 층의 경우에는, 애노드의 완전한 코팅이 한 주기 내에 이루어질 수 있는 가 능성이 신속한 세척에 의해서 저지되어야만 한다.
다이오드-저항으로 이루어진 조합(V1/R1 또는 V2/R2)은 마그네트론 방전의 최초 점화시에 지원할 목적으로 이용된다.
다이오드(V3 또는 V4)는 각각의 IGBT에 속하고, 상기 IGBT를 극성 반전(reverse polarity)에 대하여 보호할 목적으로 이용된다.
마그네트론 조립체에 대한 균일한 코팅에 도달하기 위해서는 다른 무엇보다도, 애노드 앞에서 국부적으로 상이한 플라즈마 농도의 형성이 이루어지지 않으면서 전하 캐리어가 자유롭게 애노드에 도달할 수 있도록 애노드 구조물을 구현해야만 한다.
상기 조립체는 도 9 내지 도 11에서도 알 수 있는 바와 같이, RAS-조립체를 위해 필요한 두 개의 애노드 캐링 로드(2 및 3)가 캐소드(1)의 두 개의 더 긴 측에 설치되어 다크 스페이스 차폐부(4 및 5)에 연결된 면에 의해서 기판으로부터 분리될 정도로 변형되었다. 추가의 한 면이 타겟으로부터 떨어져 마주한 애노드 캐링 로드의 측에 삽입됨으로써, 상기 차폐부(5)의 횡단면은 U자 형상을 갖게 된다.
상기 차폐부(4 및 5)의 표면들이 플라즈마의 미립자 충격에 노출됨으로써, 상기 표면들은 고출력 캐소드의 경우에는 수냉식 시트로서 실시된다.
도 10은 도 9의 좌측으로부터 바라보고 도시한 측면도를 보여주고, 도 11은 도 9의 저면도를 보여준다.
전기적인 결선 상태는 단지 상징적으로만 도시되어 있다: 각각의 상부 애노드(3)는 중간 주파수 공급부(9)의 한 극에 연결되어 있으며, 각각의 하부 애노 드(2)는 중간 주파수 공급부(9)의 다른 극에 연결되어 있다. 상기 중간 주파수 공급부의 두 개의 극에는 다이오드 모듈(8)이 연결되어 있다. 상기 다이오드 모듈(8)의 애노드들은 마그네트론 캐소드(1)에 연결되어 있다.
애노드의 작용 그리고 인가된 에칭 파워의 크기는 면(4) 안에 있는 개구에 의해서 조절될 수 있다. 가스 방전의 기능을 위해서는, 애노드 강하(anode drop)가 애노드 캐링 로드 앞에서 완전히 구현될 수 있어야만 한다. 이와 같은 내용이 구조물 규정에 대하여 의미하는 바는, 40 내지 80 mm의 간격을 두고 애노드(2 및 3) 앞에는 플라즈마를 제한하는 추가의 부분이 존재해서는 안 된다는 것이다. 도 21에는 상기 치수가 a로 표기되어 있다.
그렇기 때문에 차폐부(5)의 두 개의 레그는 상기와 같은 길이로 실시되어 있다. 상기 레그들은 단부에 단부 플레이트(4)를 가지며, 상기 단부 플레이트들은 애노드(2 및 3)가 존재하는 횡단면을 직사각형 튜브로 만들어주며, 상기 직사각형 튜브는 간극을 두고 타겟 길이 연장부와 평행하게 개방되어 있다. 상기 간극의 폭은 도 13에서 e로 표기되었다. 전하 캐리어는 플라즈마 공간으로부터 상기 간극 안으로 침투한다. 이온 및 전자가 상이한 활동 범위를 갖기 때문에, 간극 폭(e)이 작은 경우에는 바람직하게 전자는 애노드에 도달할 수 있지만 이온은 저지될 수 있다. 그에 상응하게 애노드에서의 에칭 효과는 떨어진다. 다른 한편으로 작은 간극 폭(e)은 기판을 애노드에 의한 오염으로부터 우수하게 차폐시키는 작용을 한다.
방전이 애노드(2 및 3) 앞에서 슬릿 개구(e)의 방향으로 확장되도록 하기 위하여, 애노드(2 및 3)와 다크 스페이스 차폐부(5)의 간격(b)이 4 내지 10 mm로 설 정될 수 있음으로써, 플라즈마는 상기 간격 안에서 소멸한다. 애노드 2와 3 사이에서 플라즈마가 직접적으로 형성되는 것을 방지하기 위하여, 도 21에 c로 표기된 애노드 2와 3의 간격도 4 내지 10 mm로 설정될 수 있다.
전기적으로 작용하는 애노드를 규정할 수 있기 위하여, 플라즈마와 접촉해서는 안 되는 애노드(2 및 3)의 부분들은 절연체(6)에 의해서 덮여있다. 플라즈마 공간에 대한 근접성 때문에, 플라즈마 내에서 피하기 어려운 이온 충격 및 자외선과 같은 부하를 견뎌낼 수 있는 절연 재료들, 예컨대 석영 또는 세라믹이 사용될 수 있다.
마그네트론 캐소드의 모든 면이 애노드에 의해 둘러싸여 있으면, 더욱 우수한 층 두께 균일성에 도달하게 된다. 도 5는 도 12의 저면도로, 도 12에서는 측면 애노드(2 및 3)가 링(2 및 3)으로서 형성되었다. 상기 링의 중앙에는 마그네트론 캐소드(1)가 존재한다. 상기 링들은 전술된 튜브 횡단면(4 및 5) 안에 배치되어 있다. 로드 배열 상태와 달리 상기 링 배열 상태에서는 커버가 캐소드의 정면 위로도 연장됨으로써, 다크 스페이스 차폐부(4 및 5)도 마찬가지로 링을 형성하게 된다.
고출력 캐소드의 경우에는 애노드가 수냉 방식으로 냉각될 수 있어야만 하는데, 그 이유는 전체 방전 출력의 약 10 %가 애노드로 옮겨지기 때문이다. 로드형 애노드의 경우에는 냉각수가 이중 튜브 구조물을 통해 앞·뒤로 가이드 된다. 링형 애노드의 경우에는 물이 T자형 부재 내에서 링 안으로 공급되고, 전체 링을 순환한 후에 동일한 T자형 부재에서 재차 배출된다.
링형 구조물은 로드에 비해 애노드의 절연 고정 과정이 간단하다는 추가의 장점을 갖는다: 도 18에서는 전술된 링형 애노드 2와 3의 상호 간격(c) 그리고 상기 링형 애노드(2 및 3)와 다크 스페이스 차폐부(5)의 간격(b)이 세라믹으로 이루어진 실린더(10)에 의해서 조절된다는 것을 알 수 있다. 본 경우에는 애노드 링의 길이에 걸쳐 분배되는 짧은 세라믹 로드가 사용된다. 애노드 링(2 및 3)의 내측에서 플라즈마의 다크 스페이스 소멸을 야기하는 조절된 간격들 때문에, 상기 세라믹 로드는 애노드 정면에서 플라즈마 균질성에 아무런 영향도 미치지 않는다.
도 9 내지 도 13은 마그네트론 캐소드(1)가 평탄형 마그네트론으로 형성된 조립체를 보여준다. 하지만, 동일한 기술이 원통형 마그네트론에도 적용될 수 있다.
도 14 내지 도 19는 링형 애노드(2 및 3)가 원통형 캐소드(1) 뒤에 있는 하나의 평면에서 기판으로부터 떨어져 마주하도록 배치되어 있는 상태를 보여준다. 전기 결선 상태 및 다크 스페이스 차폐부(4 및 5) 내에 배치된 애노드 튜브(2 및 3)의 기하학적인 배열 상태는 전술된 바와 동일하다.
도 14 및 도 15에는, 다크 스페이스 차폐부(4 및 5) 그리고 애노드 링(2 및 3)이 원통형 마그네트론의 전체 장치, 즉 타겟 튜브용 지지부를 포함한 전체 장치를 둘러싸고 있는 상태가 도시되어 있다. 본 경우에 슬릿 개구(e)는 외부로 향하고 있다.
도 16 및 도 17에는, 다크 스페이스 차폐부(4 및 5) 그리고 애노드 링(2 및 3)이 단지 타겟 튜브 아래에 있는 공간만을 둘러싸고 있는 상태가 도시되어 있다. 슬릿 개구(e)는 본 경우에 외부로 향하고 있다.
도 18 및 도 19에는, 다크 스페이스 차폐부(4 및 5) 그리고 애노드 링(2 및 3)이 단지 타겟 튜브 아래에 있는 공간만을 둘러싸고 있는 상태가 도시되어 있다. 본 경우에 슬릿 개구(e)는 내부로 향하고 있다.
전술된 방법으로 간극 폭(e)을 조절함으로써 애노드의 에칭 제거 공정을 제어하는 방식은 국부적으로 상이한 간극 폭에 의해 플라즈마 세기를 국부적으로 변동시키기 위해서도 이용될 수 있고, 그와 더불어 기판상에서의 층 두께 분포에 영향을 미치기 위해서도 이용될 수 있다. 따라서, 다른 영향 요소들에 의해 발생할 수 있는 불균질성이 보상될 수 있다.
상기와 같은 상세한 설명으로부터 알 수 있는 사실은, 상기 간극 폭(e)에 의해서는 애노드의 에칭 제거량이 줄어들 수는 있으나 전체적으로 중단될 수는 없다는 것이다.
이상적인 경우는, 애노드의 원치 않는 코팅 그리고 에칭 제거에 의한 세척이 정확하게 균형을 이루는 경우다. 기계적으로 볼 때 이와 같은 상태는 설정 불가능하다. 그렇기 때문에, 도 3 및 도 4에 따른 회로들은 도 7에 도시된 바와 같이 추가의 분기만큼 확장되었다.

Claims (30)

  1. 마그네트론으로 형성된 캐소드 상에 있는 타겟으로부터의 리던던시형 애노드-스퍼터링을 이용한 기판 코팅 방법으로서,
    상기 캐소드에는 음의 캐소드 전위가 공급되고, 상기 캐소드 외에 두 개의 전극들에는 양의 전위(애노드 전위) 또는 음의 전위가 교대로 공급되는, 기판 코팅 방법에 있어서,
    상기 음의 전위는 캐소드 전위의 레벨과 최대로 같은 레벨로 발생하는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    교류 전압이 발생하며, 상기 교류 전압으로부터 캐소드 전위가 전기적으로 분리되지 않은 상태에서 펄스 방식의 직류로서 발생하고, 상기 교류 전압의 각각 하나의 음의 반파가 각각 하나의 전극에 교대로 인가되는 한편, 상기 교류 전압의 각각의 양의 반파는 각각 다른 전극에 감소한 레벨로 인가되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    하나의 전극에서는 상기 음의 반파의 레벨이 감소하는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    전극들에서의 전위 레벨은 조절 가능한 방식으로 감소하는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    직류 전압이 발생하며, 상기 직류 전압으로부터 음의 직류 전압을 갖는 캐소드가 전기적으로 분리되지 않은 상태로 캐소드 전위로서 제공되는 한편, 각각 하나의 전극에는 상기 직류 전압으로부터 음의 전위가 공급되고, 각각 다른 전극에는 상기 직류 전압의 양의 전위의 레벨에 비해 레벨 상으로 더 낮은 전위가 공급되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 1 직류 전압 및 제 2 직류 전압이 발생하며, 상기 직류 전압들로부터 캐소드에는 음의 직류 전압이 전기적으로 분리되지 않은 상태로 캐소드 전위로서 교대로 공급되는 한편, 각각 하나의 전극에는 상기 직류 전압들로부터 음의 전위가 공급되고, 각각 다른 전극에는 상기 제 1 직류 전압 및 제 2 직류 전압의 양의 전위의 레벨에 비해 레벨 상으로 감소한 전위가 공급되는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 음의 전위의 레벨은 제 1 직류 전압 및 제 2 직류 전압의 음의 전위의 레벨에 비해 감소하는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전극들에서의 전위 레벨은 조절 가능한 방식으로 감소하는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 방법.
  9. 진공 챔버, 마그네트론-캐소드, 두 개의 전극 및 전압원을 포함하는, 리던던시형 애노드-스퍼터링을 이용한 기판 코팅 조립체에 있어서,
    전압원으로부터 발생한 음의 전압 및 양의 전압이 전극들에 교대로 인가될 수 있도록 상기 마그네트론-캐소드와 전극이 스위칭 소자를 통해 전기 도금 없이 전압원에 연결되며, 상기 음의 전압 및 양의 전압의 레벨이 캐소드 전압의 레벨보다 크지 않은 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전압원은 제 1 전압 출력부 및 제 2 전압 출력부를 갖는 교류 전압원(Vmf)으로서 형성되었으며,
    상기 제 1 전압 출력부는 제 1 다이오드(V1)의 캐소드에 연결되어 있고, 제 2 전압 출력부는 제 2 다이오드(V2)의 캐소드에 연결되어 있으며, 상기 제 1 다이오드(V1) 및 제 2 다이오드(V2)의 애노드들은 마그네트론-캐소드에 함께 연결되어 있으며,
    상기 제 1 전압 출력부는 제 1 전극에 직접 연결되어 있고, 제 2 전압 출력 부는 제 2 전극에 직접 연결되어 있으며,
    상기 제 1 전극은 제 1 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh1, Rzh1)를 통해 접지에 연결되어 있고, 상기 제 2 전극은 제 2 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh2, Rzh2)를 통해 접지에 연결된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전압원은 제 1 전압 출력부 및 제 2 전압 출력부를 갖는 교류 전압원(Vmf)으로서 형성되었으며,
    상기 제 1 전압 출력부는 제 1 다이오드(V1)의 캐소드에 연결되어 있고, 제 2 전압 출력부는 제 2 다이오드(V2)의 캐소드에 연결되어 있으며, 상기 제 1 다이오드(V1) 및 제 2 다이오드(V2)의 애노드들은 마그네트론-캐소드에 함께 연결되어 있으며,
    상기 제 1 전압 출력부는 상기 제 1 전압 출력부에 양의 전압이 인가될 때에 흐름 방향으로 극성을 갖는, 제 1 저항(R1)에 의해 연결된 제 3 다이오드(V3)를 통해 제 1 전극에 연결되어 있고,
    상기 제 2 전압 출력부는 상기 제 1 전압 출력부에 양의 전압이 인가될 때에 흐름 방향으로 극성을 갖는, 제 2 저항(R2)에 의해 연결된 제 4 다이오드(V4)를 통해 제 2 전극에 연결되어 있으며,
    상기 제 1 전극은 제 1 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh1, Rzh1)를 통해 접지에 연결되어 있고, 제 2 전극은 제 2 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh2, Rzh2)를 통해 접지에 연결된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 저항(R1) 및/또는 제 2 저항(R2)은 조절 가능한 저항으로서 형성된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 저항은 제 1 트랜지스터(V5)의 드레인/소스-구간의 형태로 된 변동 가능한 저항으로서 형성되며, 상기 트랜지스터의 게이트는 상기 드레인/소스-구간과 평행하게 놓인, 제 1 제너 다이오드(V7)와 제 3 저항(R3)으로 구성된 직렬 회 로의 중앙에 연결되어 있으며,
    상기 제 2 저항은 제 1 트랜지스터(V6)의 드레인/소스-구간의 형태로 된 변동 가능한 저항으로서 형성되며, 상기 트랜지스터의 게이트는 상기 드레인/소스-구간과 평행하게 놓인, 제 2 제너 다이오드(V8)와 제 4 저항(R4)으로 구성된 직렬 회로의 중앙에 연결된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터(V5) 및 제 2 트랜지스터(V6)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)로서 형성된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교류 전압원(Vmf)은 중간 주파수 전압원으로서 형성된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 전압원은 음의 전압 출력부 및 양의 전압 출력부를 갖는 직류 전압원(Vg1)으로서 형성되었으며,
    상기 음의 전압 출력부는 제 1 스위치(S1)를 통해서 그리고 양의 전압 출력부는 제 2 스위치(S2)를 통해서 마그네트론-캐소드에 연결되어 있으며,
    상기 음의 전압 출력부 및 양의 전압 출력부는 제 3 스위치(S3), 제 4 스위치(S4), 제 5 스위치(S5) 및 제 6 스위치(S6)로부터 브리지 회로의 형태로 구성된 4극 스위치를 통해 제 1 전극 및 제 2 전극에 연결되어 있고, 이 경우 각각의 브리지 분기 내에는 상기 스위치들 중에서 하나의 스위치가 배치되어 있으며,
    상기 제 1 전극은 제 1 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh1, Rzh1)를 통해 접지에 연결되어 있고, 제 2 전극은 제 2 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh2, Rzh2)를 통해 접지에 연결된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 전압원은 각각 하나의 음의 전압 출력부 및 각각 하나의 양의 전압 출 력부를 갖는 제 1 직류 전압원(VgI1) 및 제 2 직류 전압원(VgI2)으로서 형성되었으며,
    상기 두 개의 양의 전압 출력부는 상호 접속되어 있으며,
    상기 제 2 직류 전압원(VgI2)의 음의 전압 출력부는 제 1 스위치(S1)를 통해서 그리고 양의 전압 출력부는 제 2 스위치(S2)를 통해서 마그네트론-캐소드에 연결되어 있으며,
    상기 제 1 직류 전압원(VgI1)의 음의 전압 출력부 및 양의 전압 출력부는 제 3 스위치(S3), 제 4 스위치(S4), 제 5 스위치(S5) 및 제 6 스위치(S6)로부터 브리지 회로의 형태로 구성된 4극 스위치를 통해 제 1 전극 및 제 2 전극에 연결되어 있고, 이 경우 각각의 브리지 분기 내에는 상기 스위치들 중에서 하나의 스위치가 배치되어 있으며,
    상기 제 1 전극은 제 1 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh1, Rzh1)를 통해 접지에 연결되어 있고, 제 2 전극은 제 2 다이오드/저항 직렬 회로(Vzh2, Rzh2)를 통해 접지에 연결된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  18. 제 9 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네트론-캐소드는 연장된 마그네트론의 형태를 가지며,
    전극들은 상기 연장부와 평행하게 그리고 상기 마그네트론의 타겟에 마주 놓인 기판에 의해서 차폐부에 의해 차폐된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 전극들의 차폐부는 측면에서 마그네트론 옆에 배치된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 차폐부는 마그네트론의 다크 스페이스 차폐부에 연결된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  21. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차폐부에는 수냉 장치가 제공된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  22. 제 18 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극들은 연장된 마그네트론의 좁은 측에서도 바람직하게는 링형 전극으로서 배치된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  23. 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차폐부는 간극을 형성하면서 상기 전극들을 둘러싸는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 차폐부는 슬롯을 갖는 직사각형 튜브로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    차폐부를 측면에서 마그네트론 옆에 배치하는 경우에 상기 간극은 마그네트론으로부터 떨어져 마주한 측에 배치된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  26. 제 18 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네트론은 연장된 튜브형 마그네트론으로서 형성되었고, 전극들의 차폐부는 기판으로부터 떨어져 마주한 상기 튜브형 마그네트론의 측에 배치되어 있으며, 상호 마주 놓인 차폐부의 간극들은 서로를 향하고 있는 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  27. 제 18 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전극들의 상호 간격 그리고 전극과 차폐부의 간격은 플라즈마 형성을 저지하는 방식으로 설정된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  28. 제 27 항에 있어서,
    전극들의 간격은 4 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  29. 제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
    전극과 차폐부의 간격은 4 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
  30. 제 18 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전극들은 튜브 형태로 그리고 냉각 수단을 가이드 하도록 형성된 것을 특징으로 하는,
    기판 코팅 조립체.
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