KR20080085893A - 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법 및스퍼터 소스 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면 고정 자기장(stationary magnetic field)(Hs)을 사용함으로써 스퍼터링(sputtering)이 수행된다. 고정 자기장을 형성하는 자극들의 하나에 인접한 고정 자기장(Hs)을 모듈레이팅(modulating)함으로써, 모듈레이팅 자기장(Hm)을 상기 고정 자기장(Hs)에 중첩시킴으로써 재-증착에 의한 스퍼터링 표면(3)의 침식되지 않은 영역이 최소화되거나 생략된다.
스퍼터링 소스, 고정 자기장, 모듈레이팅 자기장, 기판, 증착

Description

적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법 및 스퍼터 소스{METHOD OF MANUFACTURING AT LEAST ONE SPUTTER-COATED SUBSTRATE AND SPUTTER SOURCE}
본 발명은 스퍼터링 표면을 구비한 적어도 하나의 스퍼터 타겟을 포함하는 타겟 장치로부터 적어도 하나의 기판의 자기장 강화된 스퍼터 코팅을 포함하는 스퍼터-코팅된 기판을 제조하는 방법에 관계한다.
나아가 본 발명은 스퍼터링 표면 및 자기장을 발생시키는 부재들을 구비한 적어도 하나의 타겟을 포함하여 스퍼터링을 강화한 스퍼터링 소스에 관계한다.
진공 증착 공정 스퍼터링에 의한 코팅 기판이 알려져 있다. 진공 챔버 내 및 일반적으로 아르곤과 같은 이상기체인 작용 가스(working gas)가 진공 챔버 내로 유입되면서 양극과 타겟 음극 사이에 전기장이 인가된다. 간단하게, 작용 가스는 충돌에 의해 이온화되어 양극의 이상 기체 이온을 형성하는데, 이는 타겟의 스퍼터링 표면을 향한 언급된 전기장에 의해 가속되고, 타겟의 스퍼터링 표면으로부터 타겟 물질이 진공 내로 스퍼터 오프되고(sputtered off) 코팅된 하나 또는 하나 이상의 기판에 증착된다.
작용 가스를 활성 가스로 대체 또는 부가하면 이와 같은 활성 가스는 스퍼터링 표면에 인접한 플라즈마 내에서 활성화되고, 활성 가스와 스퍼터 오프된 타겟 물질의 반응 생성물로 기판이 코팅된다.
가스 이온화 공정에 의해 자유화된 전자들은 실질적으로 진행하는 이온화에 기여한다.
이와 같은 스퍼터링 공정은 타겟 음극에 인가된 전기장에 직교하는 자기장 요소들에 의해 타겟의 스퍼터링 표면에 인접한 자기장의 인가로 강화될 수 있다.
이와 같은 자기장 인가의 일반적인 효과는 특히 경량의 전자들을 부가적으로 촉진하는 것인데 이는 가스 분자들의 이온화 속도가 증가하도록 하여 인가된 자기장 영역에서 플라즈마 밀도를 증가시킨다.
자기장 강화 스퍼터링의 효과는 언급된 자기장을 세이핑(shaping) 함으로써 더욱 증가되어 스퍼터링 표면에 직교하는 평면 내 및 언급된 평면에 직교하는 방향 내에 고려되는 스퍼터링 표면상의 호를 이루는, 종종 관련된 분야에서 자계선의 폐 루프 터널(closed loop tunnel)로 불리는 스퍼터링 표면을 따르는 폐 루프인 자계선 패턴의 결과를 낳는다. 이러한 기술은 일반적으로 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)으로 알려져 있다. 이와 같은 자기장 및 전기장의 상호 효과에 기인한 자계선의 폐 루프 터널 효과는 전자들이 터널 루프를 따라 터널 루프 내에서 가속화되어 명백하게 증가된 플라즈마 밀도를 이끌어낸다.
이는 루프 영역 내에서 스퍼터링 속도를 명백하게 증가시킨다. 전기장과 조합하는 자계선의 터널 루프 효과에 기인하여 터널 영역은 종종 "전자 트 랩(electron trap)" 으로 불리운다. 타겟에 대한 효과는 터널 루프에 의해 커버되는 영역 내에서 증가된 스퍼터 속도이다. 스퍼터링 표면 내에서 결과 루프 형태의 스퍼터링 프로파일은 종종 "레이스 트랙(race track)"이라 불리운다.
발명에 의해 야기되는 일반적인 문제는 자기장 강화된 스퍼터링이 수행되면 타겟의 스퍼터링 표면의 일부 영역은 다른곳보다 더 침식된다는 것이다. 명백하게 타겟이 다른 영역보다 국부적으로 보다 침식되면, 타겟 수명은 침식이 증가된 영역에서 타겟이 소비되는 시간에 의해 지시된다. 따라서, 타겟을 따른 균일하지 않은 스퍼터 침식 분배는 주어진 타겟으로부터 스퍼터 코팅에 이용될 수 있는 물질의 백분율에 대한 효율을 지시한다. 나아가, 명백하게 국부적인 스퍼터 침식은 기판을 따라 스퍼터 오프된 물질의 증착 속도의 균일도를 떨어뜨린다.
고정된 터널-형태 자기장의 하나의 수동적인 변경을 포함하는 자기장 강화된 스퍼터링의 언급된 효과를 개선시켜 스퍼터링 표면에 평행하고 전기장 및 인접한 표면에 직교하는 자계선의 요소들을 증가시키는 다양한 접근들이 알려져 있다.
다른 접근들은 동적이고 스퍼터링 표면의 자기장을 따라 이동하여 시간에 따라 타겟의 스퍼터 침식을 균등하게 한다.
JP 148642의 도 11을 참조하면, 예를 들어, 타겟을 따라 자극들의 제 1의 고정 및 연장 배열이 알려져있다. 이와 같은 자극들의 제 1 고정 및 연장 배열로부터 이격되어 이를 따라서, 스퍼터링 표면 아래에, 언급된 고정 및 연장 배열에 평행하고 이로부터 이격된 축 둘레로 회전하는 연장 드럼(elongated drum)에 의해 자극들의 동적인 연장 배열이 실행된다. 호를 이루는 자기장은 드럼에서의 자극들 과 고정 배열의 자극들 사이에서 생성된다. 언급된 드럼의 상기 사실에 기인하여 자극들은 나선형으로 배열되고, 타겟의 스퍼터링 표면에서 나타나고 이러한 극들은 자극들의 고정 및 연장 배열을 따라서 선형으로 이동된다.
자기장 강화된 스퍼터링 과정은 타겟의 스퍼터링 표면상에 자극들의 고정 및 연장 배열로부터 선형적으로 이동된 자극들의 동적인 배열까지 또는 이와 역으로 호를 이룬다.
이와 같은 접근은 몇가지 불이익을 갖는다. 그 중의 하나는 결과적인 자기장이 실질적으로 동적인 배열상의 자석에 의해 통제되는 것이다. 둘째로는 결과적인 자기장이 자극들의 동적인 배열과 고정된 연장 배열 사이에서 매우 제한된 중앙 영역을 따라 스퍼터링 표면에 평행한다는 것이다.
본 발명의 목적은 이와 다른 접근을 제공하는 것이다.
이는 적어도 하나의 스퍼터-코팅된 기판을 제조하는 방법에 의한 본 발명에 의해 달성되는데, 이 방법은 스퍼터링 표면을 갖는 적어도 하나의 스퍼터 타겟을 구비한 타겟 배열로부터 적어도 하나의 기판의 자기장 강화된 스퍼터 코팅을 포함한다. 이에 의하여, 자극들의 제 1 고정 및 연장 배열 및 자극들의 제 2 고정 및 연장 배열에 의해 수행된 스퍼터 표면상에 시변(time- varying) 자기장이 형성되는데, 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열들은 서로에 대하여 상호적으로 이격되어 배치된다. 적어도 하나의 언급된 고정 및 연장 배열들은 스퍼터링 표면 아래에 위치된다. 자극들의 두가지 배열은 대개 스퍼터링 표면에 직교한 각각의 평면 내에서 스퍼터링 표면 위에서 호를 이루는 자계선 패턴을 갖는 고정 자기장을 생성한다. 언급된 자기장의 패턴은 터널과 같고 언급된 평면에 직교방향이다. 자극들의 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열의 적어도 하나에 바로 인접하고 언급된 하나의 배열의 길이의 적어도 현저한 부분을 따르는 고정 자기장에 대한 중첩된 모듈레이팅 자기장(amodulating magnetic field)이 존재한다.
[정의]
다른 기하학적 요소들에 대한 기하학적 요소로서 타겟의 스퍼터링 표면을 지칭하고 이와 같은 표면을 사용할 때, 스퍼터링 표면은 기하학적 평면 또는 굽은 기하학적 표면으로 이해되며, 타겟 마운팅 배열들 또는/및 특히 스퍼터 침식 프로파일에 의해 유도되는 실질적인 스퍼터링 표면의 어떠한 불안정도 고려되지 않는다.
자극들의 고정 및 연장 배열에 "인접한"이라고 말할 때 이와 같은 "인접"은 실질적으로 언급된 배열에 다른 자극들의 고정 및 연장 배열(들)보다 더 가까운 위치를 정의하는 것이다.
터널-형태(tunnel-shaped)의 자계선을 갖는 고정 자기장이 고정된 자극들의 연장 배열에 의해 생성되는 한편, 자기장의 총체적인 강도는 고정 자극들 및 따라서 각각의 자석 배열에 의해 지배된다. 고정 자기장은 작업점 장(working point field)으로서 작용한다. 다른 한편 옵션은 정지 측정(stationarily measures)을 이용하도록 개방되어 스퍼터링 표면에 평행한 자계선을 최적화한다.
적어도 하나의 고정 및 연장 배열에 인접한 작업점 영역에 대하여 동적 모듈레이팅 자기장을 부가적으로 중첩함으로써 스퍼터링 표면에 평행한 자계선 요소들의 효과의 증가량은 언급된 하나의 고정 배열에 인접하여 얻어진다. 이에 의하여, 터널-형태 패턴의 자기장의 총체적인 강도를 지배하는 자극들은 구동에 의한 동적으로 이동할 필요가 없다.
본 발명에 의한 하나의 구현예에서, 언급된 모듈레이팅은 적어도 하나의 고정 및 연장 배열을 따라 시간 및 위치에 의존하여 수행되며, 하나의 고정 배열을 따라 파상 모듈레이팅을 이끈다.
다른 구현예에서 언급된 모듈레이팅은 자극들의 하나의 고정 및 연장 배열에 인접한, 이에 수직적이고/수직적이거나 이를 따르는 하나의 또는 교대의 극성 자극들의 동적 배열을 이동하는 것을 포함하는데, 상기 이동되는 배열의 하나의 극은 이동 방향으로 서로에 대하여 이격된다.
다른 구현예에서 언급된 모듈레이팅은 자극들의 적어도 하나의 고정 및 연장 배열에 인접한, 이에 수직적이고/수직적이거나 이를 따르는 강자성의 션트 부재들(shunt members)의 배열을 이동하는 것을 포함하는데, 상기 션트 부재들은 이동 방향으로 서로에 대하여 이격된다. 극들과 강자성 션트 부재들 모두의 자극들은 이동되는 하나 및 동일한 배열로 조합될 수 있다.
다른 구현예, 특히 마그네트론 타입(magnetron type)의 자기장-강화된 스퍼터링에 적용하기 적절한 예에서, 상기 방법은 자극들의 제 3 고정 및 연장 배열을 제공하는 것을 포함하고, 이에 의하여 자극들의 제 2 고정 배열이 자극들의 제 1 및 제 3 고정 및 연장 배열 사이 및 스퍼터링 표면의 아래에 위치된다. 언급된 모듈레이팅은 자극들의 제 2 고정 및 연장 배열에 인접하고 이를 따라서, 즉 자극들의 다른 두개의 고정 및 연장 배열 사이에 제공되는 배열에서 수행된다.
하나의 구현예에서, 모듈레이팅 자기장은 중첩된 고정 자기장보다 더 강하도록 선택된다.
다른 구현예에서 중첩된 모듈레이팅 자기장은 중첩된 고정 자기장보다 더 약하게 선택된다.
자극들의 하나의 고정 및 연장 배열을 따라서 범위의 일부 세그먼트내에서 모듈레이팅 장이 중첩된 고정 자기장보다 더 강하고, 다른 세그먼트들 내에서 더 약할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 다른 구현예에서, 언급된 모듈레이팅은 축 둘레로 회전할 수 있고 언급된 하나의 고정 및 연장 배열에 인접하여 위치한 드럼을 제공하는 것을 포함한다. 상기 드럼은 적어도 하나의 강자성 부재들 및 자극들 패턴을 갖는다.
상기 드럼을 회전함으로써 강자성 부재들 및/또는 자극들은 하나의 고정 및 연장 배열의 자극들을 향하여 이들으로부터 이동하고 따라서 고정 배열의 길이 범위에 수직이다.
다른 구현예에서, 적어도 두개의 타겟들이 서로에 대하여 측면에 위치하고, 모듈레이팅이 수행되는 자극들의 하나의 고정 및 연장 배열은 실질적으로 적어도 두 개의 타겟 사이에 배치된다. 이에 의해 언급된 모듈레이팅은 양 타겟들 상에서 고정 자기장에 영향을 준다.
본 발명에 따른 방법의 다른 구현예에서, 자극들의 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열을 따라 그 사이에 배열된 자극들의 고정 및 연장 배열에 의해 고정 자기장을 플랫트닝(flattening)하는 것을 포함한다. 쌍극자 축들은 이에 의하여 실질적으로 타겟의 스퍼터링 표면에 평행하고 그 아래에 있다.
자극들의 제 1, 제 2 및 제 3 고정 및 연장 배열의 구현예와 다른 구현예에서 고정 자기장은 자극들의 제 1과 제 2 사이 및 제 3과 제 2 고정 및 연장 배열을 따라 그 사이에 배열된 자극들의 고정 및 연장 배열에 의해 자극들의 제 3 및 제 2 고정 및 연장 배열 사이에서 플래튼(flatten)된다.
나아가 본 발명은 스퍼터 표면을 구비한 적어도 하나의 스퍼터 타겟, 상기 타겟을 따른 자극들의 제 1 고정 및 연장 배열, 상기 자극들의 제 1 고정 및 연장 배열을 따라 상호 이격되어 배치된 자극들의 제 2 고정 및 연장 배열을 포함하는 스퍼터링 소스에 관계한다.
자극들의 적어도 하나의 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열은 스퍼터링 표면 아래에 배치된다. 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열은 일반적으로 자계선의 패턴을 갖는 고정 자기장을 발생시키는데 상기 패턴은 언급된 스퍼터링 표면에 수직인 각각의 평면내의 스퍼터링 표면상에서 호를 이룬다. 나아가 상기 패턴은 언급된 평면에 수직인 방향에서 터널 형태이다.
스퍼터링 소스는 적어도 하나의 이격된 강자성 부재 및 자극들의 동적인 배열을 포함하는데 이는 자극들의 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열의 하나에 인접하여 구동적으로 이동할 수 있다.
이에 의해 이격된 강자성 부재들 및/또는 자극들의 동적인 배열은 상기 자극들의 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열의 나머지에 인접하고 이를 따라서 구동적으로 이동할 수 있다.
본 발명에 의한 제조 방법으로 돌아가보면, 고정 자기장에 모듈레이팅 자기장을 중첩하는 것은 자극들의 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열들의 다른 하나에 인접하여 부가적으로 수행될 수 있다. 그럼에도 불구하고 하나의 모듈레이팅 자기장은 자극들의 언급된 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열의 하나를 따라서 실질적으로 고정 자기장에 영향을 미친다.
본 발명에 의한 스퍼터링 소스의 일구현예에서 언급된 동적 배열은 자극의 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열의 하나에 인접하고 언급된 하나의 배열에 수직이고/수직이거나 이를 따라서 구동적으로 이동할 수 있다. 이에 의하여, 고정 자기장의 모듈레이팅은 자극들의 언급된 하나의 고정 및 연장 배열을 따라서 시간 및 위치에 따라서 파동형태로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 스퍼터링 소스의 일구현예에서 소스는 자극들의 제 3 고정 및 연장 배열을 포함할 수 있는데, 제 2 고정 및 연장 배열은 제 1 및 제 3 고정 및 연장 배열 사이 및 스퍼터링 표면 아래에 배치될 수 있다. 동적인 배열이 인접한 자극들의 하나의 고정 및 연장 배열은 자극들의 제 2 고정 배열이다.
본 발명에 의한 소스의 일구현예에서 고정 자기장은 동적 배열이 조합된 자극들의 하나의 고정 및 연장 배열을 따라 이에 인접한 일반적인 위치에서 고려되는 동적 배열의 상기 자극들의 적어도 일부분에 의해 생성되는 자기장보다 강하다.
소스의 다른 구현예에서 고정 자기장은 자극들의 하나의 고정 및 연장 배열을 따라 이에 인접한 일반적인 위치에서 고려되는 동적 배열의 자극들의 적어도 일부분에 의해 생성되는 자기장보다 약하다.
이에 의하여, 언급된 구현예들은 고정 자기장의 한 부분을 따라 동적 배열에 의해 생성되는 각각의 조합된 자기장보다 후자는 더 강하고, 다른 부분을 따라서는 더 약하게 조합될 수 있다.
본 발명에 의한 소스의 일구현예에서, 동적 배열은 축 둘레로 구동적으로 회전할 수 있고 언급된 적어도 하나의 강자성 부재들 및 자극들의 패턴을 포함하는 드럼(drum)을 포함할 수 있다.
다른 구현예에서 언급된 패턴은 상기 드럼의 표면 둘레로의 나선 패턴이다.
본 발명에 의한 다른 구현예에서 소스는 측면에 위치된 적어도 두 개의 타겟들을 포함하고 언급된 동적 배열에 조합된 자극들의 하나의 고정 및 연장 배열은 상기 적어도 두 개의 타겟들 사이에 실질적으로 위치된다.
본 발명에 의한 소스의 다른 구현예에 의하면, 자극들의 적어도 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열을 따라 그 사이에서 자극들의 고정 및 연장 배열이 제공되는데, 자극들의 축은 실질적으로 스퍼터링 표면에 평행하고 스퍼터링 표면에 인접하며 그 아래에 위치된다.
본 발명의 다른 양상에 의하면, 적어도 하나의 스퍼터-코팅된 기판(sputter- coated substrate)을 제조하는 방법이 제공되는데 이는 스퍼터 표면을 구비한 적어도 하나의 스퍼터 타겟을 포함하는 타겟 배열로부터 적어도 하나의 기판을 자기장 강화된 스퍼터-코팅(magnetic field-enhanced sputter-coating)하는 것을 포함한다. 이로 인해, 자극들의 제 1 고정 및 연장 배열 및 자극의 제 2 고정 및 연장 배열에 의하여 스퍼터 타겟의 표면상에 시변 자기장(time-varying magnetic field)이 형성된다. 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열은 서로를 따라 상호 이격되어 위치된다. 적어도 하나의 언급된 배열은 스퍼터링 표면 아래에 위치된다. 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열들은 일반적으로 스퍼터링 표면에 수직인 각각의 평면 내에 고려되는 스퍼터링 표면 위로 호를 이루는 자계선의 패턴을 갖는 고정 자기장을 생성한다. 자계선은 언급된 평면에 수직 방향의 터널 형태 패턴이다. 언급된 고정 자기장은 통제가능하게 언밸런스(controllably unbalabced)하여 결과적으로 시변 자기장이 된다.
본 발명의 다른 양상은 드럼축 둘레로 회전하는 자극들의 나선 패턴을 갖는 드럼에 의해 플라즈마 내에서 배타적으로 자기장을 생성하는 것을 포함하는 플라즈마 밀도(plasma density)를 모듈레이팅(modulating)하는 방법에 관계한다.
본 발명은 예들 및 각각의 도면에 의해 보다 상세하게 설명될 것이다.
본 발명에 대한 일반적인 접근을 설명하기 위해 본 발명에 의한 스퍼터링 소스의 개략적인 부분이 도 1에 도시되었다. 스퍼터링 표면 3을 갖는 쇄선(dashed lines)으로 도시된 타겟 1이 도시되었다. 자극의 제 1 배열 5가 y 방향으로 연장되었고 쌍극자 DP의 자극들로 표현되었다. 자극들은 구체적으로 선택된 교호적인(alternating) 극성일 수 있으나, 대개는 적어도 배열 5의 일부 범위를 따라서 예를 들어, S와 같이 동일한 극성이다. 배열 5는 타겟 1에 대하여 고정되어 설치된다.
쌍극자 DP의 자극들의 제 2 배열 7이 도시되었는데, 역시 y 방향으로 연장되며 배열 5로부터 이격된다. 배열 7에 의해 표현되는 자극들은 서로 다른 극성들일 수 있으나 이 역시 대개는 적어도 배열 7 범위의 일부분을 따라 N으로 지시된 것과 같이 동일하다. 자극 5, 7의 두 개의 고정 및 연장 배열들의 적어도 하나는 타겟 1의 스퍼터링 표면 아래에 설치된다. 두 개의 고정 및 연장 배열 5 와 7 및 조합된 쌍극자들 DP에 의해 고정 자기장 HS 가 형성된다. 자계선은 스퍼터링 표면 3에 수직이고 스퍼터링 표면 3 위에 있는 평면 Pl 내에서 두 배열들 5, 7 사이에 호를 이룬다. 도 1에 의하면 이와 같은 평면 Pl은 y 방향에 수직이다. 조합하자면, 자계선은 스퍼터링 표면 3 위에 y 방향, 즉 평면 Pl에 수직인 방향으로 호를 이뤄 터널을 형성한다.
도 2에 도 1의 배열 5의 극 S의 자극들에 영향을 주는 고정 자기장 Hs 의 일부가 개략적으로 도시되었다. 도 2에 개략적으로 확대되어 도시된 바와 같이 고정 자기장 Hs 는 스퍼터링 표면 3에 평행하는 자기장 요소 Hsx 및 스퍼터링 표면 3에 수직인 자기장 요소 Hsz 를 갖는다. 본 발명에 의하면, 시변 자기장 요소 Hmx (t)를 갖는 모듈레이팅 자기장 Hm 은 자극들의 고정 및 연장 배열에 인접하여 인가된다. 스퍼터링 표면에 평행한 고정 자기장 요소 Hsx 및 모듈레이팅 자기장 Hm의 시변 요소 Hmx의 중첩에 기인하여 스퍼터링 표면 3에 평행하는 결과적인 자기장 요소는 역시 시간에 따라 변화한다.
도 3에 시간 축 t에 따른 자기장의 작업점(working point) 값으로서의 고정 자기장 Hs 의 요소 Hsx 및 중첩되어 자기장 H(t)가 되는 자기장의 모듈레이팅 성분 Hmx (t) 가 도시되었다.
따라서, 하나의 배열 7에서 제 2 배열 5로 호를 이루는 타겟 1의 스퍼터링 표면 위에 있는 고정 자기장 Hs는 모듈레이팅 시변 자기장 Hm이 도 1의 자극의 하나의 고정 및 연장 배열 5에 인접하여 이를 따라 중첩되는 작업점 자기장을 형성할 수 있다. 도 1의 쇄선에 도시된 바와 같이 고정 자기장 Hs 는 또한 자극 7과 같은 제 2 고정 및 연장 배열에 인접하여 이를 따라서 중첩된 모듈레이팅 자기장에 의해 모듈레이트 될 수 있고, 도 3에 역시 쇄선으로 도시된 바와 같이 위상이 반대일 수 있다.
도 4에 자극의 하나의 고정 및 연장 배열 5의 확대된 도면이 도시되었는데 이에 인접하여 고정 자기장 Hs가 모듈레이팅 자기장 Hm에 의해 모듈레이트 되었다. 이 구현예에서 y 방향을 따른 자극들 S1‥Sn 에 인접한 모듈레이션은 위상과 관련되어 배열 5를 따라 파동과 같이 전파되는 모듈레이션 패턴 Hmx (t,y)를 형성한다.
도 5는 도 1에 의한 자극들의 하나의 고정 및 연장 배열 5의 확대도로, 두 개의 화살표가 표시되었는데, 이들은 다른 형태이고, 각각의 배열에서 자극이 되는 자석 쌍극자를 나타낸다. 도 1 내지 3에 의하면 모듈레이팅 자기장 Mm은, 화살표 υ에 의하면, 하나의 고정 배열에 인접하여 이를 따르는 자극들의 배열을 선형적으로 이동함에 의해 형성된다. 나아가 도 5에 도시된 바와 같이, 동적 배열 9는 동일한 극성의 고정 배열 5의 자극들과 상호 작용하는 자극들을 제공한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 만일 하나 이상의 자극이 배열 9를 따라 제공되면 동적 배열 9의 범위를 따라 동일한 자극들은 서로 이격된다. 고정 및 연장 배열 5에 인접하여 이를 따라서 구동적으로 동적 배열 9를 이동함으로써 고정 자기장(도 5에 미도시)는 고정 및 연장 배열 5의 각각의 자극들에서 모듈레이트된다.
휴리스틱하게(Heuristically), 배열 5 및 9의 두 개의 동일한 극성 자극이 자기장에 정렬될 때마다 도 2에 도시된 고정 자기장의 성분 Hsx 는 고정 및 연장 배열 5의 자극들에 인접하고 따라서 각각의 스퍼터링 표면 영역에 인접하여 증가된다.
도 6은 도 5와 동일한 표현으로, 자극 9a의 동적 배열과 조합하는 자극 5의 하나의 고정 및 연장 배열로, 동적 배열 9a의 자극은 고정 및 연장 배열 5의 자극과 반대의 극이다.
다시금 휴리스틱하게, 고정 및 동적 배열 5 및 9a의 각각의 두 개의 자극이 정렬될때 스퍼터링 표면상에 인접하고 그 상부에 있는 스퍼터링 표면에 평행한 도 2의 자기장 성분 Hmx 을 약하게 한다.
도 7은 도 5 및 6과 유사하나 자극들의 동적배열이 적어도 한 쌍의 극이 교대인 일련의 자극들을 갖는다. 자극들의 고정 및 연장 배열 5에 인접하여 이를 따라 동적인 연장 배열 9b를 움직임으로써 스퍼터링 표면에 평행하는 자기장 요소는 증가 및 감소하고 정지 및 연장 배열 5의 자극들에 인접한 스퍼터링 표면의 일련의 영역에서 반대의 위상을 갖는다.
도 5 및 6에 의한 일구현예에 의하면 도 5의 11에 도시된 바와 같이 자극들 및 각각의 자기 쌍극자 부재들 일부 또는 전부는 강자성 부재들에 의해 대체되어 정지 자기장 Hs의 일부를 션팅(shunting)하고, 이에 의해 강자성 션팅 부재가 순간적으로 고정 및 연장 배열 5의 각각의 자극에 모듈레이팅 방식으로 인접되어 고정 자기장이 언밸런싱해진다. 더욱이, 이와 같은 강자성 션팅 부재들은 도 5, 6 또는 7의 자극 사이에 적용될 수 있다. 이와 같은 강자성 션팅 부재들에 의해, 고정 자기장 Hs는 모듈레이트된다.
도 8은 도 5 내지 7과 유사하며 도 1의 고정 자기장 Hs의 모듈레이션을 실현하기 위한 다른 구현예이다. 자극의 하나의 고정 및 연장 배열에 인접하여 이를 따라서, 축 A 둘레로 구동적으로 회전하는 드럼이 제공되는데 이는 고정 및 연장 배열 5에 평행하다. 드럼 13에서 고정 및 연장 배열 5를 따라서 자기 쌍극자 부재 15가 자극들과 정렬한다. 도 8의 구현예에서 쌍극자 부재 15는 모두 정렬되었고 극성이다. 드럼 13을 회전시킴으로써 고정 배열 5의 자극들에 인접한 스퍼터링 표면에 영향을 주는 고정 자기장 Hs는 x축을 따라서 배열 5를 향해 이로부터 이동하는 회전 드럼(revolving drum) 13을 따라서 쌍극자 부재들 15의 교호적인 유효 극성들에 의해 모두 동일하게 동시에 모듈레이트된다.
도 9는 동일한 표현에서 도 8과 유사한 구현예이다. 도 8과 다른점은 도 9의 구현예에서 드럼 13a는 교차 극성의 자극을 가지고 드럼 13a를 따라서 배열된 쌍극자 부재들 15를 갖는다는 것이다. 이 구현예에 의하여 도 7의 구현예에서 얻어진 것과 동일하게 모듈레이션이 일련적으로 실현된다. 그럼에도 불구하고 구조적인 관점에서 도 9의 구현예와 같이 구동적으로 회전할 수 있는 드럼에 의해 도 7의 선형적으로 이동하는 배열에 의해 실현되는 것과 비교하여 높은 이점이 있다.
도 5-7에 의한 구현예들에서 각각의 동적 배열 9, 9a 및 9b의 길이는 고정 및 연장 배열 5의 길이와 동일할 필요가 없다는 것이 강조되어야 한다. 따라서, 도 5 및 6의 구현예에서, 동적인 연장 배열은 하나의 자극에 대하여 형성되는 오로지 하나의 부재를 포함하도록 축소될 수 있다. 도 7의 구현예에서 언급된 길이는 오로지 한 쌍의 반대 극 피스(pieces)를 포함하도록 축소될 수 있다.
도 10은 도 8 및 도 9에서 나타난 것과 유사한 구현예이다. 도 10의 구현예와 도 8 및 도 9의 구현예와 다른 점은 쌍극자 부재들 15가 구동적으로 회전할 수 있는 드럼 13b를 따라서 배열되어 드럼 13b의 길이를 따라서 자극의 스크류-나사산 같은 나사 패턴을 형성한다는 것이다. 따라서, 고정 자기장 Hs의 모듈레이션이 시간에 따라 하나의 쌍극자 부재 15에서 다음으로 위상을 형성하며 수행된다. 이는 보다 일반적인 도 4의 경우에 언급된 것과 같이 모듈레이션이 파동과 같이 전달된다. 명백하게 축 A에 대한 쌍극자 부재들의 각각의 각 위치와 일치하는 일련의 쌍극자 부재들 15사이에서 각각의 상호 위상은 자유로이 선택되어 이용되는 다수의 서로 다른 모듈레이션 패턴의 결과를 낳는다.
지금까지 도 1, 2 또는 3의 고정 자기장 Hs를 모듈레이팅하기 위한 서로 다른 구현예들을 언급하였다. 이미 언급된 바와 같이 본 발명에 의한 원리는 고정 자기장이 형태 및 강도와 관련하여 적용된 모듈레이팅 자기장 Hm과 독립적으로 테일러될(tailored) 수 있다는 이점을 갖는다. 도 11은 도 1과 유사하고, 구체적으로 고정 자기장 Hs는 스퍼터링 표면에 평행한 최적의 자기장 요소 Hsx를 갖도록 테일러된다. 자극들 7a의 고정 및 연장 배열은 예를 들어, 분극되어 도 1의 배열 7과 비교하여 반대 방향이 된다. 단지 예로서, 언급된 분극은 정확히 도 1에 나타난 것과 같이 만들어질 수 있다. 스퍼터링 표면을 갖는 타겟(미도시)으로부터 이격된 자극들 5a의 제 1의 고정 및 연장 배열이 제공되었다. 배열 5a 및 7a는 호를 이루는 고정 자기장 Hs를 생성하기 위해 도 1 내지 10의 모든 다른 구현예들에 제공되었던 강자성 브리징 부재(bridging member) 17 에 의해 브리지된다. 두 개의 고정 및 연장 배열들 5a 및 7a 사이에 고정 및 연장 쌍극자 배열 19가 위치된다. 쌍극자 방향은 선택되고 배열 19, 5a, 17 및 7a를 갖는 자석 순환을 따라서 쌍극자 극성의 반전이 일어나지 않는다.
유리하게, 쌍극자 배열 19는 각각의 배열 7a 및 5a의 표면을 형성하는 자극 보다 스퍼터링 표면(미도시)으로부터 약간 더 이격되었다. 이같은 배열에 기인하여 개략적으로 도시된 바와 같이, 도 1에서 기술된 것과 같은 각각의 호 및 터널을 형성하는 자계선의 실질적인 플래튼된 패턴이 얻어진다. 이에 의해, 도 1의 스퍼터링 표면 3에 평행인 자기장 요소들 Hsx는 실질적으로 x 방향으로 균일화되고 도 1의 구현예와 비교된다. 도 1 내지 10에 기술된 모든 모듈레이션 구현예들은 도 11에 도시된 모듈레이션 유니트 MOD 21에 의해 실현될 수 있다.
지금까지 도시된 모든 구현예들은 본 발명에 의해 모듈레이트되는 고정 자기장 Hs의 하나의 연장 터널을 제공한다. 본 발명에 의한 접근은 그럼에도 불구하고 마그네트론 타입의 자기장 강화된 스퍼터링에 적용하기에 매우 적절하고, 고정 자기장은 스퍼터링 표면상에 폐 터널 루프(closed tunnel loop)를 형성하고 특히 언급된 터널 루프 내부의 스퍼터링 표면의 중앙 영역은 적게 침식되어, 비-최적(non-optimum) 타겟 이용 및 스퍼터-코팅된 기판의 표면을 따른 스퍼터 증착 분배의 비-최적 균일도를 이끈다.
도 12는 본 발명에 의한 스퍼터링 소스 및 마그네트론-타입 자기장 강화 스퍼터링의 방법에 따른 작동의 구현예를 나타낸다. 도 12에 의한 구현예에 의하면 도 11에 나타난 구현예를 거울상-대칭으로 배가하는 결과를 낳는다. 자극 7a1의 가장 바깥 왼쪽의 고정 및 연장 배열은 고정 및 연장 쌍극자 배열 191 및 강자성 브리징 부분 17을 매개로 하여 보다 중앙으로 배열된 자극의 고정 및 연장 배열 5a1과 상호작용한다. 이에 의해, 도 1의 y 방향으로 고려되는 고정 자기장 Hs의 왼쪽 다리(left-hand leg) Hsl이 생성된다. 자극의 가장 오른쪽 끝의 고정 및 연장 배열 7ar은 고정 및 연장 쌍극자 배열 19r 및 자극의 보다 중앙에 위치된 고정 및 연장 배열 5ar과 상호작용하여 Hsr에 의한 자기장 터널의 오른쪽 다리를 생성한다. 보다 중앙에 위치한 고정 배열 5al 및 5ar의 사이에, 일반적으로 말해서, 모듈레이션 유닛이 존재한다.
숙련된 전문가에게 이와 같은 모듈레이션 유닛은 도 5 내지 10에 기술된 것에 의해 실현될 수 있을 것이다. 도 12에 도시된 바와 같이 이와 같은 모듈레이션 유닛 21a는 도 8 내지 10의 하나로서 드럼 13, 13a 또는 13b에 의해 실현된다.
도 13에 고정 자기장 HSl, HSr의 모듈레이션이 없는 도 12에 의한 구현예가 도시되었는데 스퍼터링 표면 3 내에 침식 프로파일 및 특히 침식되지 않은 스퍼터링 표면 영역 F를 보여준다.
도 14의 (a) 내지 (d)는 도 8 내지 10의 드럼 13 또는 13a 또는 13b에 의해 실현되는 모듈레이션 유닛을 갖는 도 13의 구현예를 보여준다. 이에 의해, 구체적인 도면 14a 내지 14d는 구동적으로 회전하는 드럼 13, 13a, 13b에 의해 생성되는 모듈레이팅 자기장 Hm과 도 13의 고정 자기장 Hs의 중첩으로부터의 결과인 자기장의 시간 변화를 나타낸다. 지시된 자극을 갖는 드럼은 (a) 에서 (b)까지 시계 방향으로 90도 회전한다. 음영으로 각각의 드럼 위치에서 침식 프로파일 및 스퍼터링 표면상의 침식 자유 영역 F의 상대적인 이동을 더 보여준다. 명확성을 위해 도 14에 몇 개의 참조번호만이 소개되었다. 하나 또는 하나 이상의 기판을 스퍼터링하거나 스퍼터-코팅하는 동안 드럼은 상수 또는 다양한 각속도
Figure 112008052345517-PCT00001
를 가지고 구동적으로 회전한다.
도 8, 9 또는 10에 따르는 구현예들의 하나에 의하면 회전하는 드럼을 따라 배열된 자극 부재들을 대신하거나 이에 부가적으로 강자성 부재들이 드럼에 제공될 수 있다. 드럼이 실행되면 도 10의 구현예에 의해, 일구현예에서 도 10의 드럼 13b의 범위를 따르는 나사산 형태의 나선 패턴의 회전수는 정수이다. 이에 의해, 드럼 13b를 따라 배열된 자석들과 자극 5al 및 5ar의 고정 및 연장 배열 사이의 토크힘은 최소화된다.
도 12 내지 14에 나타난 바와 같이 각각의 구현예들에서 마그네트론-타입, 자기장 강화 스퍼터링이 언급된 터널의 다리의 양 말단상의 자기장의 터널 형태 패턴에 의해 형성된 전자 트랩을 각각 클로징(closing)함으로써 실현된다. 드럼 13b의 회전 속도는 하나의 기판보다 하나 이상 스퍼터-코팅하는 경과 시간에 따라 동시에 조절될 수 있다. 주기 속도
Figure 112008052345517-PCT00002
는 경과 시간이 주기 주기보다 낮으면 크리티컬(critical)해진다. 스퍼터-증착 코팅의 우수한 균일도를 성취하기 위해 경과 시간에 따라 드럼 13b에 의한 적어도 하나 또는 몇몇의 주기들이 수행될 것이 제안된다. 도 14a 내지 14d 에서 보여지는 바와 같이 드럼 13b의 임의의 각에서 스퍼터링 표면 3 상의 자계선 및 즉각적인 스퍼터링 침식 프로파일은 다르다. 만일 회전하는 쌍극자가 자극들의 고정 배열의 쌍극자에 평행하면 왼쪽 및 오른쪽 침식 프로파일은 대칭적이지만, 도 13의 모듈레이션 없는 스퍼터링과 비교하여 여전히 다르다.
회전 쌍극자의 임의의 다른각은 자극의 두 개의 고정 및 연장 배열에 바로 인접한 자기장 패턴 및 침식 프로파일의 왼쪽 및 오른쪽으로 더 작거나 더 큰 측면 이동 결과를 나타낸다. 스퍼터 물질 상의 임의의 스퍼터되지 않은 영역 F는 재증착되어 실질적으로 소실된다. 그 결과 총체적인 침식 프로파일은 도 15에 도시되었다.
도 16에 도 10의 드럼 13b의 구현예의 보다 자세한 사항이 개략적으로 도시되었다. 터널 자계선들이 드럼에서 각각의 자극들 사이에 형성되었다. 이와 같은 드럼 13b 는 플라즈마 방전의 플라즈마 밀도를 모듈레이트 하는데 사용될 수 있다. 드럼 13b를 회전함으로써 자극들의 패턴은 축 A방향으로 선형적으로 이동한다.
도 17에 부가적인 자기장 없이 플라즈마 아래에 도 16의 드럼을 적용하여 증가하는 플라즈마 밀도의 결과 영역이 도시되었다.
자극들의 나사형태인 나선 패턴의 드럼 13b를 사용한 도 12의 구현예 및 도 18에 도시된 바와 같이, 한편으로 자극의 고정 및 연장 배열들 및 이 같은 극들의 종결 배열들(terminating arrangements) 23에 의한 마그네트론 전자 트랩이 생성된다.
부가적으로, 도 12에 의한 자극 5al 및 5ar의 고정 및 연장 배열에 인접한 드럼 13b에 의해 실현된 모듈레이팅 자기장의 상호작용에 의해 도 18의 T에 도시된 중앙 전자 트랩은 회전 드럼 13b의 축 A 방향으로 이동하여 생성된다. 이에 의해 그리고 도 18에 의하면 도 12의 고정 자기장은 상대적으로 약하여 예를 들어 10 가우스에서 200 가우스이고 드럼 13b에 의해 생성된 모듈레이팅 자기장이 100 가우스에서 1000가우스이다.
그럼에도 불구하고 고정 자기장은 모듈레이팅 자기장과 함께 도 18의 T인 전자 트랩의 결과인 자기장의 이동하는 폐 터널(travelling closed tunnels)을 형성하기에 충분하다.
모듈레이팅 자기장 Hm에 대한 고정 자기장 Hs의 상대적인 강도가 변화할 때 고정 자기장은 상대적으로 모듈레이팅 자기장에 비해 강하고, 도 18의 결과적인 전자 트랩의 패턴은 도 19의 패턴으로 바뀐다. 이에 의해 모듈레이팅 자기장은 200 가우스의 범위내로 선택되는 반면, 고정 자기장은 250 가우스의 범위이다. 도 18에 나타난 자극들의 고정 및 연장 배열은 도 19에 도시되지 않았다. 드럼 13b가 회전하는 것과 같이 연속적인 뱀모양의 이동하는 전자 트랩이 형성된다.
도 20에 도 14의 a) 및 b)에 의해 기본적으로 표현된 두 개의 구현예들이 타겟 1에 대한 두 개의 로드로 도시되었다. 도 20(a)에 의한 구현예에서 각각의 드럼 13, 13a, 13b에 의한 모듈레이션은 이웃하는 타겟들의 자극 7al 및 7ar의 인접한 고정 및 연장 배열 사이에서, 따라서 이 타겟들 1 사이에서 및 부가적으로 도 12에 의하면 도 20에 도시되지 않은 자극 5al 및 5ar의 각각의 고정 및 연장 배열사이에서 수행된다. 도 20(b)의 구현예에서 자기장 모듈레이션은 도 12에서보면, 각각의 다중 타겟들 1의 자극의 외부 고정 및 연장 배열 7al, 7ar에 인접하여 수행된다.
각각의 자극들에 의해 실현되는 모듈레이팅 자기장에 의한 고정 자기장 Hs의 모듈레이션과 유사하게, 모듈레이션을 제공하기 위해 강자성 물질을 사용하는 것이 가능하다. 이와 같은 물질들은 그것의 자기장을 생성하지 않지만 모듈레이팅 자기장을 중첩함에 의해 수행되는 것과 유사한 방식으로 현존(existing) 자기장을 조절(modify)할 수 있다.
도 21에 의한 일구현예에서 고정 자기장이 도 12에 의해 설명된 것과 같이 생성된다. 자극들의 고정 및 연장 배열들 5al 및 5ar 사이에서 구동적으로 회전 가능한 드럼 13C가 제공된다. 드럼 13C를 따라서 도 8 내지 10의 각각의 드럼에서 극들에 동일하게 배열된 강자성 물질의 연장바들(extending bars) 25가 방사상으로 제공된다. 드럼 13C는 자석들 29의 하나의 극에 의해 모이는 강자성 자극 슈(ferromagnetic pole shoe)에서 회전한다. 따라서, 강자성 바들 25는 바들이 자극 슈 27에 인접할 때마다 자극 (S)를 나타낸다. 바들 25의 각 위치와 독립적으로 왼쪽 및 오른쪽에서 고정 자기장의 모듈레이션은 도 14에서 설명된 모듈레이션과 매우 유사한 방식으로 실현된다.
지금까지 언급된 구동 드럼에 의해 고정 자기장 Hs의 모듈레이션이 수행될 때 이와 같은 드럼 세그먼트들을 따라 서로 다른 모듈레이션이 수행되는 것이 형성될 수 있다. 따라서, 나사산 같은 나선 패턴의 사용되면, 드럼의 표면을 따른 자극들 및/또는 강자성 부재 표면이, 드럼을 따라 서로 다른 세그먼트내에서, 서로 다른 회전 속도 등, 서로 다른 나사산 핏치들(pitches)이 적용될 수 있다. 도 22는 자극의 나선 패턴을 갖는 다섯개의 예제적인 드럼을 도시한 것이고, 나선 패턴들은 드럼의 범위를 따라 예정된(predetermined) 세그먼트 내에서 서로 다르다.
예를 들어 도 1 내지 9에 의해 일반적으로 설명된 것과 같이 본 발명을 되돌아보고, 이해해보자면, 본 발명은 다른 관점 및 다른 양상으로 고려될 수 있다. 이는 도 23(a) 내지 도 23(c)로 설명될 수 있다. 도 23(a)는 자극들 5, 7의 제 1 및 제 2 배열을 개략적으로 도시하였고 고정 자기장 Hs는 지금까지 언급되었다. 도 23(b)에 의하면, 고정 자기장 Hs는 자극들 5의 고정 및 연장 배열에 인접한 자극들 5a의 보조 배열을 인가함으로써 개략적으로 보여지는 것과 같이 제어가능하게 언밸런스(unbalanced)하다. 도 23(c)에 의하면 보조 배열 7a는 자극들 5의 고정 및 연장 배열에 인접하여 제공된다. 고정 자기장 Hs에 대한 보조 배열들 5a 및 7a에 의해 표현되는 각각의 자극들 S,N의 함수로서, 도 23(a)의 언급된 고정 자기장 Hs는 모듈레이팅 방식으로 언밸런스하고, 도 23의 배열 5에 의한, 자극들의 단일-극성 고정 및 연장 배열에 인접한 터널 형태 및 호형의 고정 자기장 Hs를 강화 또는 약화시킨다.
자극들의 보조 배열의 컨트롤(control) C에 개략적으로 도시된 바와 같이, 자극들의 언급된 고정 및 연장 배열 5에 대한 교호적으로 존재하는 교호적인 자극들과 같이, 고정 자기장 Hs는 본 발명에 의한 자극들 5의 하나의 고정 및 연장 배열에 인접하여 모듈레이트된다.
도 1은 본 발명에 대한 일반적인 접근을 설명하기 위한 본 발명 및 본 발명의 방법에 의한 소스에서 제공되는 자석 배열의 개략적인 사시도;
도 2는 본 발명에 이용된 고정 자기장 및 그것의 모듈레이션(modulation)에 대한 개략도;
도 3은 시간축에 따른, 장(field)을 형성하는 작업점(working point)으로서의 고정 자기장의 모듈레이션;
도 4는 본 발명에 따른 소스 및 방법의 일 구현예에 이용된 고정 자기장의 파동형 모듈레이션이 적용된 자석 배열의 일부분;
도 5는 본 발명에 의한 고정 자기장을 모듈레이팅하는 제 1 구현예에 의한 자석 배열의 일부분의 개략도;
도 6은 도 5와 유사한 본 발명에 의한 고정 자기장의 모듈레이션을 실현하는 제 2 구현예에 의한 자석 배열의 일부분의 개략도;
도 7은 도 5 및 도 6과 유사한 본 발명에 의한 고정 자기장을 모듈레이팅하는 제 3 구현예에 의한 자석 배열의 일부분의 개략도;
도 8 내지 도 10은 도 5 내지 도 7과 유사한 본 발명에 의한 고정 자기장을 모듈레이팅하는 3가지의 다른 구현예에 의한 자석 배열의 일부분의 개략도;
도 11은 본 발명의 일구현예에 이용된 플래튼된 고정 자기장(flattened stationary magnetic field)을 실현하기 위한 구현예에 대한 개략적인 사시도;
도 12는 본 발명의 구현예들에 의한 마그네트론-타입 패턴으로 도 11의 구현예에 의해 생성된 고정 자기장의 모듈레이션을 실현하는 도면;
도 13은 플래튼된 고정 자기장을 나타내는 모듈레이팅 하지 않은 도 12의 일구현예의 도면;
도 14의 a) 내지 d)는 도 12에 의한 구현예와 달리, 본 발명에 의한 도 13의 고정 자기장을 모듈레이팅할 때 스퍼터링 표면을 따르는 자기장 및 스퍼터 침식 프로파일의 현상에 대한 도면;
도 15는 도 14에 나타난 일구현예에서 타겟의 스퍼터링 표면을 따른 침식 프로파일을 나타내는 도면;
도 16은 본 발명의 일부 구현예들에서 고정 자기장을 모듈레이팅하기 위해 이용되는 결과적인 자기장에 의한 자극들의 나선 패턴을 갖는 드럼(drum);
도 17은 도 16에 도시된 드럼에 의해 발생된 스퍼터링 타겟상의 더 높은 플라즈마 밀도의 결과적인 영역을 나타내는 도면;
도 18은 고정 자기장이 상대적으로 드럼의 모듈레이팅 자기장에 비하여 낮을때 결과적인 이동하는 전자 트랩에 의한 도 16에 나타난 드럼을 이용한 도 12의 평면도;
도 19는 도 18과 유사한 도 18의 구현예의 결과인 뱀모양의 이동하는 전자 트랩으로서, 도 18과 반대로 고정 자기장은 드럼의 모듈레이팅 자기장에 비하여 상대적으로 강하다;
도 20은 도 14와 유사하고 본 발명에 의한 타겟에 대한 다중 타겟들 및 다중 모듈레이션들을 구비한 두 개의 구현예;
도 21은 도 13에 의한 구현예에서 실현된 고정 자기장을 모듈레이팅하기 위한 강자성 부재들을 사용하는 본 발명의 다른 구현예;
도 22는 본 발명의 일부 구현예들에서 적용되는 길이를 따라 고려된 나선 패턴의 자극들을 갖는 모듈레이팅 드럼들의 다섯가지 예로, 자극들은 드럼들의 일련적인 세그먼트들을 따라 서로 다르게 맞추어진다; 및
도 23은 본 발명에 의해 적용되는 고정 자기장 및 통제가능한 언밸런싱( controlled unbalancing)에 의한 그것의 모듈레이션의 개략도이다.

Claims (23)

  1. 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판(sputter coated substrate)을 제조하는 방법에 있어서:
    스퍼터링 표면(sputtering surface)을 구비한 적어도 하나의 스퍼터 타겟(sputter target)을 포함하는 타겟 배열(target arrangement)로부터 상기 적어도 하나의 기판을 자기장 강화된 스퍼터 코팅(magnetic field enhanced sputter coating)하는 단계를 포함하는 방법으로 이로 인해,
    자극들의 제 1 고정 및 연장 배열(first stationary and elongated arrangement of magnetic poles) 및 자극들의 제 2 고정 및 연장 배열(second stationary and elongated arrangement of magnetic poles)에 의해 상기 표면상에 시변 자기장을 생성하는 단계로서, 상기 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열들은 상호 이격되어 하나가 다른 하나를 따라서 위치되고 그것들의 적어도 하나는 상기 스퍼터링 표면 아래에 위치되며, 상기 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열들은 일반적으로 상기 표면 위에서 상기 표면에 수직인 각각의 평면 내에 상기 평면에 수직인 방향으로 터널형(tunnel-like)인 호를 이루는 자계선의 패턴을 갖는 고정 자기장을 형성하고;
    모듈레이팅 자기장(modulating magnetic field)을 상기 자극들의 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열의 하나에 인접하고 상기 하나의 고정 및 연장 배열의 적어도 현저한 부분을 따르는 상기 고정 자기장에 중첩(superimposing)하는 단계를 포 함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판(sputter coated substrate)을 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 모듈레이션을 상기 적어도 하나의 고정 및 연장 배열을 따른 시간 및 위치의 함수로서, 따라서 상기 하나의 배열을 따라 파동 방식(wavelike manner)으로 수행하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 모듈레이팅을 수행하는 것은 상기 자극들의 적어도 하나의 고정 및 연장 배열에 인접하고, 수직이고/수직이거나 이를 따라서 하나 또는 교호의 극성 자극들(alternate polarity magnetic poles)의 배열을 이동하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈레이팅을 수행하는 것은 강자성 션트 부재들의 배열(arrangement of ferromagnetic shunt members)을 상기 자극의 적어도 하나의 고정 및 연장 배열에 인접하여, 수직이고/수직이거나 이를 따라서 이동하고, 상기 부재들은 상기 이동의 방향에서 상호 이격되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 자극의 제 3의 고정 및 연장 배열을 제공하는 것을 더 포함하고, 상기 제 2 고정 및 연장 배열은 상기 제 1 및 제 3 고정 및 연장 배열 사이 및 상기 스퍼터링 표면 아래에 위치되고, 상기 모듈레이팅은 상기 자극의 제 2 고정 및 연장 배열에 인접하고 이를 따르는 상기 모듈레이팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중첩된 모듈레이팅 자기장이 상기 고정 자기장보다 더 강한 것을 선택하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중첩된 모듈레이팅 자기장이 중첩된 상기 고정 자기장보다 더 약한 것을 선택하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모듈레이팅 자기장을 실현하는 것은 상기 적어도 하나의 고정 및 연장 배열에 인접하고 이를 따른 축 둘레로 회전가능한 드럼(drum)으로서, 상기 드럼은 적어도 하나의 강자성 부재들 및 자극들의 적어도 하나의 패턴을 갖는 드럼을 제공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 패턴은 상기 드럼의 표면 둘레로 나선 패턴(helical pattern)인 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판(sputter coated substrate)을 제조하는 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 적어도 두 개의 타겟을 하나가 다른 하나의 측면에 위치하고록 제공하여, 상기 자극의 하나의 고정 및 연장 배열은 실질적으로 상기 적어도 두 개의 타겟 사이에 존재하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법.
  11. 제 1 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 실질적으로 상기 표면에 평행하고 아래에 있는 쌍극자 축들에 의해, 상기 자극들의 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열을 따라 그 사이에 배열된 자극들의 고정 및 연장 배열에 의해 상기 고정 자기장을 플랫트닝(flattening) 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법.
  12. 제 5항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 실질적으로 상기 표면에 평행하고 아래에 있는 쌍극자 축들에 의해, 상기 자극들의 제 1 및 제 2사이 및 상기 제 3 및 제 2 고정 및 연장 배열을 따라 그 사이에서 배열된 자극들의 고정 및 연장 배열들에 의해 상기 고정 자기장을 플랫트닝하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판을 제조하는 방법.
  13. 스퍼터링 표면(sputtering surface)을 구비한 적어도 하나의 스퍼터 타겟(sputter target),
    상기 타겟을 따른 자극들의 제 1 고정 및 연장 배열(a first stationary and elongated arrangement of magnetic poles),
    자극들의 제 2 고정 및 연장 배열로서, 상기 자극들의 제 1 고정 및 연장배열과 상호 이격되어 이를 따라 배치되고; 상기 자극들의 제 1 및 상기 제 2 고정 및 연장 배열의 적어도 하나는 상기 스퍼터링 표면 아래에 위치되고, 상기 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열들은 일반적으로 상기 스퍼터링 표면 위에서 상기 스퍼터링 표면에 수직인 각각의 평면 내에 상기 평면에 수직인 방향으로 터널형(tunnel-like)인 호를 이루는 자계선의 패턴을 갖는 고정 자기장을 생성하는 자극들의 제 2 고정 및 연장 배열, 및
    상기 자극들의 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열들의 하나에 인접하여 구동적으로 이동할 수 있는 이격된 강자성 부재들(ferromagnetic members) 및 자극들의 적어도 하나의 동적 배열(dynamic arrangement)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 소스(sputtering source).
  14. 제 13항에 있어서, 상기 강자성 부재들 및 자극들의 적어도 하나의 동적 배열은 상기 자극들의 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열에 인접하여 수직이고/수직이거나 이를 따라서 구동적으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 소스.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 자극들의 제 3 고정 및 연장 배열로서, 상기 제 2 고정 및 연장 배열은 상기 제 1 및 제 3 고정 및 연장 배열 사이에 거리를 두고 위치되고 상기 스퍼터링 표면 아래에 위치되며, 상기 자극들의 하나의 고정 및 연장 배열은 상기 제 2의 고정 및 연장 배열인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 소스.
  16. 제 13항 내지 제 15항에 있어서, 상기 자극들의 하나의 고정 및 연장 배열을 따라 이에 인접한 공통 위치(common locus)에서, 상기 고정 자기장은 상기 동적 배열의 상기 자극들의 적어도 일부분에 의해 생성된 자기장보다 강한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 소스.
  17. 제 13항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자극들의 하나의 고정 및 연장 배열을 따라 이에 인접한 공통 위치(common locus)에서, 상기 고정 자기장은 상기 동적 배열의 상기 자극들의 적어도 일부분에 의해 생성된 자기장보다 약한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 소스.
  18. 제 13항 내지 제 17항에 있어서, 상기 동적 배열은 축 둘레로 구동적으로 회전할 수 있는 드럼을 포함하고 상기 적어도 하나의 강자성 부재들 및 자극들의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 소스.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 패턴은 상기 드럼의 표면 둘레로 나선 패턴인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 소스.
  20. 제 13항 내지 제 19항에 있어서, 상기 스퍼터링 소스는 측면에 위치하는 적어도 두개의 타겟들을 포함하고, 상기 자극들의 하나의 고정 및 연장 배열은 실질적으로 상기 적어도 두개의 타겟들 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 소스.
  21. 제 13항 내지 제 20항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 스퍼터링 소스는 상기 자극들의 제 1 및 상기 제 2 고정 및 연장 배열을 따라 그 사이에서 자기 쌍극자의 고정 및 연장 배열을 포함하고, 상기 쌍극자 축은 상기 스퍼터링 표면에 실질적으로 평행하고 상기 스퍼터링 표면에 인접하여 그 아래에 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 소스.
  22. 자극들의 나선 패턴을 갖는 드럼(drum)으로서, 상기 자극들이 상기 드럼의 축 둘레로 회전하는 드럼에 의해 배타적으로 플라즈마(plasma) 내에 자기장을 생성 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 밀도를 모듈레이팅(modulation)하는 방법.
  23. 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판(sputter coated substrate)을 제조하는 방법에 있어서:
    스퍼터링 표면(sputtering surface)을 구비한 적어도 하나의 스퍼터 타겟(sputter target)을 포함하는 타겟 배열(target arrangement)로부터 상기 적어도 하나의 기판을 자기장 강화된 스퍼터 코팅(magnetic field enhanced sputter coating)하는 단계를 포함하는 방법으로 이로 인해,
    자극들의 제 1 고정 및 연장 배열(first stationary and elongated arrangement of magnetic poles) 및 자극들의 제 2 고정 및 연장 배열(second stationary and elongated arrangement of magnetic poles)에 의해 상기 표면상에 시변 자기장을 하는 단계로서, 상기 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열들은 상호 이격되어 하나가 다른 하나를 따라서 위치되고 그것들의 적어도 하나는 상기 스퍼터링 표면 아래에 위치되며, 상기 제 1 및 제 2 고정 및 연장 배열들은 일반적으로 상기 표면 위에서 상기 표면에 수직인 각각의 평면 내에 상기 평면에 수직인 방향으로 터널형(tunnel-like)인 호를 이루는 자계선의 패턴을 갖는 고정 자기장을 형성하고;
    상기 자극들의 제 1 및 상기 제 2 고정 및 연장 배열들의 적어도 하나에 인 접하여 모듈레이팅 방식으로 상기 고정 자기장을 제어가능하게(controllably) 언밸런싱(unbalancing)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 스퍼터 코팅된 기판(sputter coated substrate)을 제조하는 방법.
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