KR20090079175A

KR20090079175A - 스퍼터 코팅 장치

Info

Publication number: KR20090079175A
Application number: KR1020090003461A
Authority: KR
Inventors: 앤드리아스 로프; 랄프 린덴베르그
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2008-01-16
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2009-07-21
Also published as: JP2009167528A; CN101503793A; TW200946703A

Abstract

스퍼터 코팅 설비(1)는 내부 공간(3')을 갖는 진공 챔버를 포함한다. 진공 챔버의 내부 공간(3')은 챔버 벽(3)에 의해 한정된다. 본 발명에 따르면, 타겟 유닛들(9)의 어레이는 진공 코팅 챔버 내에 일렬로 배열된다. 특히, 타겟 유닛들(9)은 진공 챔버에 상관하여 그리고 기판(2)의 이송로에 상관하여 틸트가능하게 배열된다. 타겟 유닛들(9)은 케소드 유닛들 도는 마그네트론 유닛들이며, 타겟 및 하우징을 포함한다. 하우징은 타겟에 부착되고 타겟 유닛의 내부 공간을 한정한다. 타겟 유닛들의 내부 공간 내에 다수의 부품들이 배열되는 데, 즉 자석 요크와 자석 시스템의 결합체, 자석 요크 드라이브, 냉각 시스템(타겟 부근에 배열됨), 스퍼터 공정을 위한 에너지를 공급하는 전류 공급원, 등이 배열된다. 자석 요크와 자석 시스템의 결합체는 직선 경로로 이동가능하여 타겟 유닛의 동작 동안 타겟에 상관한 왕복 이동을 수행한다. 하우징의 외부에서는 스퍼터 코팅 공정을 가능하게 하는 진공 압력 Pv가 발생되며, 이 압력은 타겟 유닛(9) 후방에서 진공 챔버의 챔버 벽(3c)에 배열된 진공 펌프(5)에 의해 발생된다. 하우징의 내부 공간에는 또 다른 압력 P가 우세할 수 있는 데, 특히 상당히 높은 압력 P가 우세할 수 있다. 예를 들어, 하우징의 내부 공간의 압력은 대기압일 수 있다. 그러므로, 하우징은 하우징의 외부에 비해 하우징의 내부 공간의 진공 밀봉을 제공한다.

스퍼터링, 타겟 유닛, 회전형 마그네트론, 평판형 마그네트론

Description

스퍼터 코팅 장치{SPUTTER COATING DEVICE}

본 발명은 적어도 하나의 코팅 챔버 및 상기 코팅 챔버 내에 배치되는 적어도 제1 타겟 유닛을 포함하는, 스퍼터 코팅 장치에 관한 것으로, 상기 타겟 유닛은 적어도 하나의 거의 평면인 스퍼터 타겟을 포함한다.

스퍼터링은 기판 상에 각종 물질막을 증착하는 잘 알려진 기술이다. 정적 스퍼터 코팅 공정에서는, 기판은 코팅된 채 타겟에 대향 위치된다. 동적 스퍼터 코팅 공정에서는, 기판은 코팅 공정 동안 복수의 스퍼터 타겟을 연속적으로 지나 이송된다.

통상의 진공 코팅 설비에서는, 회전형 마그네트론들(rotatable magnetrons) 및 평판형(planar) 마그네트론들을 이용한다. 회전형 마그네트론들은 회전형 원통형 타겟 및 이 타겟 내에 위치된 자석 시스템(magnet system)을 포함한다. 평판형 마그네트론들은 거의 평면인 타겟 표면 및 이 타겟 뒤에 가동가능하게 위치된 자석 시스템을 갖는다. 복수의 마그네트론이 코팅 챔버에 일렬로 배열될 수 있다.

회전형 마그네트론들은 타겟의 표면 상에 입자들이 재-증착되는 것을 방지하는 데 이용된다. 마그네트론의 후면 상에, 즉 기판의 위치에 대향하는 측 상에 진 공 시스템의 진공 펌프들이 위치될 수 있다. 따라서, 회전형 캐소드들의 인라인 시스템의 길이를 줄일 수 있다. 게다가, 타겟들 간의 짧은 거리로 인해, 기판 상에 증착된 막의 균일성을 개선할 수 있다.

도 1은 동적 코팅 공정 시 기판(2)의 표면 상에 층 또는 층 시스템을 증착하는 코팅 시스템(1)을 도시한다. 기판(2)은 코팅 챔버(3)를 통해 복수의 회전형 캐소드(4)를 지나 화살표 t로 표시된 방향으로 이송된다. 원통형 타겟(6)을 갖는 캐소드들(4)은 원통형 타겟들(6) 간의 짧은 거리와 일직선으로 배열된다. 코팅 공정 동안, 회전형 타겟들(6) 각각은 각자의 중심축 A를 중심으로 하여 회전되는 한편, 자석 시스템들은 고정되어 있다. 캐소드들(4)의 후면 상에, 즉 기판(2)의 표면(2')에 대면하는 코팅 챔버(3)의 벽 부분(wall section)에, 진공 챔버(3)의 내부 공간(3')을 탈기시키기 위한 진공 펌프들(5)이 제공된다.

시스템(1)은 기판(2) 상에 균일한 코팅층 또는 층 시스템의 증착을 허용한다. 그러나, 원통형 타겟들(6)은 모든 물질에 유용한 것은 아니다. 또한, 회전형 캐소드들(4)의 원통형 타겟들(6)은 상당히 비싸다.

도 2에서는, 평판형 마그네트론들(4)의 인라인 구조체를 갖는 코팅 시스템(1)이 도시된다. 평판형 타겟들(6)의 표면 상에 입자들이 재-증착되는 것을 방지하기 위해, 평판형 마그네트론들(4)은 타겟(6)의 스퍼터 면 위에서 비-고정적인 트랙(racetrack)을 발생시키는 가동형 자석 시스템(도시 안 됨)을 구비한다. 타겟들(6) 및 자석 시스템들은 코팅 챔버(3)의 벽 부분(7)에 배열된다. 자석 시스템들의 자석들은 타겟(6)에 대하여 자석들의 상대 이동을 제공하는 구동 시스템에 의해 구동된다. 또한, 펌프(5)가 벽 부분(7)에서 마그네트론들(4)과 일직선으로, 즉 인접한 두 마그네트론(4) 사이에 배열된다. 벽 부분(7)은 챔버 벽(3)의 벽 부분(7)을 강화시키는 보강용 리브들(8)을 구비한다. 코팅 공정 동안, 기판(2)은 코팅 챔버(3)의 내부(3')를 통과하여 이송 방향 t로 이송된다. 기판(2)이 캐소드들(4)을 통과하는 동안, 타겟들(6)의 표면으로부터 물질이 스퍼터링되고, 스퍼터링된 물질이 기판(2)의 표면(2') 상에 증착된다.

도 2에 도시된 코팅 시스템(1)은 일렬로 배열된 4 개의 마그네트론들(4) 및 하나의 펌프(5)를 갖는다. 이는 기판(2)의 이송 방향으로의 코팅 시스템(1)의 상당히 긴 연장을 의미한다.

본 발명의 목적은 평판형 타겟들을 이용하기 위한 스퍼터 코팅 장치를 제공하는 데 있으며, 여기서 스퍼터 코팅 장치는 회전형 마그네트론들에 의해 제공되는 코팅 품질에 견줄만한 코팅 품질 및 효율을 갖는다.

본 발명의 상기 목적은 청구항 1에 따른 코팅 장치에 의해 해결된다. 종속항들은 본 발명의 특정 실시예들의 특징들을 인용한다.

본 발명으로, 코팅 챔버에 대한 구조적인 변경을 행하지 않고 회전형 마그네트론 대신 평판인 자석을 코팅 챔버에 설치할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 기존 코팅 장치들에서 회전형 마그네트론들을 평판인 마그네트론들로 대체하여 타 겟 물질의 획득 비용을 절약할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 타겟 유닛은 코팅 챔버의 내부로부터 제거가능하므로, 용이하게 교환될 수 있다.

본 발명의 스퍼터 코팅 장치는 적어도 하나의 코팅 챔버, 및 상기 코팅 챔버 내에 배열된 적어도 제1 타겟 유닛을 포함하며, 여기서 상기 타겟 유닛은 적어도 하나의 거의 평면인 스퍼터 타겟을 포함하며, 상기 타겟 유닛은 상기 타겟 유닛의 내부 공간을 한정하는 하우징을 포함한다. 상기 타겟 유닛은 기판의 코팅 표면에 대면하는 코팅 챔버의 벽으로부터 소정 거리에 배열되어, 하우징 후방에 하우징과 코팅 챔버의 벽 사이에는 약간의 자유 공간이 존재한다.

타겟 유닛은 평면인 타겟 표면을 갖는 캐소드 유닛 및/또는 마그네트론일 수 있다. 하우징은 타겟 유닛의 내부 공간을 둘러싼다. 하우징에 의해 한정된 내부 공간은 진공 챔버의 내부와 분리된다. 내부 공간은 하우징 및/또는 타겟에 의해 둘러싸일 수 있다. 환언하자면, 하우징은 밀봉될 수 있거나 또는 타겟에 의해 커버되는 개구부를 갖을 수 있다. 그러나, 내부 공간의 압력은 통상적으로 하우징의 외부, 즉 진공 챔버의 압력보다 높기 때문에, 타겟은 하우징에 고정되어야 한다.

본 발명의 이점은, 코팅 챔버에 대한 구조적인 변경을 행하지 않고 회전형 마그네트론 대신 평판인 자석을 코팅 챔버에 설치할 수 있다는 것이다. 본 발명에 따르면, 기존 코팅 장치들에서 회전형 마그네트론들을 평판인 마그네트론들로 대체하여 타겟 물질의 획득 비용을 절약할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 타겟 유닛은 코팅 챔버의 내부로부터 제거가능하므로, 용이하게 교환될 수 있다.

타겟 유닛은 진공 챔버 내에서 회전가능하게 배열되어 타겟 유닛의 조정된 이동을 허용한다. 타겟 유닛이 코팅 동안 기판에 대해 정렬될 수 있다는 사실로 인해, 코팅의 균일성이 개선될 수 있다. 또한, 진공 펌프들은 평판인 타겟의 스퍼터 표면 후방에서 코팅 챔버의 벽 부분에 배열될 수 있다. 예를 들어, 펌프들은 타겟들의 바로 후방에 배열됨으로써, 시스템 설계의 변형에 의해 코팅 품질 개선 가능성 및 더 많은 구성 상의 자유가 얻어진다.

진공 펌프들은 평판인 타겟의 스퍼터 표면 후방에서 코팅 챔버의 벽 부분에 배열될 수 있다. 환언하자면, 펌프들은 코팅될 기판의 표면에 대면하여 배열되는 코팅 챔버의 벽에 배열될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 타겟 유닛의 내부 공간은 코팅 챔버의 내부에 비해 진공 밀봉된다.

타겟 유닛의 내부 공간은 코팅 챔버의 내부에 상관하여 은자답게(hermitically) 밀봉된다. 내부 공간에는, 스퍼터 공정을 수행하는 데 적합한 분위기를 발생하기 위한 진공 압력이 우세한 하우징의 외부보다 높은 압력, 예를 들어, 대기압이 존재할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 타겟 유닛의 내부 공간에 냉각 시스템 및/또는 전류 공급 시스템 및/또는 냉각 매체 공급원이 배열된다. 타겟 유닛의 내부에서의 분위기 및 압력이 코팅 챔버 내의 압력과는 다를 수 있다는 사실로 인해, 타겟 유닛의 내부에서의 분위기 및 압력은 다른 공정 파라미터들, 예를 들어, 코팅 챔버 내의 압력과는 독립적으로 설정될 수 있다.

특히, 타겟 유닛은 진공 챔버에 관련하여 회전축을 중심으로 하여 회전가능하게 및/또는 틸트가능하게 배열된다. 회전은 코팅 챔버, 기판 등에 대해 타겟의 표면의 임의 정렬을 허용한다. 예를 들어, 타겟 유닛은 타겟의 스퍼터 표면이 기판 또는 기판의 이송로에서 멀어지는 방향으로 틸트될 수 있다. 그래서, 타겟의 스퍼터 표면이 사전-스퍼터 플레이트에 대면하여 실제 코팅 공정 전에 타겟의 사전-스퍼터링을 수행할 수 있다. 또한, 타겟 유닛은 스퍼터 코팅 공정 동안, 코팅 공정에 적합한 각, 예를 들어, 0°와 +/- 45° 사이에서 기판의 표면을 향하도록 틸트될 수 있으며, 여기서 이 각은 코팅 공정의 파라미터이다. 코팅 공정 동안, 기판은 타겟의 스퍼터 표면에 소정의 각으로 대면한다. 특히, 타겟 표면은 타겟의 스퍼터 표면에 대해 각도 0°로 배열되는 데, 즉 타겟에 바로 대면하는 스퍼터 위치에서 배열된다.

또한, 코팅 공정 중에, 스퍼터 코팅 공정 동안 회전 종축을 중심으로 하여 타겟 유닛을 왕복으로 움직이게 하거나(sway) 회전시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 코팅 장치는 타겟에 대면하는 위치에서 기판을 코팅 챔버 내로 및 코팅 챔버 외부로 이송 및/또는 기판을 코팅 챔버를 통하여 타겟을 지나 이송시키는 이송 시스템을 포함한다. 기판은 코팅 공정을 수행하기 전에 정렬 및/또는 정지될 수 있거나(정적 코팅 공정), 또는 코팅되면서 타겟 유닛을 통과하여 이동될 수 있다(동적 코팅 공정). 기판은 거의 수직 위치, 거의 수평 위치 또는 경사진 위치로 정렬된 코팅 챔버 내로 및/또는 코팅 챔버를 통과하여 이송될 수 있다.

타겟 유닛의 회전축은 증착 위치에서 기판의 표면과 거의 평행하고/하거나 코팅 챔버의 내부를 통과하면서 기판의 이동 방향과 거의 수직으로 배열된다.

본 발명의 특정 실시예에서, 타겟 유닛은 타겟의 스퍼터 표면 위에서 자계를 발생하는 자석 어셈블리를 포함한다. 본 발명의 이 실시예에서의 타겟 유닛은 마그네트론 유닛이다. 자석 어셈블리는 통상적으로 적어도 하나의, 특히 복수의 자석을 포함한다. 자석 어셈블리는 통상적으로 트랙으로 불려지는 타겟의 스퍼터 표면 위에서 플라즈마 구속 존(plasma confinement zone)을 발생시킨다. 자석 어셈블리는 요크 상에 장착될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 자석 어셈블리는 타겟 유닛의 내부 공간에 배열된다.

특히, 자석 어셈블리는 타겟에 상관하여 이동가능하도록 배열된다. 예를 들어, 직선 경로 상에서, 예컨대, 왕복 이동을 수행하도록 이동될 수 있다. 자석 어셈블리의 이동으로 인해, 스퍼터 표면 상으로의 입자들의 재-증착이 방지된다. 또한, 타겟의 균일한 부식(erosion) 프로파일(즉, 양호한 타겟 이용률) 및 이에 따른 기판 표면 상의 균일한 코팅을 얻을 수 있다. 본 발명은 특히 진공 코팅 설비에서 가동형 자석 시스템을 이용하는 마그네트론 스퍼터링에 관한 것이다. 코팅 공정의 품질 및 효율은 회전형 마그네트론을 이용한 코팅 공정의 품질 및 효율에 견줄만하거나 그 보다 양호하다.

바람직한 실시예에서, 코팅 장치는 회전 이동을 제공하는 드라이브(drive), 및 상기 회전 이동을 실제로는 직선 이동으로 변환하는 트랜스포머 메커니즘을 포함한다. 사실상 직선 이동은 타겟의 완전한 스퍼터 표면을 주사하는 왕복 이동일 수 있다. 트랜스포머 메커니즘은, 초기에는 본 발명에서 평판형 마그네트론 유닛의 가동형 자석 어셈블리를 구동하는 데 이용되는 원통형 회전 타겟의 회전을 위해 제공된 기어 박스 및/또는 드라이브 유닛일 수 있다. 트랜스포머 메커니즘은 특히 타겟 유닛의 내부 공간에 배열된다. 따라서, 평판인 타겟 유닛은 회전형 매그네트론 대신 코팅 챔버에 쉽사리 설치될 수 있다. 통상적으로 회전형 마그네트론의 원통형 타겟을 회전시키는 드라이브의 회전 이동은 타겟 유닛의 기어 박스에 연결되어 타겟 유닛의 자석 어셈블리의 직선 이동을 제공한다. 예를 들어, 샤프트의 회전은 샤프트를 타겟 유닛의 대응하는 커넥터에 연결함으로써 트랜스포머 메커니즘에 전달될 수 있다. 타겟 유닛의 커넥터는 회전식 진공 피드스루(feedthrough)를 포함할 수 있다. 그러므로, 기존의 코팅 장치에 새로운 드라이브 메커니즘을 구현할 필요가 없다.

드라이브는 적어도 부분적으로 코팅 챔버 외부에 배열될 수 있다. 드라이브 샤프트는 코팅 챔버의 벽에 제공된 회전식 진공 피드스루를 통해 연장될 수 있다.

본 발명의 특정 실시예에서, 코팅 장치는 진공 코팅 챔버에서 타겟 유닛을 지지하기 위한 브래킷(bracket)을 포함한다. 이 브래킷은 타겟 유닛을 적어도 진공 코팅 챔버의 벽에 연결한다. 이 브래킷은 타겟 유닛 및 타겟의 틸트를 제공하는 틸팅 메커니즘을 포함할 수 있다. 또한, 브래킷은 샤프트 또는 스핀들의 회전을 전달하여 자석 어셈블리를 이동시키는 회전 메커니즘을 포함하여 타겟 표면을 거의 직선(왕복) 경로로 주사할 수 있으며, 여기서 자석 어셈블리는 타겟 유닛의 내부 공간에 수용된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 타겟 유닛은 기판의 코팅 표면에 대면하는 코팅 챔버의 벽에서 소정 거리 떨어져 배열된다. 환언하자면, 타겟 유닛의 후방에는, 타겟 유닛을 코팅 챔버의 후방 벽에 상관하여 회전/틸트시킬 수 있는 약간의 자유 공간이 존재한다. 이런 이유로, 회전축은 코팅 챔버의 후방 벽에 사실상 평행하게 배열될 수 있다. 통상적으로, 타겟 유닛 및/또는 브래킷은 코팅 챔버의 후방 벽과 연결 또는 접촉되지 않는다.

코팅 챔버 내에 진공을 발생시키기 위한 적어도 하나의 펌프를 타겟 유닛의 후방에서 코팅 챔버의 벽에, 즉 기판 이외의 타겟 유닛의 다른 측 상에 배열하는 것이 바람직하다. 즉, 적어도 하나의 펌프는 코팅될 기판의 표면에 대면하는 벽에 제공된다. 이런 특징은 기판의 이송로를 따르는 짧은 거리 내에서 일렬로 배열된 많은 수의 타겟 유닛의 배치를 용이하게 함으로써, 코팅 챔버의 종방향 연장을 감축시키면서 코팅의 품질을 개선시킬 수 있다.

코팅 챔버는 제1 타겟 유닛을 지지하는 지지체 및 코팅 챔버의 벽의 일부를 구성하는 커버를 적어도 포함하는 모듈러 구성을 포함한다. 이런 구성은 본 출원인의 US 2006/0226004 A1에 개시되어 있으며, 이 내용은 원용에 의해 본원에 포함된다. 이 구성은 기판을 통과시켜 이송하는 챔버 섹션, 코팅 챔버의 외벽 부분을 제공하는 커버 및 챔버 섹션과 커버 사이에 개재된 지지체를 갖는 샌드위치 구성체로서 간주될 수 있다. 지지체는 캐소드들을 포함하며(본 발명에서는, 타겟 유닛들을 포함함), 커버는 특히 적어도 하나의 펌프 및/또는 펌프 시스템을 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 코팅 장치는 코팅 챔버 내에 배열된 제2 타 겟 유닛 또는 복수의 제2 타겟 유닛을 포함한다. 복수의 제1 및 제2 타겟 유닛은 서로 인접하여 배열되어 코팅 챔버에서 스퍼터 소스들의 배치를 확립할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 제1 타겟 유닛 및 제2 타겟 유닛이나 제2 타겟 유닛들은 코팅될 기판의 이송로와 나란히 일렬로 배열되는 것이 바람직하다. 타겟 유닛들은 직선 경로로 배열될 수 있지만, 곡선 경로 또는 임의의 다른 기하학적 경로를 따라 배열될 수 있다. 타겟 유닛들의 종축(회전축)은 서로에 대해 거의 평행하게 배열된다. 제2 타겟 유닛 또는 제2 타겟 유닛들은 제1 타겟 유닛과 동일한 구성을 가질 수 있다. 제1 타겟 유닛에 관련하여 기술된 모든 특성 및 특징들이 제2 타겟 유닛 또는 제2 타겟 유닛들에 있을 수 있다. 그러나, 제1 타겟 유닛 및 특정의 제2 타겟 유닛들의 타겟들의 타겟 물질은 기판 상에서 필요로 하는 코팅 층들의 순차(sequence)에 따라 동일하거나 또는 다를 수 있다.

특히, 제1 타겟 유닛 및/또는 제2 타겟 유닛 또는 제2 타겟 유닛들은 적어도 하나의 지지체에 의해 지지되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 특징 및 이점들은 첨부된 도면 및 이하의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 타겟 유닛(9)을 도시한 것이다. 타겟 유닛(9)은 캐소드 유닛 또는 마그네트론 유닛이며, 타겟(6) 및 하우징(10)을 포함한다. 하우징(10)은 타겟(6)에 부착되어 타겟 유닛(9)의 내부 공간(10')을 한정한다.

타겟 유닛(9)의 내부 공간(10') 내에는, 다수의 부품들이 배열된다. 스퍼터 표면(6')에 대향하는 타겟(6)의 측 상에는 가동형 자석 시스템(11)이 배열되어 가 동형 자석 요크(12)에 고정된다. 가동형 자석 요크(12)와 가동형 자석 시스템(11)의 결합체(combination)는 화살표 m으로 표시된 직선 경로로 이동가능하여 타겟 유닛(9)의 동작 중 타겟(6)에 상관한 왕복 이동을 수행한다. 가동형 자석 요크(12)와 가동형 자석 시스템(11)의 결합체는 자석 요크 드라이브(13)에 의해 구동된다. 자석 요크 드라이브(13)는 자석 요크 드라이브(13)에 결합된, 예를 들어, 샤프트의 회전식 이동을 가동형 자석 요크(12)와 가동형 자석 시스템(11)의 결합체의 직선 이동으로 변환시키는 기어 박스일 수 있다. 또는, 자석 요크 드라이브(13)는 가동형 자석 요크(12)와 가동형 자석 시스템(11)의 결합체의 이동을 발생시키는 액츄에이터 또는 모터를 포함할 수 있다.

도 3은 유리 기판(2)에 상관하여 스퍼터 위치에 배열되는 타겟 유닛(9)을 도시한다. 유리 기판(2)은 동적 증착 공정을 위해 제공된 스퍼터 작업 동안 화살표 t로 표시된 이송 방향으로 타겟 유닛(9)을 통과한다. 타겟(6)의 스퍼터 표면(6')은 유리 기판(2)의 표면(2')에 바로 대면한다.

그러나, 타겟 유닛(9)(및 타겟(6))은 화살표 T로 표시된 바와 같이 코팅 챔버 내에서 틸트가능하게 배열되므로, 유리 기판(2)의 이송로 t에 상관하여 틸트될 수 있다. 타겟(6)의 표면(6')과 유리 기판(2)의 표면(2') 간의 틸트각은 스퍼터링 공정 동안 파라미터로서 설정될 수 있다. 또한, 타겟 유닛(9)은 사전 스퍼터링 공정을 수행하기 위해 틸트될 수 있다.

하우징(10)은 다수의 부품, 예를 들어, 도시된 바와 같이 자석 요크 드라이브(13) 및 가동형 자석 요크(12)와 가동형 자석 시스템(11)의 결합체를 둘러싸지 만, 또한 냉각 시스템(타겟(6) 부근에 배열됨), 스퍼터 공정을 위한 에너지를 공급하는 전류 공급원, 등도 둘러싼다. 하우징(10)의 외부에는, 스퍼터 코팅 공정을 가능하게 하는 진공 압력 P_v가 발생된다. 하우징(10)의 내부 공간(10')에는, 또 다른 압력 P가 우세할 수 있는데, 특히 상당히 높은 압력 P가 우세할 수 있다. 예를 들어, 하우징(10)의 내부 공간(10')에서의 압력 P는 대기압일 수 있다. 그러므로, 하우징(10)은 하우징(10)의 외부에 대해 하우징(10)의 내부 공간(10')의 진공 밀봉을 제공한다.

도 4는 정적 증착 공정에서는 유리 기판(2) 상에 코팅 물질(들)의 층 또는 층 스택을 증착시키는데 이용되는 타겟 유닛(9)의 어레이를 도시한다. 타겟 유닛(9)의 어레이의 타겟 유닛(9) 각각은 타겟 유닛(9)들 중 하나에서 화살표 T로 예시적으로 표시된 바와 같이 틸트될 수 있다. 물론, 어레이의 다른 타겟 유닛들도 틸트가능하다. 타겟 유닛들(9)은 사실상 상술한 바와 같이 구성된다.

또한, 도 4의 장치는 타겟 유닛(9)에 대해 유리 기판(2)의 코팅 표면(2')에 대향하는 면 상에서 코팅 챔버(도시 안 됨)에 배열된 사전-스퍼터 플레이트(14)를 포함한다. 타겟 유닛들(9)은 사전-스퍼터 공정 동안 사전-스퍼터 플레이트(14)의 표면(14')에 대면하도록 틸트될 수 있고, 또한 스퍼터 증착 공정 동안 기판(2)의 코팅 표면(2')에 대면하도록 틸트될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 스퍼터 코팅 설비(1)를 도시한다. 스퍼터 코팅 설비(1)는 내부 공간(3')을 갖는 진공 챔버를 포함한다. 진공 챔버의 내부 공간(3') 은 챔버 벽(3)에 의해 한정된다.

정적 코팅 공정에서는 유리 기판(2)은 진공 챔버의 내부 공간(3')에 위치되고, 동적 코팅 공정에서는 유리 기판(2)은 진공 챔버의 내부 공간(3')을 통과하여방향 t로 이송된다.

본 발명에 따르면, 타겟 유닛들(9)의 어레이는 진공 코팅 챔버 내에서 일렬로 배열된다. 특히, 타겟 유닛들(9)의 어레이는 진공 챔버의 하우징(3)에 상관하여 그리고 유리 기판(2)의 이송로에 상관하여 틸트가능하게 배열된다. 타겟 유닛들(9)은 사실상 상술한 바와 같이 구성된다.

또한, 스퍼터 코팅 장치(1)는 다수의 진공 펌프(5)를 갖는 진공 시스템을 포함한다. 진공 펌프(5)는 진공 챔버의 벽(3')에 제공되며, 여기서 진공 펌프(5)를 포함하는 벽 부(3c)는 타겟 유닛들(9) 후방에 , 즉 유리 기판(2)의 코팅 표면(2)에 대향하는 벽 부에 배열된다.

도 5의 특정 실시예에서, 코팅 설비(1) 및 진공 코팅 챔버 각각은 챔버부(3a), 지지부(3b) 및 커버부(3c)를 포함하는 모듈러 구성을 갖는다. 챔버부(3a)는 내부 공간을 한정하며, 코팅 공정 동안 이 내부 공간을 통해 기판이 이송되고, 이 내부 공간에 기판(2)이 위치된다. 지지부(3b)는, 타겟 유닛들(9) 및 타겟 유닛들(9)을 부착하고 지지(carry)하기 위한 부착 수단을 수용하는 공간을 한정한다. 커버부(3c)는 펌프(5)를 포함한다. 챔버부(3a), 지지부(3b) 및 커버부(3c)는 진공 챔버(3)의 내부 공간(3')이 배기될 때 서로 분리될 수 있다. 그러므로, 타겟 유닛들(9)의 취급(handling) 및 교환이 용이하다.

진공 펌프(5)는 진공 챔버의 내부 공간(3')의 스퍼터 압력에 적합한 진공 압력 Pv를 발생시킨다. 한편, 타겟 유닛들(9)의 내부 공간(9')에는 또 다른 압력 P, 예를 들어, 대기압 P가 존재할 수 있다.

회전식 마그네트론 대신 평판인 타겟들(6)을 갖는 타겟 유닛들(9)이 코팅 장치(1)에 설치될 수 있다. 통상적으로 회전식 캐소드들을 구동하는 드라이브 시스템을 이용하여 가동형 자석들을 갖는 마그네트론 유닛을 제공하는 타겟 유닛들(9)의 자석 시스템을 이동시킨다. 평판인 타겟 유닛(9)이 타겟(6)의 표면(6')을 주사하는 가동형 마그네트론을 갖는다는 사실로 인해, 회전식 마그네트론을 이용하여 기판 상에 증착되는 코팅층의 품질에 견줄만한, 균일한 타겟 이용률 및 이에 따른 유리 기판(2) 상에 증착되는 코팅층의 양호한 품질을 제공할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 회전식 마그네트론들을 갖는 코팅 장치를 도시한 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 평판형 마그네트론들을 갖는 코팅 장치를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 타겟 유닛의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 타겟 유닛들의 어레이의 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 코팅 장치의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 코팅 설비

2: 유리 기판

5: 진공 펌프

6: 타겟

9: 타겟 유닛

10: 하우징

10': 내부 공간

11: 자석 시스템

12: 자석 요크

13: 자석 요크 드라이브

Claims

벽을 포함한 적어도 하나의 코팅 챔버(3), 및

상기 코팅 챔버(3) 내에 배열된 적어도 제1 타겟 유닛(9)-상기 타겟 유닛(9)은 적어도 하나의 거의 평면인 스퍼터 타겟(6)을 포함하며, 상기 타겟 유닛(9)은 상기 타겟 유닛(9)의 내부 공간(10')을 한정함-

을 포함하는 스퍼터 코팅 장치(1)에 있어서,

상기 타겟 유닛(9)은 기판(2)의 코팅 표면에 대면하는 코팅 챔버(3)의 벽(3c)으로부터 일정한 거리에 배열되어, 하우징(10)의 후방에는 하우징(10)과 코팅 챔버(3)의 벽 사이에 약간의 자유 공간이 존재하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항에 있어서,

상기 타겟 유닛(9)의 상기 내부 공간(10')은 코팅 챔버(3)의 내부에 비해 진공 밀봉되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 스퍼터 코팅 장치(1)는 타겟 유닛(9)의 내부 공간(10') 내에 배열되는 냉각 시스템 및/또는 전류 공급 시스템 및/또는 냉각 매체 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 타겟 유닛(9)은 진공 챔버(3)에 대해 회전축(A)을 중심으로 하여 회전가능하게 및/또는 틸트가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코팅 장치(1)는 타겟(6)에 대면하는 위치에서 기판(2)을 코팅 챔버(3) 내로 및 코팅 챔버(3) 외부로 이송하고/하거나 코팅 챔버(3)를 통과하여 타겟(6)을 지나 기판(2)을 이송하는 이송 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 타겟 유닛(9)은 타겟(6)의 스퍼터 표면 위에서 자계를 발생시키는 자석 어셈블리(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제6항에 있어서,

상기 자석 어셈블리(11)는 상기 타겟 유닛(9)의 상기 내부 공간(10')에 배열되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 자석 어셈블리(11)는 상기 타겟(6)에 상관하여 이동가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코팅 장치(1)는 회전 이동을 제공하는 드라이브, 및 상기 회전 이동을 실제로 직선 이동으로 변환하는 트랜스포머 메커니즘(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코팅 장치(1)는 상기 진공 코팅 챔버(3)에서 상기 타겟 유닛(9)을 지지하는 브래킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 타겟 유닛(9)은 기판(2)의 코팅 표면에 대면하는 코팅 챔버(3)의 벽(3c)으로부터 일정 거리에 배열되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코팅 장치(1)는 코팅 챔버(3) 내에서 진공을 발생시키는 펌프(5)를 적어도 포함하고, 상기 펌프(5)는 타겟 유닛(9) 후방에서 코팅 챔버의 벽에 배열되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코팅 챔버(3)는 상기 제1 타겟 유닛(9)을 지지하는 지지체(3b), 및 상기 코팅 챔버(3)의 벽의 일부를 구성하는 커버(3c)를 적어도 포함하는 모듈러 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코팅 장치(1)는 상기 코팅 챔버(3) 내에 배열되는 제2 타겟 유닛(9) 또는 복수의 제2 타겟 유닛들(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 타겟 유닛(9) 및 상기 제2 타겟 유닛(9) 또는 제2 타겟 유닛들(9)은 코팅될 기판(2)의 이송로와 나란히 일렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 장치(1).
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 타겟 유닛(9) 및/또는 상기 제2 타겟 유닛(9) 및 상기 제2 타겟 유닛들(9) 각각은 상기 적어도 하나의 지지체(3b)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하 는 스퍼터 코팅 장치(1).