KR20100102101A

KR20100102101A - 스퍼터 코팅 디바이스 및 코팅 방법

Info

Publication number: KR20100102101A
Application number: KR1020107011530A
Authority: KR
Inventors: 크리스토프 모엘; 안드레스 로프; 안드레스 클로에펠; 토비아스 스톨리; 랄프 린덴버그; 마르쿠스 벤더
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-09-20
Also published as: JP2011503351A; TW200923117A; CN101878514B; WO2009059817A1; CN101878514A

Abstract

자석/타겟 어셈블리(1)는 나란히 배열된 복수의 (가상) 세그먼트(2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6)로 이루어진 타겟(2)을 포함하는데, 복수의 세그먼트 각각은 타겟(2)의 종축(x)을 따라 연장한다. 복수의 타겟 세그먼트(2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6) 각각은 각자의 타겟 세그먼트에 속하는 자석 시스템(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6)을 갖는다. 본 발명에 따른 타겟/자석 어셈블리(1)의 실시예에서, 자석 시스템들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6)은 그들 각자의 인접한 자기 시스템들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6)에 대하여 상호간에 오프셋 배열되어, 타겟 세그먼트(2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 및 2.6)를 각각 스캔한다. 특히, 제1 자석 시스템(3.1), 제3 자석 시스템(3.3), 제5 자석 시스템(3.5)은 서로 평행하고 동시성으로 이동하는 자석 시스템들의 제1 그룹이고, 제2 자석 시스템(3.2), 제4 자석 시스템(3.4), 제6 자석 시스템(3.6)은 서로 평행하고 동시성으로 이동하는 자석 시스템들의 제2 그룹이다. 제1, 제3 및 제5 자석 시스템들(3.1, 3.3, 3.5)은 타겟(2)의 횡방향 y로 각각, 제2, 제4 및 제6 자석 시스템들(3.2, 3.4, 3.6)과 교번하여 배열된다. 자석 시스템들의 이동 경로는 평행하게 배열된다. 자석 시스템들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6)의 제1 및 제2 그룹은 타겟(2)의 종방향 x에서 오프셋 배열된다(즉, 타겟(2)의 종방향 x에서 그룹들 간에 거리 d를 두고 배열됨).

Description

스퍼터 코팅 디바이스 및 코팅 방법{SPUTTER COATING DEVICE AND COATING METHOD}

본 발명은 타겟 표면을 갖는 적어도 하나의 타겟을 포함하는, 기판에 코팅 층을 피착하기 위한 스퍼터(sputter) 코팅 디바이스, 및 스퍼터 표면을 갖는 적어도 하나의 타겟을 포함하는 스퍼터 코팅 디바이스를 제공하는 단계를 포함하는 코팅 방법에 관한 것이다.

기판 상에 박막을 피착하기 위한 스퍼터 코팅 디바이스들 및 방법들이 공지되어 있다. 일반적으로, 스퍼터 코팅 디바이스는 코팅 물질을 제공하기 위한 고정된 평평한 타겟 또는 원통형의 회전가능한 타겟, 코팅 디바이스에 전원을 공급하기 위한 전원장치 및 타겟의 스퍼터 표면을 면하는 방향으로 배열된 코팅될 기판을 포함한다.

코팅 디바이스의 스퍼터율을 증가시키기 위해 마그네트론(magnetron) 스퍼터 코팅 디바이스들이 도입되었는데, 여기서 자기장이 타겟의 스퍼터 표면 위쪽에 형성된다. 자기장은 증가하는 이온 밀도를 가짐으로 인해 스퍼터율이 증가하는 복수의 플라즈마 가둠(confinement) 구역을 결정한다. 그러나, 정적(static) 자기장을 사용하는 경우에는 타겟 표면 상의 부식 프로파일(erosion profile)이 불균일하여서 불량한 타겟 활용에서와 마찬가지로 기판 상에 불균일한 코팅이 되게 한다.

이런 이유로 인해 타겟 표면을 스캔하기 위해 코팅 프로세스 동안에 드라이빙되는 이동가능 자석들이 도입되었다.

그러나, 최대 전력공급 및 스퍼터율은 타겟의 표면 온도에 의해 제한된다. 고온인 경우, 타겟 표면이 손상을 입어 아킹(arcing)과 같은 효과가 발생하고 타겟을 쓸 수 없게 만들 수 있다.

그 내용이 본원에 참조로서 포함되어 있는 유럽 특허출원번호 06124060.2(공개 전)는 타겟 표면과 자석 어셈블리 간의 상대 속도를 상당히 증가시킴으로써 타겟의 표면 온도를 감소시키는 방법을 개시한다. 놀랍게도, 이 방법을 이용하면 타겟 표면에 손상을 입히지 않고도 스퍼터율이 증가될 수 있다.

균일성을 개선하여 기판 상에 박막 층을 생성하는 동시에, 타겟 표면의 온도를 감소시켜 타겟 활용을 개선하기 위한 스퍼터 코팅 디바이스 및 코팅 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

이 목적은 특허청구범위 제1항에 따른 스퍼터 코팅 디바이스 및 제13항에 따른 스퍼터 코팅 방법을 제공함으로써 달성된다. 종속 청구항들은 발명의 특정 실시예들의 특징을 언급한다.

기판 상에 층을 피착하기 위한 본 발명의 스퍼터 코팅 디바이스는, 스퍼터 표면을 갖는 적어도 하나의 타겟과, 상기 타겟 위쪽에 자기장을 제공하기 위해 상기 타겟에 대하여 이동가능하게 배열된 복수의 자석 유닛을 포함한다.

복수의 자석 유닛, 즉, 적어도 두 개의 자석 유닛(그러나 특히 세개 이상의 자석 유닛)을 제공함으로써, 타겟에 대하여 움직이면 움직이는 자기장 및 그로 이한 움직이는 플라즈마 가둠 구역(예를 들면, 경주 트랙의 모양으로)이 타겟의 스퍼터 표면 위쪽에 생성된다.

복수의 자석 유닛을 제공함으로써 타겟의 스퍼터 표면에 공급되는 평균 에너지 밀도가 감소될 수 있고 이로 인해 타겟의 표면 온도가 감소될 수 있음이 발견되었다. 이는 보다 균일한 타겟 부식을 만들고 그 결과 기판 상에 보다 균일한 두께의 층이 피착되게 한다. 또한, 타겟 활용이 개선될 수 있다. 특히, 종래의 평평한 캐소드들의 타겟 활용보다 상당히 높은 70% 내지 75%의 타겟 활용의 이론적 값이 달성될 수 있다. 증가되는 타겟 활용은 자기장의 기하학적 구조(geometry)와 방향이 타겟의 핫 스팟들(깊은 부식 영역들)의 발달을 피할 수 있게 해준다는 사실에 기안한다. 타겟 활용은 심지어 타겟 표면의 모서리 근처에서조차 상당히 균일하다. 아킹과 같은 타겟 표면에 손상을 유발하는 효과들이 효과적으로 방지될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 복수의 자석 유닛들 중 적어도 하나의 자석 유닛은 상기 복수의 자석 유닛 중 적어도 또 다른 자석 유닛에 대하여 이동가능하도록 배열될 수 있다. 따라서, 자석 유닛은 적어도 하나의 다른 자석 유닛에 대해 평행한 경로 상에서, 그 다른 자석 유닛에 대하여 동일한 속도 또는 다른 속도로, 동일한 방향 또는 반대 방향으로, 나란히 또는 오프셋(offset)되어 이동할 수 있다. 오프셋은 실질적으로 자석 유닛들 간의 고정된 거리 또는 가변 거리일 수 있다.

특히 상기 복수의 자석 유닛 중 적어도 하나의 자석 유닛은 상기 복수의 자석 유닛 중 적어도 또 다른 자석 유닛으로부터 독립적으로 이동가능하도록 배열될 수 있다. 자석 유닛들의 독립적인 이동은 자석 유닛들이 상이한 속도로, 상이한 방향으로, 분리된 경로들로, 및/또는 다른 자석 유닛들에 의한 그들 움직임에 제약이 없이 이동될 수 있다는 것을 의미한다. 움직임은 동시성(synchronous)일 수도, 또는 비동시성일 수도 있다. 복수의 자석 유닛들의 제1 그룹은 자신들의 움직임에 연결되어, 예를 들면 동시성의 움직임을 수행할 수 있는 반면에, 나머지 다른 자석 유닛들은 자석 유닛들의 제1 그룹으로부터 독립적으로 움직일 수 있다.

다른 바람직한 실시예에서 스퍼터 코팅 디바이스는 상기 복수의 자석 유닛들 중 상기 자석 유닛들의 움직임을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함한다.

특히, 상기 타겟은 평평한 타겟이다. 평평한 타겟은 평평한 스퍼터 표면을 갖는다. 기판 상에 균일한 두께를 갖는 코팅층을 피착하고 양호한 타겟 활용을 달성하기 위해, 평평한 스퍼터 표면의 부식 프로파일(erosion profile)이 균일한 것이 가능한 한 바람직하며 본 발명의 결과이다.

복수의 자석 유닛들은 일반적으로 타겟의 스퍼터 표면 반대편의 타겟의 측면에 배열된다. 다시 말해, 타겟의 다른 측면, 즉, 타겟의 스퍼터 표면 위쪽에 자기장을 발생시키기 위해 적어도 두 개의 자석 유닛들이 하나의 타겟 아래쪽에 배열된다. 이는 타겟들과 별도의 자석 유닛들(그 자석 유닛들 중 하나는 타겟들 각각의 아래쪽에 배열됨) 사이에 거리를 두고 다수의 타겟을 제공하는 것과는 다르다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 자석 유닛들은 상기 타겟의 종축을 따라서 및/또는 그에 평행하게 이동가능하도록 배열된다. 타겟이 평평한 직사각형 타겟인 경우에는 종축이 대칭축 중 하나, 특히 더 긴쪽의 대칭축이다. 종축을 따라 이동하면 타겟의 스퍼터 표면의 세그먼트를 스캐닝할 때에 자석 유닛들의 보다 고속으로 이동할 수 있게 해준다.

본원 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 복수의 자석 정치들 중의 자석 유닛들이 실질적으로 평행한 경로들에서 서로에 대하여 이동가능하도록 배열된다.

특히, 자석 유닛들은 서로 인접하여 배열된다. 일반적으로 자석 유닛들은 다른 자석 유닛의 움직임의 경로에 평행한 경로 상에서 서로에 대하여 이동가능하여 자석 유닛들의 움직임들이 서로 간섭을 받지 않는다. 다른 한편, 자석 유닛들은 서로 가까이 배열된다. 따라서 제1 자석 유닛에 의해 발생되는 자기장은, 자석 유닛들이 서로 가까이 이동하거나 서로 지나칠 때에 특히 다른 자석 유닛 또는 다른 자석 유닛들에 의해 발생되는 자기장과 간섭할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 타겟은 복수의 타겟 세그먼트를 갖고, 상기 복수의 자석 유닛들 각각은 각자의 타겟 세그먼트 아래쪽에서 이동가능하게 배열되어, 상기 각자의 타겟 세그먼트 아래쪽에서 움직이면서 상기 타겟 세그먼트를 스캔한다. 따라서 자석 유닛들은 타겟의 스퍼터 표면의 각자의 부분(탭)을, 특히 타겟 표면의 전체 길이를 따라 스캔한다. 복수의 자석 유닛들은 코팅 프로세스 동안에 타겟의 전체 스퍼터 표면을 스캔한다. 자석 유닛들이 서로 독립적으로 이동될 수 있다는 사실로 인해 많은 자유도를 갖는 특정 코팅 프로세스에 대하여 최적화된(가변의) 자기장이 계산되어 발생될 수 있다.

상기 스퍼터 코팅 디바이스는 캐소드를 포함할 수 있다. 캐소드는 복수의(즉, 둘 이상의) 전기적으로 독립적인 캐소드 세그먼트를 포함할 수 있다. 캐소드 세그먼트들은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 복수의 자석 유닛 각각은 각자의 캐소드 세그먼트에 대하여 이동가능하게 배열될 수 있다. 각각의 (실제 또는 가상의) 캐소드 세그먼트는 타겟 세그먼트 중 하나 및/또는 자석 유닛들 중 하나에 할당된다.

상기 스퍼터 코팅 디바이스는 상기 복수의 자석 유닛들(3.1, 3.2, ..., 3.6) 중 상기 자석 유닛들을 드라이빙 하기 위한 드라이브를 포함하는데, 여기서 상기 드라이브는 0.1 m/s, 특히 0.2 m/s, 특히 0.5 m/s, 특히 1.0 m/s, 특히 5.0 m/s를 초과하는 속도로 상기 자석 유닛들을 드라이브하도록 배열된다.

바람직한 실시예에서, 스퍼터 코팅 디바이스는 상기 복수의 자석 유닛들 중 상기 자석 유닛들을 드라이빙하기 위한 드라이브를 포함하는데, 여기서 상기 드라이브는 0.1 m/s, 특히 0.2 m/s, 특히 0.5 m/s, 특히 1.0 m/s, 특히 5.0 m/s를 초과하는 속도로 상기 자석 유닛들을 드라이브하도록 배열된다. 본 발명을 수행하는 최적의 방법은 타겟의 종축을 따라 자석 유닛들을 이동시키는 것이다.

본 발명의 스퍼터 코팅 방법은, a) 스퍼터 표면을 갖는 적어도 하나의 타겟과, 상기 스퍼터 표면 위쪽에 자기장을 제공하기 위한 복수의 자석 유닛을 포함하는 스퍼터 코팅 디바이스를 제공하는 단계, 및 b) 상기 타겟 표면 위쪽에 움직이고/움직이거나 요동하는 자기장을 제공하기 위해 상기 복수의 자석 유닛 중 적어도 두개의 자석 유닛은 상기 스퍼터 표면에 대하여 움직이는 단계를 포함한다. 움직이고/움직이거나 요동하는 자기장은 스퍼터 표면에 대한 자석 유닛들의 움직임 및/또는 자석 유닛들 서로에 대한 움직임에 의해 생성된다. 자기장은 각 자석 유닛들에 의해 생성되는 자기장들의 동적인 중첩으로서 발생된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 복수의 자석 유닛 중 상기 적어도 두개의 자석 유닛은 단계 b) 동안 서로에 대하여 이동될 수 있다.

특히, 단계 b) 동안에 상기 적어도 두개의 자석 유닛 중 제1 자석 유닛은 상기 적어도 두개의 자석 유닛 중 제2 자석 유닛으로부터 독립적으로 이동된다.

특히, 처리 단계 b) 동안에 상기 자석 유닛들의 움직임 및/또는 속도가 제어된다.

처리 단계 a)에 제공된 상기 타겟은 평평한 타겟인 것이 바람직하다.

특히, 적어도 두개의 자석 유닛은 상기 타겟의 종축을 따라서 및/또는 그와 평행하게 이동된다.

단계 b) 동안에 상기 적어도 두개의 자석 유닛들은 서로 평행하게 움직이는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 단계 a)에서 적어도 두개의 자석 유닛들은 서로 인접하여 배열되어 그들 각자의 이동 경로를 따라 이동하는 동안에 서로를 지나칠 수 있다.

단계 b) 동안에 상기 적어도 두개의 자석 유닛은 타겟의 스퍼터 표면의 전체 길이를 스캔할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 단계 b) 동안에 적어도 두개의 자석 유닛들은 타겟의 스퍼터 표면에 대하여 0.1 m/s, 특히 0.2 m/s, 특히 0.5 m/s, 특히 1.0 m/s, 특히 5.0 m/s를 초과하는 속도로 움직인다.

바람직한 실시예에서, 단계 b) 동안에 적어도 두개의 자석 유닛은 동일하거나 상이한 속도 및/또는 동일하거나 반대인 이동 방향 및/또는 적어도 두개의 자석 유닛 사이에 종방향의 변위(longitudinal displacement)를 갖고 타겟의 스퍼터 표면에 대하여 이동한다. 이는 자석 유닛들이 처리 단계 b) 동안에 동시성 또는 비동시성으로 움직인다는 것을 의미한다.

동시성 이동에서 자석 유닛은 동일한 속도 및 이동 방향을 갖고 서로에 대하여 동시성으로 평행하게, 즉, 종방향의 오프셋/변위 없이 움직일 수 있다.

본 발명의 또 ㄴ다른 바람직한 실시예에서, 적어도 두개의 자석 유닛들은 동일한 속도 및/또는 동일한 이동 방향으로, 그러나 적어도 두개의 인접한 자석 유닛 사이에는 종방향 변위를 갖고 움직인다. 예를 들면, 자석 유닛들의 대안적인 구성이 있을 수 있다. 예를 들면, 타겟의 횡방향 확장을 따라 나란히 배열된 제1, 제2, 제3, 제4 등의 자석 유닛의 구성이 있을 수 있다. 제1, 제3, 제5 등의 자석 유닛들은 서로에 대해 종방향 변위 없이 움직인다(즉, 자성 유닛들은 동시성으로 움직임). 제2, 제4, 제6 등의 자석 유닛들은 타겟 표면의 횡방향 확장을 따라 제1, 제3, 제5 등의 자석 유닛들과 교번하여 배열된다. 제2, 제4, 제6 등의 자석 유닛들은 서로에 대하여 종방향 변위가 없이 움직이지만(즉, 자석 유닛들은 동시성으로 움직임), 제1, 제3, 제5 등의 자석 유닛들에 대하여는 종방향 변위를 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에서, 적어도 두개의 자석 유닛들은 상이한 속도 및/또는 상이한 이동 방향 및/또는 적어도 두개의 자석 유닛들 간의 종방향 변위를 갖고 움직인다. 적어도 두개의 자석 유닛들의 움직임은 서로로부터 비동시성, 독립적 및/또는 불규칙적일 수 있다.

특별히, 타겟에 대해 상대적으로 높은 값을 초과하는 속도로 자석들의 상대적인 이동을 수행할 때 양호한 성능, 다시 말해, 기판 상의 균일한 코팅 및 양호한 타겟 활용을 얻을 수 있다. 동시에 타겟의 스퍼터 표면의 고온 생성(예를 들면, 핫 스팟들)과 그로 인한 타겟의 손상이 방지된다.

바람직한 실시예의 이하의 설명 및 첨부된 도면들로부터 본 발명의 추가 특징들 및 장점들이 명백할 것이다.
도 1은 종래의 타겟/자석 어셈블리의 개략도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟/자석 어셈블리의 개략도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟/자석 어셈블리의 개략도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 타겟/자석 어셈블리의 개략도.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 타겟/자석 어셈블리의 개략도.

도 1은 종래의 타겟/자석 어셈블리(1)의 상면도를 도시한다.

타겟/자석 어셈블리(1)의 스퍼터 타겟(2)은 종축 x와 횡축 y를 갖는 실질적으로 평평하고 직사각형인 표면(2')을 포함한다. 타겟(2)의 스퍼터 표면(2')(즉, 기판(도시생략)에 면한 표면) 위쪽의 플라즈마 밀도를 증가시키기 위해, 자석 어셈블리(3)는 타겟(2) 아래쪽에 배열된다. 자석 어셈블리(3)는 타겟(2)의 종축 x를 따라 연장한다.

균일한 타겟 부식을 제공하고 그로 인해 기판에 균일한 두께를 갖는 코팅을 피착하기 위해, 자석 시스템(3)은 자석 시스템(3)의 움직임의 미리정해진 속도 u로 코팅 프로세스 동안 타겟(2)의 횡축 y를 따라 왕복운동(reciprocate)한다. 자석 시스템(3)은 타겟(2)의 스퍼터 표면(2')을 면하는 기판이 코팅되는 동안 타겟(2)의 표면(2')을 스캔한다.

그러나, 타겟(2)의 스퍼터 표면(2')에 생성된 부식 프로파일 및 그로 인한 기판 상에 제공된 코팅층의 균일성은 불충분하다. 또한, 타겟 표면(2')에 생성된 고온은 표면(2')에 국지적 손상(예를 들면, 아킹)을 유발하고 심지어는 타깃을 파손시킨다.

도 2는 본 발명에 따른 자석/타겟 어셈블리(1)의 상면도 및 자석/타겟 어셈블리(1)의 단면도를 도시한다.

자석/타겟 어셈블리(1)는 나란히 배열된 복수의 (가상) 세그먼트(2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6)로 이루어진 타겟(2)을 포함하는데, 그 세그먼트들 각각은 타겟(2)의 종축 x를 따라 연장한다. 복수의 타겟 세그먼트(2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6) 중 각각은 각자의 타겟 세그먼트에 속하는 자석 시스템(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6)을 갖는다.

본 발명의 제1 실시예에서 자석 시스템(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6)은 각자의 타겟 세그먼트(2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 및 2.6)를 각각 스캐닝하면서 0.1 m/s, 특히 0.2 m/s, 특히 0.5 m/s를 초과하는 각각의 고속 v₁, v₂, v₃, v₄, v₅ 및 v₆으로 타겟(2)의 종축 x에 평행하게 각각 움직인다.

자석 시스템(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6)은, 그들 각자의 타겟 세그먼트(2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6)를 따라 동일한 속도 v_{1 =} v_{2 =} v_{3 =} v_{4 =} v₅ = v₆으로 왕복운동하며, 동일한 방향으로 나란히 움직인다. 자석 시스템(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6)의 이동 거리 l은 타겟 세그먼트(2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 및 2.6) 각각의 횡방향 확장(b₁, b₂, b₃, b₄, b₅ 및 b₆) 보다 상당히 크다.

자석 시스템(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6)의 높은 스캐닝 속도 v₁, v₂, v₃, v₄, v₅ 및 v₆은 평면 A에 배열되고 타겟(2)의 스퍼터 표면(2')과 마주보게 배열된 기판(4)에 피착되는 코팅층의 보다 나은 균일성 및 타겟(2)의 개선된 활용을 도출한다는 것이 발견되었다.

본 발명에 따른 타겟/자석 어셈블리(1)의 제2 실시예는 도 3에 도시된다. 자석 시스템들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6)은 그들 각자의 인접한 자석 시스템(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 및 3.6) 각각에 대하여 상호간에 오프셋으로 배열되어, 타겟 세그먼트(2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 및 2.6)를 각각 스캔한다. 특히, 제1 자석 시스템(3.1), 제3 자석 시스템(3.3) 및 제5 자석 시스템(3.5)은 서로 평행하고 동시성으로 움직이는 자석 시스템들의 제1 그룹이고, 제2 자석 시스템(3.2), 제4 자석 시스템(3.4) 및 제6 자석 시스템(3.6)은 서로 평행하고 동시성으로 움직이는 자석 시스템의 제2 그룹이다. 제1, 제3 및 제5 자석 시스템들(3.1, 3.3, 3.5)은 타겟(2)의 횡축방향 y에서 제2, 제4 및 제6 자석 시스템들(3.2, 3.4, 3.6) 각각에 교번하여 배열된다. 자석 시스템들의 이동 경로는 평행하게 구성된다. 자석 시스템들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6)의 제1 및 제2 그룹들은 타겟(2)의 종방향 x에 오프셋 배열된다(즉, 타겟(2)의 종방향 x에서 그룹들 간 거리를 두고 배열됨).

도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따르면 자석/타겟 어셈블리(1)의 자석 시스템들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 및 3.6)은 서로에 대하여 동시성으로 움직인다(즉, 자석 시스템들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 및 3.6)은 코팅 프로세스 동안에 서로에 대해 종방향 오프셋 배열됨). 자석 시스템들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6) 간의 거리는 상이하고 코팅 프로세스 동안 변할 수 있다. 속도 및 이동 방향이 또한 상이할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예가 도 5에 도시된다. 자석/타겟 어셈블리(1)는 자석 시스템들의 제1 그룹(3.1, 3.3, 3.5)과 자석 시스템들의 제2 그룹(3.2, 3.4 및 3.6) 사이에 작은 종방향 오프셋 d를 두고 실질적으로 동일한 방향으로 서로 평행하게 움직이는 자석 시스템들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 및 3.6)을 포함한다. 그러나, 자석 시스템들의 제1 그룹(3.1, 3.3, 3.5)과 자석 시스템들의 제2 그룹(3.2, 3.4 및 3.6)은 서로에 대해(그리고 타겟(2)의 종축 x에 대해) 평행하게 반대 방향으로 움직이는 것도 가능하다.

본 발명에 의해 타겟 활용이 개선될 수 있다. 자석 시스템들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 및 3.6)은 종축 x에 평행하게 움직여 타겟(2)의 길이 l을 스캔한다. 타겟(2)의 횡방향 확장 b(b≤l)를 따라 서로로부터 횡방향으로 오프셋 배열된 타겟 시스템들(3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 및 3.6)의 독립적인 움직임에 의해 타겟(2)상의 핫 스팟들(깊은 부식 영역들)을 회피하도록 자기장이 최적화될 수 있다. 또한, 자기장의 적합한 기하학 구조과 배향을 선택하여 발생시킴으로써 기판(4)에 피착된 코팅층의 두께의 균일성이 제어될 수 있다. 따라서, 타겟(2)은 심지어 타겟(2)의 모서리 근처에서조차 균등한 비율로 사용/부식될 수 있다. 이는 기판(4) 상의 코팅층 두께의 균일한 프로파일을 가져온다.

본 발명은 정적인 코팅 프로세스(기판(4)이 코팅 프로세스 동안 타겟(2)에 대해 고정 배치됨) 또는 동적인 코팅 프로세스(기판이 코팅 프로세스 동안 타겟(2)에 대해 움직여짐)에 적용될 수 있다.

Claims

기판(4) 상에 코팅층을 피착하는 스퍼터 코팅 디바이스로서,
스퍼터 표면(2')을 갖는 적어도 하나의 타겟(2)을 포함하고,
상기 스퍼터 코팅 디바이스는 상기 타겟(2)에 대하여 이동가능하도록 배열되어 타겟 표면(2') 위에 자기장을 제공하는 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6) 중 적어도 하나의 자석 유닛은 상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6) 중 적어도 또 다른 하나의 자석 유닛에 대하여 이동가능하도록 배열된 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6) 중 적어도 하나의 자석 유닛은 상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6) 중 적어도 또 다른 하나의 자석 유닛으로부터 독립적으로 이동가능하도록 배열된 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
스퍼터 코팅 디바이스는 상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6) 중 상기 자석 유닛들의 이동을 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 타겟(2)은 평평한 타겟인 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6)은 타겟(2)의 스퍼터 표면(2') 반대쪽의 타겟(2)의 측면 상에 배열된 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6) 중 상기 자석 유닛들은 상기 타겟(2)의 종축(x)을 따라 이동가능 및/또는 그에 평행하게 이동가능하게 배열된 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6) 중 상기 자석 유닛들은 실질적으로 평행한 경로들에서 서로에 대하여 이동가능하도록 배열된 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6) 중 상기 자석 유닛들은 서로 인접하여 배열된 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 타겟(2)은 복수의 타겟 세그먼트(2.1, 2.2, ..., 2.6)를 갖고, 상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6) 각각은 각자의 타겟 세그먼트 아래에서 이동가능하게 배열되어 상기 각자의 타겟 세그먼트(2.1, 2.2, ..., 2.6) 아래에서 이동하는 동안에 상기 타겟 세그먼트를 스캔하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퍼터 코팅 디바이스는 캐소드를 포함하고, 캐소드는 복수의 전기적으로 독립적인 캐소드 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퍼터 코팅 디바이스는 상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6) 중 상기 자석 유닛들을 드라이빙하기 위한 드라이브를 포함하고, 상기 드라이브는 0.1 m/s, 특히 0.2 m/s, 특히 0.5 m/s, 특히 1.0 m/s, 특히 5.0 m/s를 초과하는 속도로 상기 자석 유닛들을 드라이브하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스퍼터 코팅 디바이스.
코팅 방법으로서,
a) 스퍼터 표면(2')을 갖는 적어도 하나의 타겟(2)과, 상기 타겟(2)의 상기 스퍼터 표면(2') 위쪽에 자기장을 제공하기 위한 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6)을 포함하는 스퍼터 코팅 디바이스를 제공하는 단계; 및
b) 상기 스퍼터 표면(2') 위쪽에 움직이는/요동하는 자기장을 제공하기 위해 상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ..., 3.6) 중 적어도 두개의 자석 유닛들을 상기 스퍼터 표면(2')에 대하여 움직이는 단계
를 포함하는 코팅 방법.
제13항에 있어서,
단계 b) 동안에 상기 복수의 자석 유닛(3.1, 3.2, ...,3.6) 중 적어도 두개의 자석 유닛을 서로에 대하여 움직이는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서,
단계 b) 동안에 상기 적어도 두개의 자석 유닛 중 제1 자석 유닛은 상기 적어도 두개의 자석 유닛 중 제2 자석 유닛으로부터 독립적으로 움직이는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 b) 동안에 상기 자석 유닛들의 이동 및/또는 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 a)에서 평평한 타겟(2)을 제공하는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 b) 동안에 상기 타겟(2)의 종축(x)을 따라 및/또는 그에 평행하게 적어도 두개의 자석 유닛을 움직이는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 b) 동안에 적어도 두개의 자석 장치를 서로 평행하게 움직이는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 a)에서 적어도 두개의 자석 장치를 서로 인접하게 배열하여서 단계 b) 동안에 상기 적어도 두개의 자석 유닛이 그들 각자의 이동 경로를 따라 움직이면서 서로 지나치게 하는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 b) 동안에 상기 적어도 두개의 자석 유닛들은 상기 타겟(2)의 스퍼터 표면(2')의 전체 길이(l)를 스캔하는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 b) 동안에 상기 적어도 두개의 자석 유닛은, 상기 타겟(2)의 스퍼터 표면(2')에 대하여, 0.1 m/s, 특히 0.2 m/s, 특히 0.5 m/s, 특히 1.0 m/s, 특히 5.0 m/s를 초과하는 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
단계 b) 동안에 상기 적어도 두개의 자석 유닛은 동일하거나 상이한 속도 및/또는 동일하거나 반대의 이동 방향 및/또는 적어도 두개의 자석 유닛 간의 종방향 변위를 갖고 상기 타겟(2)의 스퍼터 표면(2')에 대하여 이동하는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.