KR20170128225A - 양극 쉴드 - Google Patents

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KR20170128225A
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마이클 마샬
제프 브라운
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비전 이즈, 엘피
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Abstract

연장된 스퍼터 사이클 동안에 향상된 접지를 위해 스퍼터 시스템과 양극 및 양극 쉴드 조립체가 제공된다.

Description

양극 쉴드
본 출원은 그 전체가 본원에 참조로 인용되고 발명의 명칭이 양극 쉴드이며 2015년 3월 18일자에 출원된 미국 가특허 출원 제62/135,057호를 우선권 주장한다.
본 발명은 코팅 시스템 및 이의 사용 방법, 및 구체적으로 코팅 시스템 내의 양극의 차폐(shielding)에 관한 것이다.
물리적 기상 증착 기술 및 머신은 용품 또는 기판 상에 원하는 코팅 재료의 기화된 형태의 응축을 통해 안과용 렌즈, 안전 쉴드 및 창과 같은 용품 또는 기판 상에 얇은 필름을 증착 또는 코팅하기 위해 종종 사용된다. 물리적 기상 증착의 하나의 다양성은 스퍼터링 또는 스퍼터 코터이다. 스퍼터 코팅은 원하는 코팅 재료 소스 또는 "타겟"에 충격을 가하는 글로 플라스마 방전을 사용하여, 용품 또는 기판 상에 증착을 위해 증기 형태로 재료의 일부를 타겟으로부터 멀리 스퍼터링한다. 글로 플라스마 방전은 종종 자석에 의해 타겟 주위에 국한된다.
스퍼터 코터의 일 응용은 안과용 렌즈와 같은 광학 용품 또는 기판 상에 반사 방지 코팅을 형성하기 위한 것이다. 반사 방지 코팅은 안과용 렌즈의 전방 및 후방 표면의 반사를 감소시키고 이에 따라 향상된 광 투과율, 가시성 및 심미성을 갖는 안경을 제조하는데 선호된다. 통상적으로, 이러한 반사 방지 코팅은 정밀하고 비교적 얇은 두께를 갖는 하나 이상의 층으로서 적용된다.
종래의 또는 알려진 스퍼터링 박스 코팅기의 하나의 문제점은 원하는 코팅 재료 또는 재료들의 산화물 형태가 스퍼터 챔버의 내부에 형성되어 시스템 음극 주위의 스퍼터 챔버 영역의 내부를 마스킹 또는 절연시킬 수 있다는 점이다. 이들 시스템에서, 연속적인 전기 회로는 타겟 음극 표면으로부터 플라스마를 통해, 그리고 양극 평면으로 형성된다. 많은 시스템에서 양극 평면은 접지 전위로 유지되는 챔버 자체이다. 이 산화물 층은 궁극적으로 플라스마의 전자가 통상적으로 챔버의 전기적 접지인 파워 서플라이의 양극을 발견하는 것을 방해할 수 있다. 시간이 지남에 따라 산화물 층이 더 두꺼워 짐에 따라 플라스마의 전자는 전기적 접지를 찾는데 있어서 점점 덜 효율적이지 성공적이다. 이는 타겟을 통한 전력 공급에 악영향을 미친다. 이는 차례로 스퍼터링된 필름의 증착 속도 및 균일성에 영향을 미치고 전체 스퍼터링 공정은 예측하기 어렵고 덜 일정해진다.
이 문제점은 문헌 [Seller, Jeff C, The disappearing anode myth: strategies and solutions for reactive PVD from single magnetrons," Surface and Coatings Technology, 94-95, 184-188 (1997)]에 추가로 기재된다. 미국 특허 제6,495,000호는 액정 디스플레이의 형성 중에 전술된 양극 효과에 저항하고 전자류를 재지향하기 위하여 핀형 양극 설계 및/또는 자기 어레이를 이용하는 것을 기재한다. 미국 특허 제4,946,576호는 양극 효과에 저항하는 양극 스퍼터의 시스템의 이용을 기재하고 미국 특허 제7,850,828호는 증착 공정 중에 스퍼터링된 유전 재료로부터 시스템 양극을 보호하기 위하여 전자를 국한시키고 재지향하기 위하여 기체 매니폴드 및 자석을 이용하는 것을 기재한다. 각각의 상기 참조는 그 전체가 본원에 참조로 인용된다.
그러나, 전술된 양극 효과에 대한 이들 이전에 제안된 해결방법 각각은 비교적 큰 적용 스퍼터 박스 또는 스퍼터 챔버 내에서 비교적 큰 풋 프린트를 필요로 하는 해결방법에 관한 것이다. 예를 들어 처방 실험실에서 안과용 렌즈를 코팅하는 데 사용되는 작은 코팅 챔버에서 이 양극 효과에 대한 시스템 감도는 작은 개시 표면 영역, 절연 산화물 및 질화물의 거의 독점적인 사용 및 표면 아킹 및 가열 효과를 감소시키기 위한 시도에서 기판을 보유하는 전기적 플로팅 구성요소의 포함으로 인해 증대된다.
또한, 이러한 작은 코팅 시스템에서, 재료 축적 및 그에 따른 양극의 손실은 챔버의 다른 영역으로 연장되는 플라스마로 인해 코팅된 기판 및/또는 기판 홀더의 불필요한 가열을 야기할 수 있다. 플라스틱 안과용 렌즈와 같은 기판의 경우, 온도 상승은 매우 바람직하지 못하고 또한 기재 홀더를 취급할 필요가 있는 작업자에게 안전 문제를 제기할 수 있다. 양극의 손실은 또한 표면을 깨끗하게 하고 타겟에서 양극으로의 전기 연속성을 복원하기 위해 챔버 유지 보수가 필요하다. 따라서, 증착으로부터 보호되는 개선된 양극을 구성하는 임의의 수단은 요구되는 유지 보수를 줄이고 가동 시간 및 전체 처리량을 향상시킬 것이다. 이러한 문제에 대한 종래의 제안된 해결 방법은 이러한 작은 스퍼터 챔버에서의 구현에 대해 실현가능하지 않다.
당업계에서 필요한 것은 작은 스퍼터 챔버 내의 플라스마에 접지 전위일 수도 있고 아닐 수도 있는 파워 서플라이의 양극 측면의 유효성을 효과적으로 유지하기위한 장치 및 방법이다.
본 발명의 시스템, 조립체 및 방법은 스퍼터 챔버 내에 플라스마에 대한 파워 서플라이의 양극 측면의 이용가능성을 유지한다. 이들 목적은 부분적으로 타겟, 챔버, 타겟과 챔버 사이에 배치된 양극, 및 타겟과 양극 사이에 배치된 양극 쉴드를 포함하는 스퍼터 시스템을 제공함으로써 구현된다. 본 발명의 특정 실시예에서, 양극은 양극의 적어도 일부의 표면 영역을 증가시키는 표면 텍스쳐를 포함한다.
이들 목적은 스퍼터 경로 내로 적어도 부분적으로 돌출되는 타겟 마스크 - 상기 타겟 마스크는 제1 종방향 측면 및 제2 종방향 측면을 가짐 - , 타겟 마스크와 타겟 사이에 배치된 양극 쉴드, 및 대략 0.5 내지 1.5 밀리미터의 두께를 갖는 양극 쉴드와 타겟 마스크 사이에 형성된 공간을 포함하는 양극 장치를 제공함으로써 부분적으로 구현된다.
이들 목적은 스퍼터 타겟과 스퍼터 챔버 사이에 양극을 개재하는 단계, 스퍼터 타겟과 양극 사이에 양극 쉴드를 개재하는 단계 및 양극 쉴드의 표면과 양극의 표면 사이에 대략 0.5 내지 1.5 밀리미터의 간격을 형성하는 단계를 포함하는 스퍼터 시스템의 양극을 차폐하기 위한 방법에 의해 부분적으로 구현된다.
본 발명의 실시예들의 상기 양태, 특징 및 이점들과 그 밖의 양태, 특징 및 이점들은 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 기술한 하기 내용들로부터 자명해질 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 시스템의 단면 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 타겟 마스크의 전방 입면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 타겟 마스크의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 타겟 마스크의 후방 입면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 타겟 마스크의 측면 입면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 타겟 마스크의 도 2의 선 A-A를 따른 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 타겟 마스크의 일부의 도 6의 영역(B)의 확대된 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 양극 쉴드의 정면 입면도.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 양극 쉴드의 측면 입면도.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 타겟 마스크의 부분 정면 입면도.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 양극 쉴드 및 타겟 마스크의 정면 입면도.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 양극 쉴드 및 타겟 마스크의 정면 입면도.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 양극 쉴드 및 타겟 마스크의 정면 입면도.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 시스템에 대한 일련의 순차적으로 수행된 코팅 사이클에 걸쳐 타겟에서 측정된 전압을 도시하는 챠트.
도 15는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 시스템에 대한 일련의 순차적으로 수행된 코팅 사이클에 걸쳐 타겟에서 측정된 전압을 도시하는 챠트.
이제, 본 발명의 특정 실시예들이 첨부도면들을 참조하여 기술될 것이다. 하지만, 본 발명은 본 명세서에 기술된 실시예들에만 제한되는 것이 아니라 그와 상이한 다양한 형태들로도 실시될 수 있으며; 이러한 실시예들은 본 명세서가 당업자에게 본 발명의 완전한 범위를 이해시킬 수 있도록 제공된다. 첨부도면들에서 예시된 실시예들의 상세한 설명에 사용된 용어는 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 도면에서, 유사한 도면부호는 유사한 요소를 지칭한다.
일반적으로, 본 발명은 플라스마를 통해 음(음극) 표면으로부터 스퍼터 챔버 내의 파워 서플라이의 양(양극, 종종 접지)으로의 접근을 효과적으로 유지하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명의 장치 및 방법은 스퍼터 챔버 사용의 연장된 기간 동안 개선된 접지를 제공한다. 이는 부분적으로 타겟 마스크 및 마스크와 양극 쉴드 사이에 공간을 생성하는 양극 쉴드 조립체에 의해 달성된다. 쉴드는 산화물 층 형성으로부터 시스템 양극으로서 기능하는 마스크의 부분을 차폐하며, 이에 따라 접지를 위해 양극으로의 플라스마의 실질적으로 방해받지 않거나 또는 마스킹되지 않은 접근을 허용한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 특정 실시예에서, 스퍼터 코팅 시스템(10)은 챔버(12) 및 타겟 윈도우(16)가 형성되는 챔버 라이너(14)를 포함한다. 타겟(18)의 종방향 표면은 챔버 윈도우(16)와 대략적으로 정렬된다. 타겟(18)은 대략 평면형 전방 및 후방 종방향 표면을 갖는 비교적 얇은 실린더의 형태일 수 있다. 제1 측면(24) 및 제2 측면(26)을 갖는 타겟 마스크(22)가 부착되는 라이너(20)는 타겟(18)과 챔버 라이너(14) 사이에 배열된다. 특정 실시예에서, 양극 쉴드(28)의 적어도 일부는 타겟 마스크(22)의 제2 측면(26)과 라이너(20) 사이에 포함된다.
특정 실시예에서, 타겟(18), 타겟 마스크(22) 및 양극 쉴드(28)는 서로 실질적으로 평행한 독립 평면 내에 배열된다. 양극 쉴드(28)의 일부와 타겟 마스크(22)의 적어도 일부는 챔버 라이너(14)와 타겟(18) 사이의 스퍼터 경로(15) 내로 돌출된다. 특정 실시예에서, 타겟(18), 타겟 마스크(22) 및 양극 쉴드(28)의 실질적으로 평행한 평면이 스퍼터 경로(15)에 실질적으로 수직으로 배향된다. 본 발명에 따른 예시적인 스퍼터 시스템의 추가 양태는 그 전체가 본원에 참조로 인용되는 양수인의 미국 공보 제2014/0174912호에 기재된다.
도 1의 단면도는 단지 전술된 구성요소의 일부 및 시스템(10)의 일부만을 도시한다. 예를 들어 특정 실시예에서, 타겟 마스크(22) 및 양극 쉴드(28)는 단수로 지칭될지라도 적어도 이들 구성요소는 쌍으로 시스템(10) 내에 통합된다. 대안으로 언급하면, 시스템(10)은 시스템 내의 각각의 스퍼터 소스에 대한 양극 쉴드(28) 및 2개의 대칭 또는 비대칭 배치 타겟 마스트(22)를 이용한다.
본 발명의 시스템(10)의 구성요소의 다양한 부분이 단지 예시로서 제공된다. 이러한 구성요소의 치수 및 형상의 변화가 본 발명의 범위 내에서 고려되는 것은 당업자에게 자명하다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 특정 실시예에서, 타겟 마스크(22)는 비교적 얇고 실질적으로 평면형 형상을 갖는다. 타겟 마스크(22)는 림 부분(30)과 내부 부분(32)을 포함한다. 림 부분(30)은 예를 들어 대략 0.118 인치의 림 두께(34)를 갖는다. 타겟 마스크(22)의 림 부분(30)은 대략 2.854 인치의 반경을 갖는 외부 림 아치(42)를 형성한다. 타겟 마스크(22)의 길이(56)는 대략 4.646 인치이다. 한 쌍의 타겟 마스크(22)가 본 발명에 따라 시스템(10) 내에 설치될 때, 한 쌍의 타겟 마스크(22)의 림 부분(30)은 대략 1.969의 길이(60)로 서로 분리된다.
타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)은 림 부분(30)으로부터 돌출되어 대략 2.363 인치의 반경을 갖는 아치(46)를 형성한다. 작동 시에, 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)은 시스템(10)에 대한 양극 또는 접지로서 기능을 한다. 한 쌍의 타겟 마스크(22)가 본 발명에 따라 시스템(10) 내에 설치될 때, 한 쌍의 마스크(22)의 내부 부분(32)은 대략 2.361 인치의 길이(58)로 서로 분리된다.
특정 실시예에서, 타겟 마스크(22)는 홀(50)을 포함하고, 상기 홀을 통하여 나사 또는 볼트와 같은 삽입 하드웨어가 예를 들어, 라이너(20)에 타겟 마스크를 장착하기 위하여 삽입된다. 각각의 타겟 마스크(22) 상의 홀(50)은 대략 2.937 인치의 길이(54)로 서로 분리된다. 한 쌍의 타겟 마스크(22)는 본 발명에 따른 시스템(10) 내에 설치될 때, 각각의 상이한 마스크(22) 상의 대응 홀(50)이 대략 4.311 인치의 길이(52)로 서로 분리된다.
특정 실시예에서, 도 1, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)의 제2 측면(26)은 타겟 마스크(22)의 림 부분의 제2 측면(26)에 대해 리세스(36)를 형성한다. 리세스(36)는 예를 들어 대략 0.030 인치의 두께(38)를 갖는다. 내부 부분(32)의 리세스(36) 및 림 부분(30)의 교차는 대략 2.441 인치의 내부 림 아치(44)를 형성한다. 내부 부분(32)의 아치(46)와 림 부분(30)의 내부 림 아치(44)의 교차는 예를 들어, 0.213 인치의 반경을 갖는 아치(48)를 형성한다.
도 6, 도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이, 특정 실시예에서, 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)의 제2 측면(26)은 텍스쳐(40)를 포함하고, 즉 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)의 제2 측면(26)은 매끄럽지 않다. 예를 들어, 텍스쳐(40)는 선형으로 형성된 열의 피크 및 밸리 또는 트로프, 예를 들어 선형 열의 톱니의 형태일 수 있다. 텍스쳐(40)의 선형 형태는 도 10에 도시된 바와 같이 내부 부분(32)의 전체 측면(26)을 실질적으로 또는 전체에 걸쳐 타겟 마스크(22)의 림 부분(30)의 아치(44)를 실질적으로 추적하도록 아치형으로 형성될 수 있다. 텍스쳐(40)의 바로 인접한 개별 트로프는 예를 들어 대략 0.025 인치의 길이(62)로 서로 분리된다. 텍스쳐(40)의 트로프의 깊이(64)는 예를 들어, 대략 0.020 인치이고, 텍스쳐(40)의 트로프의 측면 벽에 의해 형성된 각도(66)는 예를 들어 대략 60도이다.
특정 실시예에서, 텍스쳐(40)는 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)의 표면 영역을 증가시키는 임의의 다른 형태를 취할 수 있거나 또는 규칙적 또는 불규칙적 선형 피크 및 밸리 패턴의 형태일 수 있다. 리세스(36) 및 텍스쳐(40)는 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)에 플라스마의 비차단 접근을 돕도록 기능을 할 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에서, 내부 부분(32)의 측면(26)은 매끄럽고 텍스쳐링되지 않는다.
특정 실시예에서, 타겟 마스크(22)는 예를 들어 알루미늄 또는 6061-T6 알루미늄과 같은 금속, 316 또는 304 그레이드와 같은 스테인리스 스틸 또는 티타늄 합금으로 형성된다.
도 8 및 도 9에 관해 본 발명의 양극 쉴드(28)를 참조하면, 특정 실시예에서, 양극 쉴드(28)는 대칭 또는 비대칭인 평면형 장축 타원체 또는 축구공형 형태의 일반적인 형태를 갖는다. 양극 쉴드(28)의 제1 반경(74)은 예를 들어, 2.363 인치이고 양극 쉴드(28)의 제2 반경(76)은 예를 들어 2.854 인치이다. 양극 쉴드(28)는 예를 들어 대략 0.03 인치의 두께(68)를 갖는다.
시스템(10) 내에 장착 시에, 양극 쉴드(28)는 라이너(20)의 표면과 타겟 마스크(22)의 림 부분(30)의 제2 측면(26) 사이의 양극 쉴드(28)의 주변 부분(78)를 핀칭함으로써 시스템(10)에 부착된다. 라이너(20)의 표면과 림 부분(30)의 제2 측면(26) 사이에 보유 또는 핀칭되지 않은 양극 쉴드(28)의 나머지 부분은 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)의 제2 측면(26) 모두 또는 일부에 걸쳐 연장되거나 또는 이를 덮는다. 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)의 제2 측면(26) 상에 형성된 리세스(36)로 인해, 공간 또는 간격(80)은 도 1에 도시된 바와 같이 양극 쉴드(28)와 타겟 쉴드(22)의 내부 부분(32)의 제2 측면(26) 사이에 형성된다. 공간 또는 간격(80)은 예를 들어 대략 0.02 인치 내지 0.06 인치 또는 0.5 밀리미터 내지 1.5 밀리미터의 범위이다.
특정 실시예에서, 양극 쉴드(28)는 홀(70)을 포함하고, 상기 홀을 통하여 나사 또는 볼트와 같은 삽입 하드웨어가 예를 들어 라이너(20)에 양극 쉴드(28)를 장착하도록 삽입된다. 개별 양극 쉴드(28) 상의 홀(70)은 대략 2.937 인치의 길이(72)로 서로 분리된다. 타겟 마스크(22)의 홀(50)의 간격과 양극 쉴드(28)의 홀(70)의 간격은 장착 하드웨어가 시스템(10)의 조립 중에 홀(70) 및 대응 홀(50)을 통하여 동시에 삽입될 수 있도록 실질적으로 동일하다.
본 발명의 특정 실시예에서, 양극 쉴드(28)와 타겟 마스크(22)는 양극 쉴드(28)가 도 1에 도시된 바와 같이 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)의 측면(26) 전체를 덮거나 또는 실질적으로 덮도록 형태 및 크기가 형성된다. 특정 대안의 실시 형태에서, 양극 쉴드(28)는 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)의 측면(26)의 전체를 덮지 않거나 또는 실질적으로 덮지 않을 수 있다. 예를 들어 도 11에 도시된 바와 같이, 양극 쉴드(28)는 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)의 반경(46)을 따라 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)의 일부를 덮지 않는다.
작동 중에, 양극 쉴드(28)와 타겟 쉴드(22)의 내부 부분(32)의 제2 측면(26) 사이에 형성된 공간 또는 간격(80)에 따라 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)에 대한 플라스마의 비차단 접근이 허용된다. 양극 쉴드(28)는 시스템(10)에 대한 양극 또는 접지로서 기능을 하는 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)의 적어도 일부를 덮고 이를 차폐하기 때문에, 본 발명의 시스템(10)에 따라 타겟(18)으로부터 스퍼터링된 재료 모두 또는 상당 부분이 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32), 즉 시스템 양극에 증착 및 배치되는 것이 효과적으로 방지된다.
특정 실시예에서, 양극 쉴드(28)는 예를 들어 금속, 스테인리스 스틸 또는 304 스테인리스 스틸로 형성된다. 이러한 쉴드는 또한 고강도 재료 예컨대 티타늄 합금으로 형성될 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 본 발명의 특정 실시예에서, 양극 쉴드는 전술된 바와 같이 타겟 마스크의 림 부분 상에 배열되거나 또는 부착되지 않는다. 도 10에 도시된 바와 같이, 대안으로 타겟 쉴드는 타겟 마스크의 내부 부분의 텍스쳐링되거나 또는 비-텍스쳐링된 표면 상에 직접 배열될 수 있다. 양극 쉴드와 타겟 마스크의 내부 부분 사이의 공간 또는 간격은 양극 쉴드와 타겟 마스크 중 하나로부터 돌출되고 이에 따라 양극 쉴드와 타겟 마스크를 서로 이격된 상태로 유지하는 특징부를 제공함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 특징부는 쉴드의 후방 표면으로부터 연장되는 돌출부의 형태를 취할 수 있다. 이러한 돌출부는 타겟 마스크(22)의 내부 부분(32)과 양극 쉴드(28) 사이의 접 접촉을 형성하는 표면 상에 딤플의 형태를 취할 수 있다. 이러한 돌출부에 따라 타겟 마스크는 리세스(36)가 필요하지 않는다. 이러한 돌출부는 또한 타겟 마스크 내로 가능한 정도의 편향을 제한함으로써 축적된 코팅 재료로 인해 양극 쉴드의 변형 제어에 도움이 될 수 있다.
전술된 실시예는 스퍼터 코팅 시스템의 타겟 마스크의 일부분을 차폐하는 것(shielding)을 개시하고 있지만, 스퍼터 시스템의 다른 내부 부분도 양극으로서 기능을 할 수 있고 그에 의해 스퍼터 시스템을 접지할 수 있다. 따라서, 플라스마가 스퍼터 코팅 시스템 내에 존재하는 다른 접지 구조 또는 구조로 진입하기 위한 공간 또는 간격의 차폐 및 형성도 또한 고려되고 본 발명의 범위 내이다. 특정 실시예에서, 양극 쉴드는 스퍼터 챔버 벽의 코팅을 방지하기 위해 사용되는 증착 쉴딩에 통합된다.
특정 실시예에서, 양극 쉴드는 마그네트론 스퍼터링 소스(the magnetron sputtering source)에 통합되어 스퍼터 챔버 벽과 완전히 독립적으로 동작하는 격리된 폐회로 경로를 제공한다. 특정 실시예에서, 시스템의 양극과 파워 서플라이는 전기적으로 접지되지 않을 수 있다. 이 경우 양극 차폐는 접지와 전기적으로 절연되어 배선을 통해 파워 서플라이 양극에 직접 연결된다. 접지로부터의 절연은 절연 스탠드오프(insulating standoff) 또는 예를 들어 세라믹 재료로 형성된 블록을 사용함으로써 달성될 수 있다.
실시예
본 발명의 시스템의 성능을 평가하기 위해, 본 발명에 따른 양극 및 양극 쉴드를 사용하는 "시험" 스퍼터 코팅 시스템에 대해 시스템 전압을 모니터링하였다. 시험 시스템은 양극 쉴드의 표면과 양극 표면 사이에 약 1 밀리미터의 간격 또는 공간이 형성된 양극 쉴드 내에 구성된다. 이 시험 조립체는 시스템 내에 사용된 저 굴절률 실리콘 타겟과 고 굴절률 지르코늄 타겟 모두에 대해 구성된다. 시스템 전압은 또한 본 발명에 따른 양극 및 양극 쉴드를 사용하지 않는 "제어" 스퍼터 코팅 시스템에 대해 모니터링되었다. 작동 전압은 공정 안정성의 우수한 지표이기 때문에 일련의 순차적인 코팅 사이클 동안 시스템의 각 타겟에서 시험 시스템 및 제어 시스템에 대한 시스템 전압이 측정되었습니다.
도 14는 시험 시스템에 대한 연구의 측정 전압을 도시하고, 도 15는 제어 시스템에 대한 연구의 측정 전압을 도시한다. 측정된 전압은 각 층에 대해 기록된 평균 전압이다. 평균은 1 초 이하마다 전압을 기록하고 계산된 평균을 보고하는 제어 소프트웨어에 의해 계산된다. 도 14 및 도 15의 가장 좌측의 열은 전압이 측정된 상이한 코팅 사이클 A-E 및 F-H를 나타낸다. 사이클 A-E 및 F-H 사이의 연장된 실행 시간에 대한 평가를 얻기 위해, 각 시스템은 약 3 시간 동안 연속적으로 실행되어 약 10-15 회 코팅 사이클을 수행했다. 도 14 및 도 15에서 "3 시간"으로 표시된 이 3 시간 동안 전압 측정치는 기록되지 않는다.
도 14는 본 발명에 따른 양극 쉴드를 사용하는 시험 시스템에 대한 연장된 사용에 대한 (전력 제어 모드에 대한) 동작 전압의 매우 작은 변화를 도시한다. 대조적으로, 도 15는 본 발명에 따른 양극 차폐를 사용하지 않는, 제어 시스템에 대한 동일한 연장된 사용에 대한 전압의 비교적 큰 변화를 도시한다. 시험 및 제어 시스템의 측정된 전압의 비교는 본 발명의 양극 차폐를 사용하는 시험 시스템의 공정 안정성의 실질적인 향상을 나타낸다. 결과는 제어 시스템에서 저 굴절률 재료에 대한 사용보다 5 내지 10 볼트의 변화와 대조적으로 시험 시스템에서 저 굴절률 재료에 대해 단지 1 내지 2 볼트 변화가 있는 플라스마의 더 큰 안정성을 보였다.
고 굴절률 재료는 양극 차폐를 사용하지 않는 대조 시스템과 비교하여 동작 전압의 변화가 약 2배 감소한 양극 쉴드를 사용하는 시험 시스템에서 개선된 안정성을 나타냈다. 이러한 안정성의 개선은 양극 표면의 손실로 인한 시스템 유지 보수 사이의 증가된 시간 및 코팅 공정에서의 반복성을 향상시킨다.
본 발명이 특정 실시예들과 적용분야에 대해 기술되었지만, 당업자라면, 위에서 언급한 사상에 비추어, 청구되고 있는 본 발명의 범위를 초과하거나 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고도 다양한 실시예 및 변형예들을 생성할 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에 기술된 상세한 설명 및 첨부도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예로서 이해되어야 하며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.

Claims (20)

  1. 스퍼터 시스템으로서,
    타겟,
    챔버,
    타겟과 챔버 사이에 배치된 양극, 및
    타겟과 양극 사이에 배치된 양극 쉴드를 포함하는 스퍼터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 타겟은 실질적으로 단일 평면 내에 배열된 종방향 표면을 포함하는 스퍼터 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 타겟은 실리콘 또는 지르코늄을 포함하는 스퍼터 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 양극은 타겟의 표면의 평면에 실질적으로 평행한 평면 내에 배열된 종방향 표면을 포함하는 스퍼터 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 양극은 양극의 내부 부분의 두께보다 더 두꺼운 두께를 갖는 림 부분을 포함하는 스퍼터 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 양극은 표면 텍스쳐를 포함하는 스퍼터 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 양극은 선형 피크 및 밸리로 형성된 표면을 포함하는 스퍼터 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 양극 쉴드는 양극의 표면의 평면 및 타겟의 표면의 평면에 대해 실질적으로 평행한 평면 내에 배열된 종방향 표면을 포함하는 스퍼터 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 양극 쉴드는 타겟보다 양극에 더 근접하게 배열되는 스퍼터 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 대략 0.5 내지 1.5 밀리미터의 간격이 쉴드의 표면과 양극의 표면 사이에 형성되는 스퍼터 시스템.
  11. 양극 장치로서,
    스퍼터 경로 내로 적어도 부분적으로 돌출되는 타겟 마스크 - 상기 타겟 마스크는 제1 종방향 측면 및 제2 종방향 측면을 가짐 - ,
    타겟 마스크와 타겟 사이에 배치된 양극 쉴드, 및
    대략 0.5 내지 1.5 밀리미터의 두께를 갖는 양극 쉴드와 타겟 마스크 사이에 형성된 공간을 포함하는 양극 장치.
  12. 제11항에 있어서, 타겟 마스크는 양극을 포함하는 양극 장치.
  13. 제11항에 있어서, 타겟 마스크는 타겟 마스크의 내부 부분의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 림을 포함하는 양극 장치.
  14. 제13항에 있어서, 양극 쉴드는 타겟 마스크의 림의 제1 종방향 표면에 대해 직접 배열되는 양극 장치.
  15. 제11항에 있어서, 제1 종방향 표면의 적어도 일부는 제2 종방향 표면의 표면 영역에 대해 제1 종방향 표면의 표면 영역을 증가시키는 텍스쳐를 포함하는 양극 장치.
  16. 스퍼터 시스템의 양극을 차폐하기 위한 방법으로서,
    스퍼터 타겟과 스퍼터 챔버 사이에 양극을 개재하는 단계,
    스퍼터 타겟과 양극 사이에 양극 쉴드를 개재하는 단계 및
    양극 쉴드의 표면과 양극의 표면 사이에 대략 0.5 내지 1.5 밀리미터의 간격을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 스퍼터 타겟과 스퍼터 챔버 사이에 양극을 개재하는 단계는 스퍼터 타겟의 종방향 표면에 대해 실질적으로 평행한 평면 내에 양극의 종방향 표면을 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 스퍼터 타겟과 스퍼터 챔버 사이에 양극을 개재하는 단계는 스퍼터 타겟과 스퍼터 챔버 사이에 양극의 텍스쳐 표면을 개재하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 스퍼터 타겟과 양극 사이에 양극 쉴드를 개재하는 단계는 양극의 종방향 표면에 실질적으로 평행인 평면 내에 양극 쉴드의 종방향 표면을 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 스퍼터 타겟과 양극 사이에 양극 쉴드를 개재하는 단계는 양극 쉴드로 스퍼터 타겟에 대해 노출된 양극의 종방향 표면 전체를 덮는 단계를 포함하는 방법.
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