KR20210148256A - 마그네트론 스퍼터링에 의해 평면형 또는 형상화된 표면들을 갖는 기판들을 코팅하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

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마이클 베르골
안드레아스 플러그
스테판 브룬스
앙드레 카이저
토마스 멜지그
토비아스 지켄로트
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프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
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Abstract

본 발명에 따르면, 마그네트론 스퍼터링에 의해 평면형 또는 형상화된 표면들을 갖는 기판들을 코팅하기 위한 디바이스가 제공되며, 그에 의해, 임의의 형상을 갖는 디바이스 표면들, 예를 들어 렌즈들, 비구면들, 또는 조정가능한 층-두께 프로파일을 갖는 자유형태 표면들은 실질적으로 전체 표면 상에서 층 기능이 유지되도록 코팅될 수 있다. 마그네트론 스퍼터링에 의해 평면형 또는 형상화된 표면들을 갖는 기판들을 코팅하기 위한 방법이 또한 제공된다.

Description

마그네트론 스퍼터링에 의해 평면형 또는 형상화된 표면들을 갖는 기판들을 코팅하기 위한 디바이스 및 방법
본 발명에 따르면, 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)에 의해 평면형 또는 형상화된 표면들을 갖는 기판들의 코팅을 위한 디바이스가 제공되며, 그에 의해, 임의의 원하는 형상의 표면들, 예를 들어 렌즈들, 비구면들, 또는 세팅가능(settable) 막 두께 프로파일을 갖는 자유형태 표면들은 실질적으로 전체 표면 상에서 막 기능이 유지되도록 코팅될 수 있다. 그러한 방법이 또한 제공된다.
만곡된 표면(curved surface)들은 광학 시스템들에서 널리 사용된다. 렌즈들, 비구면 컴포넌트들, 또는 또한 자유형태 표면들은 광을 지향시키거나 광의 이미징을 수행하는 데 사용된다. 이들 상이한 형상들은 다음에서 "광학 컴포넌트들"로 지칭될 것이다. 여기서, 수차들(Aberrations)이 큰 역할을 한다.
원칙적으로, 광학 컴포넌트들에는 코팅이 제공된다. 코팅은 상이한 기능들을 가질 수 있다. 일부 경우들에서, 광학 시스템에 컴팩트한 설계를 제공하기 위해 대역통과 필터 또는 에지 필터가 광학 컴포넌트에 적용될 수 있다. 이러한 프로세스에서, 만곡된 표면이 또한 코팅될 수 있다.
또한, 코팅은 종종, 특정 파장에서 또는 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 작용할 수 있는 반사-방지(anti-reflection; AR) 코팅이다. 기판 재료는 원칙적으로 유리 또는 플라스틱이다.
광학 컴포넌트들은 가압에 의해 또는 또한 기계적 프로세싱에 의해 생성될 수 있다. 기판 재료는 광학 컴포넌트들의 재료, 즉 굴절률에 의존하여 몇몇 %의 광을 반사시킨다.
공기에서의 반사는 식(I)에 따라 계산되며:
Figure pct00001
여기서, n은 광학 컴포넌트의 굴절률이다.
광학 컴포넌트들은 또한, 매질들, 예컨대 오일들 또는 시멘트에 설치될 수 있으며, 이어서, 공기에 대한 1의 굴절률 내지 환경의 매질의 굴절률이 식(I)에서 사용되어야 한다.
또한, 복수의 광학 컴포넌트들이 종종 키트로서 제공된다. 따라서, 컴포넌트들 사이의 반사가 키트의 선택을 통해 감소될 수 있다.
반사-방지 코팅에서, 광학 컴포넌트들의 양측들은 원칙적으로 코팅되어야 하며, 보다 덜 넓은 스펙트럼 범위가 제공된다. 간단한 브로드밴드 반사-방지 코팅의 경우, 420 내지 680 nm의 범위가 종종 AR 코팅되며, 이러한 범위에 걸쳐 0.5% 미만의 반사가 필요하다. 그것이 평탄한 기판이면, 다음과 같은 형태의 코팅이 충분하다:
Figure pct00002
SiO2는, 통상적으로 (550 nm의 파장에서) 막으로서 대략 1.48의 굴절률을 갖는 저굴절률 재료이다. TiO2는 2.4 내지 2.7의 굴절률을 갖는 고굴절률 재료이다. SiO2 및 TiO2에 부가하여 복수의 다른 재료들이 동등하게 사용될 수 있다. Al2O3는 또한 저굴절률 막으로서 적합하고, Ta2O5, Nb2O5, HfO2, ZrO2, Sc2O3, Al2O3, 또는 이들의 혼합물들은 고굴절률 재료들로서 적합하다.
제공된 스펙트럼 범위는 종종 상당히 더 큰 것으로 특정되며, 잔류 반사는 또한 더 낮은 것으로 특정된다. 이는 특히, 복수의 광학 컴포넌트들을 갖는 광학 시스템들에서 중요하다. 여기서 광 손실들이 중요할 뿐만 아니라, 시스템에서 다수회 반사된 광으로 인한 고스트 이미지(ghost image)들이 또한 중요하다. 이들은 잔류 광이 개별 표면들에서 반사될 수 있다는 점에서 생성된다. 이어서, 그것은 광학 경로로 부분적으로 복귀하지만, 더 이상 원하는 이미징 속성을 갖지 않는다. 이어서, 이러한 광은 간섭 또는 산란된 광으로서 복수의 반사들을 통해 편향기(deflector) 내로 진입할 수 있다. 산란된 광은 콘트라스트(contrast)를 감소시킬 수 있거나 또는 고스트 이미지들이 생성될 수 있다. 더 큰 스펙트럼 범위 및 더 작은 잔류 반사의 경우, 층들의 수 및 그에 따른 총 막 두께는 원칙적으로 증가되어야 한다.
반사 감소 막들에 부가하여 다양한 필터들이 또한 사용될 수 있다.
그러한 필터는 일반적으로, 막 두께들을 갖는 교번적인 고굴절률 막 및 저굴절률 막의 시퀀스로 마찬가지로 이루어진다. 개별적인 막 두께들은 애플리케이션에 의존하여 1 nm 내지 수 100 nm에 이를 수 있다. 필터들의 경우, 층들의 총 수는 통상적으로 10개 초과에 이르며, 또한 수백 개에 도달할 수 있다. 따라서, 예를 들어 1000 nm 내지 30,000 nm 초과의 총 막 두께들이 가시 스펙트럼(visible spectral) 범위를 초래한다. 적외선 범위에서, 층 두께들은 심지어 100,0000 nm에 도달할 수 있거나 심지어 이를 초과할 수 있다.
만곡된 컴포넌트 상에서 직접적으로 필터를 사용하는 것은, 광학 시스템이 상당히 더 컴팩트한 설계를 가질 수 있다는 장점을 갖는다. 따라서, 필터가 렌즈 표면에 직접 부착될 수 있다면, 평면 필터의 사용이 생략될 수 있다. 그러한 필터들은 대역통과 필터일 수 있다. 그 필터는 좁고 정확하게 정의된 스펙트럼 범위를 투과시키고 나머지 스펙트럼 범위를 차단한다. 그러한 대역통과 필터는, 예를 들어 LIDAR 시스템에서 사용될 수 있다. 레이저에 의해 방출된 광은 그곳에서 환경의 산란된 광으로서 측정된다. LIDAR 신호는 환경의 광보다 실질적으로 더 약해서, 환경 광의 억제가 발생해야 한다. 따라서, 렌즈 상에서, 532 nm 레이저에 대한 LIDAR 필터는 10 nm 반치전폭(full width half maximum)의 대역통과 및 OD 6에서 200 nm 내지 1100 nm의 차단을 가질 것이다. 필터가 광학 컴포넌트에 직접 부착되면, 이는 환경 광이 항상 수직으로 필터 상에 입사된다는 장점을 갖는다. 대조적으로, 평면형 기판의 경우, 광이 항상 수직으로 필터 상에 입사되도록 중간 이미징이 수행되어야 할 것이다.
광학 컴포넌트들의 경우, 광이 전체 렌즈 표면에 걸쳐 평행하게 입사되는 추가적인 경우가 종종 발생한다. 그것이 볼록, 오목, 또는 자유형태 표면이면, 표면 상의 광의 입사각은 일정하지 않고, 오히려 광이 입사되는 지점에 의존한다. 중심에서, 광의 입사는 수직이고; 렌즈의 가장자리에서, 입사각은 더 크고, 광학 컴포넌트의 형상에 의존한다. 일부 경우들에서, 광선들이 상이한 개방 각도들로 하나의 동일한 광학기기를 다수회 통과하는 애플리케이션들이 또한 존재한다. 예를 들어, 렌즈의 상이한 구역들이 여기서 이용된다.
자유형태 표면들의 경우, 부가적으로 어떠한 회전 대칭도 존재하지 않으며, 즉 곡률은 광학 엘리먼트의 각도 포지션에 의존한다.
표면 상의 광의 상이한 입사각들의 효과는 스펙트럼이 더 짧은 파장들을 향해 시프트하는 결과를 갖는다. 스펙트럼의 형상 자체가 또한 변화될 수 있다.
따라서, 코팅이 중심에서보다 광학 컴포넌트의 가장자리에서 더 두껍도록 코팅을 적용하여, 각도 시프트의 효과가 보상되는 것이 바람직할 수 있다. 광이 위로부터 수직으로 렌즈 상에 입사되면, 스펙트럼 보정이 발생하여, 스펙트럼들의 어떠한 스펙트럼 시프트도 발생하지 않거나 또는 또는 투과 시 또는 반사 시에 강도들의 어떠한 변화도 발생하지 않는다. 투과된 또는 반사된 스펙트럼은 광이 입사되는 지점과 동등하게 독립적이다.
렌즈의 상이한 구역들이 상이한 개방 각도들을 갖는 상이한 광선들에 의해 통과되는 애플리케이션에서, 막 두께의 변동이 또한 상이하게 설계될 수 있다.
광학 컴포넌트들의 코팅은 화학적 프로세스들을 사용하여 이루어질 수 있다. 이러한 점에서, 예를 들어, 원자 층 증착(atomic layer deposition; ALD)의 프로세스가 사용될 수 있다. 그러나, 타겟팅된 방식으로 컴포넌트 상의 코팅을 변화시킬 가능성이 실제로는 존재하지 않는다는 것이 ALD의 단점이다. 이상적인 경우, 균질하고 균일한 코팅이 또한 3D 컴포넌트들 상에서 초래된다. 따라서, 평행하게 입사되는 광에 대한 각도 시프트의 효과는 그러한 프로세스에 의해 보상될 수 없다.
더욱이, 물리적 기상 증착(PVD) 방법들, 특히 증발 증착 또는 스퍼터링 방법들이 종종 사용된다. PVD 프로세스들에서, 막-형성 입자들의 어떠한 화학 반응도 존재하지 않거나, 또는 반응성 PVD 프로세스들의 경우, 반응은 오로지 반응기 표면 또는 기판 표면들에서만 발생한다. 증착은 고진공에서 도가니로부터의 증발에 의해 또는 0.05 내지 3.0 Pa, 바람직하게는 0.1 내지 1 Pa의 통상적인 작동 압력들에서 타겟으로부터 스퍼터링함으로써 발생한다.
마그네트론 스퍼터링에서, 비교적 빠른 턴테이블(turntable) 회전이 바람직하게 발생한다. 여기서, 기판들은 턴테이블에 고정되며, 따라서, 정적으로 포지셔닝된 스퍼터링 소스들을 갖는 코팅 반응기들을 통해 회전 및 주기적 방식으로 이동된다. 금속 또는 금속 화합물의 개개의 얇은 부분 막이 매 패스(pass)마다 적용된다. 금속 화합물의 화학양론(stoichiometry)은 부가적이고 선택적인 플라즈마 챔버에서 적응될 수 있다.
마그네트론 스퍼터링 소스들은 평면형이거나 또는 또한 원통형으로 형상화될 수 있다. 이들은 부가적으로 단일 또는 듀얼 마그네트론 시스템으로서 설계될 수 있다.
선형 코팅 소스들을 갖는 회전식 기판 배열의 경우, 기판 상에 초래되는 막 프로파일은 균질하지 않다. 평탄한 기판의 경우, 레이트는 1/r에 따른 의존성에 따라 외부를 향해 감소되며, r은 기판의 관측된 지점과 턴테이블 중심 사이의 거리에 대응한다.
기판이 만곡되면, 스퍼터링 소스와 기판 사이의 상이한 거리들로 인해 그리고 코팅의 방향에 대한 기판 표면의 상이한 경사각들로 인해 부가적인 막 두께 변동들이 초래된다.
렌즈 상의 막 두께 분포 및 각도 시프트의 보상을 위한 통상적인 접근법은 특수 설계를 통해 이들 효과들을 보상하는 것을 포함한다. 그러나, 여기서 막 설계는 매우 복잡해지며, 매우 많은 수의 층들로 이루어질 수 있다.
느리게 회전하는 테이블들 또는 드럼들(즉, 턴테이블은 50 r.p.m. 미만의 주파수들로 회전함)을 갖는 코팅 디바이스들의 경우, 광학 컴포넌트들의 빠른 유성 회전(planetary rotation)이 종종 제공된다. 경험상, 컴포넌트들의 회전은 테이블 또는 드럼의 회전보다 적어도 10배 더 빨라야 한다. 따라서, 막 프로파일은 기판의 빠른 회전에 대해 보상될 수 있다.
렌즈들이 반사-방지 코팅으로 균질하게 코팅될 수 있게 하는 메커니즘이 미국 제 US 6,250,758 B1호에서 제안된다. 기판들은 이러한 프로세스에서 회전 테이블에 고정되고, 그들 자신의 축들을 중심으로 회전될 수 있다. 여기서, 부가적인 균일성 마스크가 사용된다.
빠른 회전의 사용은 실질적으로 다음과 같은 단점들을 갖는다:
● 빠른 회전 부품들은 마모 및 그에 따른 증가한 정도의 입자들을 발생시킬 수 있다.
● 무거운 광학 컴포넌트들의 경우, 힘들이 매우 커서, 예를 들어, 접합된 컴포넌트들의 경우, 그 컴포넌트들이 분해될 수 있다.
● 턴테이블 회전 자체가 이미 너무 커서 막 분포에서의 간섭이 발생할 수 있으므로, 회전은 랜덤하다.
● 빠른 회전은 회전 대칭 컴포넌트들을 갖는 대칭 막 기능만을 전달할 수 있지만, 어떠한 회전 대칭도 갖지 않는 자유형태 표면들에 대해서는 그렇지 않다.
이로부터 시작하여, 형상화된 표면들, 예를 들어 렌즈들, 비구면들, 자유형태 표면들을 갖는 광학 컴포넌트들이 세팅가능 막 두께 프로파일로 코팅될 수 있게 하는 디바이스 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이었으며, 종래 기술로부터 알려진 방법들의 상기 단점들은 회피된다.
이러한 목적은 청구항 제1항의 특징들을 갖는 디바이스에 의해 그리고 청구항 제10항의 특징들을 갖는 방법에 의해 달성된다. 추가적인 종속 청구항들은 유리한 추가적인 발전들을 보여준다.
본 발명에 따르면, 마그네트론 스퍼터링에 의해 평면형 또는 형상화된 표면들을 갖는 기판들을 코팅하기 위한 디바이스가 제공되며, 그 디바이스는:
a) 진공 챔버;
b) 코팅 소스로서 적어도 하나의 마그네트론 전극을 갖는 적어도 하나의 마그네트론 소스;
c) 적어도 하나의 기판 홀더를 갖는 턴테이블 ― 턴테이블은 기판의 제1 회전 이동을 가능하게 하고, 적어도 하나의 기판 홀더는 제2 회전 이동을 가능하게 함 ―;
d) 기판 홀더 또는 홀더들에 커플링되고, 기판의 제2 회전 이동에 영향을 주는 적어도 하나의 제어가능 모터; 및
e) 구배 마스크(gradient mask)를 포함하며, 그 구배 마스크는,
● 기판의 비균질 코팅을 위한 기하학적 구조를 갖는 제1 구역 ― 구배 마스크는 프로파일에서 적어도 하나의 국부적인 융기 부분 또는 적어도 하나의 국부적인 함몰부를 갖고, 기판 상의 막 두께 구배는 융기 부분 또는 함몰부의 플랭크(flank)에서 피치(pitch)를 통해 세팅가능함 ―; 및
● 기준 기판의 균질 코팅에 영향을 주는 기하학적 구조를 갖는 제2 구역을 갖는다.
본 발명에 따르면, 렌즈의 회전이 막 시스템에 적응된 제어가능 모터에 의해 발생하는 것이 제안된다. 렌즈가 소스들 중 하나 아래에 있지 않은 그 시간 기간에 렌즈가 바람직하게는 정의된 각도만큼 회전되도록 회전이 이러한 프로세스에서 발생해야 한다. 이러한 점에서, 진공에 적합한 제어가능 모터가 사용될 수 있으며, 제어가능 모터는 기판 홀더 상에 위치되고, 제어가능 모터의 축에 광학 컴포넌트가 위치된다. 바람직하게, 스테퍼 모터(stepper motor) 또는 DC 모터가 제어가능 모터로서 사용된다. 그러나, 포지션 검출을 갖는 아날로그-제어 전기 모터가 또한 가능하다.
순환 및 느린 회전은 단지 약간의 전력만이 소비되는 장점을 갖는다. 따라서, 전력 공급이 적합한 배터리의 도움으로 기판 홀더 상에서 직접적으로 수행되고, 그에 의해, 전기 회전 피드스루(feedthrough)들이 회피될 수 있는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예에 따르면, 디바이스는 소스 재료의 비균질 재료 제거 레이트에 영향을 주는 구배 마스크를 갖는다. 이러한 구배 마스크 또는 셰이퍼 마스크(shaper mask)는 모니터링을 위한 균질 구역 및 구배를 갖는 구역 둘 모두가 생성되도록 설계된다. 구배 마스크의 형상은 코팅 프로세스 및 최적화 알고리즘의 시뮬레이션의 도움으로 결정될 수 있지만; 그것은 또한 수동 프로세싱에 의해 반복적으로 생성될 수 있다.
구배 마스크는 바람직하게, 렌즈의 중심의 진행 방향의 구역에서 볼록하게 형상화된 기판들에 대해 코팅 구역 내로 가장 멀리 돌출되고, 적어도 하나의 둥근 피크(rounded peak), 즉 적어도 하나의 국부적인 융기 부분이 생성되도록 그로부터 개방 형상을 갖는다. 기판 상의 막 두께 구배는 융기 부분의 플랭크에서 피치를 통해 세팅가능하다. 제2 구역에서, 구배 마스크는 기준 기판의 균질 코팅에 영향을 주는 기하학적 구조를 갖는다.
볼록하게 형상화된 렌즈들에 대한 구배 마스크는 바람직하게, 렌즈의 중심의 진행 방향의 구역에서 코팅 구역으로부터 가장 멀리 제거된 기하학적 구조를 갖고, 둥근 피크의 적어도 하나의 반전된 형상, 즉 적어도 하나의 국부적인 함몰부가 생성되도록 그로부터 코팅 구역 내로 돌출되는 형상을 갖는다. 기판 상의 막 두께 구배는 융기 부분의 플랭크에서 피치를 통해 세팅가능하다. 제2 구역에서, 구배 마스크는 기준 기판의 균질 코팅에 영향을 주는 기하학적 구조를 갖는다.
추가적인 바람직한 실시예는, 코팅 소스가 소스 재료의 비균질 제거 레이트에 영향을 주는 비균질 플라즈마 밀도를 갖는 것을 제공한다. 비균질 플라즈마 밀도를 갖는 이러한 코팅 소스는 타겟 축을 따라 특정 레이트 프로파일들을 생성하는 데 기여할 수 있다. 이들 레이트 프로파일들은 추가적인 구배 마스크에 의해 부가적으로 증폭될 수 있다.
스테퍼 모터는 바람직하게, 기판 홀더에 가역적으로 또는 비가역적으로 고정된다.
스테퍼 모터는 바람직하게, z 축을 중심으로 한 기판의 회전을 더 미세하게 분해하기 위해 감소 기어와 결합될 수 있다.
대안적으로, 기판이 외부적으로 연결된 모터에 의해 회전될 가능성이 또한 존재한다. 모터와 기판 홀더 사이의 연결은 진공-적합 샤프트를 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 프로세스에서, 기판 홀더가 턴테이블로부터 상승되고, 이어서 회전되며, 이어서 다시 하강된다는 점에서 리프팅 디바이스(lifting device)가 또한 제공되어야 한다. 여기서, 각각의 경우, 턴테이블이 정지되어야 한다. 이러한 점에서, 턴테이블의 하나 이상의 중간 정지부들이 단일 필름에 대해 필요하다는 것이 필수적일 수 있다. 여기서, 컴포넌트가 3개의 상이한 포지션들에서 코팅되도록 3개의 중간 정지부들이 바람직하다. 따라서 절차는 다음 단계들로 이루어진다:
● 셔터를 폐쇄함으로써 코팅을 일시정지시키는 단계;
● 턴테이블을 정지시키는 단계;
● 리프팅 및 회전 디바이스를 통해 포지셔닝하는 단계;
● 기판 홀더를 상승시키는 단계;
● 정의된 각도만큼 기판 홀더를 회전시키는 단계;
● 기판 홀더를 하강시키는 단계;
● 턴테이블을 시작하는 단계; 및
● 셔터를 개방함으로써 코팅을 계속하는 단계.
여기서, 회전되지 않은 별개의 테이블에 대해 광학 모니터링을 수행하는 것이 권장된다.
컴포넌트 자체의 축을 중심으로 한 회전에 부가하여, 일반적으로, 정의된 각도만큼의 컴포넌트의 부가적인 틸팅(tilting)이 또한 가능하다. 따라서, 추가적인 자유도가 생성되며, 그에 의해 컴포넌트 위의 코팅의 분포가 제어될 수 있다.
디바이스는 코팅 소스로서 선형 또는 환형 마그네트론 소스를 포함한다. 그것은 단일 또는 이중 마그네트론 소스로서 설계될 수 있다.
이러한 모든 재료들은 기판들로서 사용될 수 있으며, 이들이 광학 컴포넌트들에서 사용하기에 적합하다는 것이 종래 기술로부터 알려져 있다. 기판은 바람직하게, 유리 또는 플라스틱으로 이루어진다. 유리들로서는, 석영, 보로실리케이트 유리, 설퍼 헥사플루오라이드(SF6), 또는 이들의 조합들이 바람직하다. 바람직한 플라스틱들은 폴리알릴 디글리콜 카보네이트(PADC 또는 CR39), 폴리카보네이트, PMMA, 또는 이들의 조합들이다.
기판은 바람직하게, 특히 렌즈들, 비구면들, 또는 자유형태 광학기기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 광학 컴포넌트이다.
본 발명에 따르면, 마그네트론 스퍼터링에 의해 평면형 또는 형상화된 표면들을 갖는 기판들을 코팅하기 위한 방법이 또한 제공되며,
a) 적어도 하나의 기판은 진공 챔버 내의 턴테이블 상의 연관된 기판 홀더에 배열되며, 턴테이블은 기판의 제1 회전 이동을 가능하게 하고, 적어도 하나의 기판 홀더는 제2 회전 이동을 가능하게 하고, 제2 회전 이동은 기판 홀더에 커플링된 제어가능 모터를 통해 발생하고;
b) 적어도 하나의 마그네트론 소스로 이루어진 적어도 하나의 코팅 소스를 사용하여, 그리고 구배마스크를 사용하여, 적어도 하나의 기판 상에 적어도 하나의 막이 증착되며, 마그네트론 전극들의 소스 재료의 층들은 스퍼터 가스에 의해 그리고 선택적으로는 반응성 가스의 부가적인 부가에 의해 형성되고, 상기 구배 마스크는,
● 기판의 비균질 코팅을 위한 기하학적 구조를 갖는 제1 구역(34) ― 구배 마스크는 프로파일에서 적어도 하나의 국부적인 융기 부분 또는 적어도 하나의 국부적인 함몰부를 갖고, 기판 상의 층 두께 구배는 융기 부분 또는 함몰부의 플랭크에서 피치(pitch)를 통해 세팅가능함 ―; 및
● 기준 기판의 균질 코팅에 영향을 주는 기하학적 구조를 갖는 제2 구역(35)을 갖고,
c) 제1 회전 이동은, 제2 회전 운동이 코팅 사이클 외부에서만 발생하도록 제2 회전 운동에 대해 조정된다.
구배 마스크는 바람직하게, 막 두께들에 대한 구배를 생성하는 막들의 증착을 위해 단계 b)에서 사용되며, 구배 마스크는 바람직하게, 렌즈의 중심의 진행 방향의 구역에서 볼록하게 형상화된 기판들에 대해 코팅 구역 내로 가장 멀리 돌출되고, 적어도 하나의 둥근 피크, 즉 적어도 하나의 국부적인 융기 부분이 생성되도록 그로부터 개방 형상을 갖는 기판의 비균질 코팅을 위한 제1 구역을 갖는다. 기판 상의 막 두께 구배는 융기 부분의 플랭크에서 피치를 통해 세팅된다. 제2 구역에서, 구배 마스크는 기준 기판의 균질 코팅에 영향을 주는 기하학적 구조를 갖는다.
추가적인 바람직한 실시예는, 막 두께들에 대한 구배를 생성하는 막들의 증착을 위해 단계 b)에서 구배 마스크가 사용되는 것을 제공하며, 구배 마스크는 바람직하게, 코팅 구역으로부터 가장 멀리있는 렌즈의 중심의 진행 방향의 구역 내의 오목하게 형상화된 렌즈들에 대해 제거된 기판의 비균질 코팅을 위한 기하학적 구조를 갖고, 둥근 피크의 반전된 형상, 즉 적어도 하나의 국부적인 함몰부가 생성되도록 코팅 구역 내로 돌출되는 형상을 그로부터 갖는 제1 구역을 갖는다. 기판 상의 막 두께 구배는 융기 부분의 플랭크에서 피치를 통해 세팅된다. 제2 구역에서, 구배 마스크는 기준 기판의 균질 코팅에 영향을 주는 기하학적 구조를 갖는다.
구배 마스크의 형상은 코팅 레이트의 국부적인 분포를 통해 검출되며, 코팅 레이트는 마스크 형상에 의존하여 렌즈의 형상을 통해 결정되는 것이 바람직하다.
여기서, 턴테이블의 제1 회전 이동은 바람직하게, 10 내지 300 r.p.m., 바람직하게는 50 내지 270 r.p.m., 및 특히 바람직하게는 70 내지 250 r.p.m.의 속도로 발생한다. 따라서, 바람직하게는 0.01 nm 내지 0.54 nm, 및 특히 바람직하게는 0.05 내지 0.18 nm의 막 두께가 매 패스마다 달성되며, 이에 의해, 0.1 nm/sec 내지 1 nm/sec의 코팅 레이트가 달성될 수 있다.
증착된 총 막 두께는 1 내지 1000 nm, 바람직하게는 3 내지 500 nm의 범위에 있다. 여기서, 단일 막 당 수 nm 내지 다수의 100 nm의 막 두께들을 가질 수 있는 개개의 막 두께가 개개의 막 설계에 대해 배향된다.
연속적인 제1 회전 이동이 10 내지 300 r.p.m., 바람직하게는 50 내지 270 r.p.m.의 속도로 모든 증착된 막에 대해 발생하고, 스텝별(step-wise) 제2 회전 이동이 n개의 스텝들 및 360°/n의 각도만큼의 이동으로 발생하는 것이 바람직하며, 여기서 n = 3, 6, 9 등이다.
회전은 바람직하게, 미리 정의된 스텝들로 발생하며, 소프트웨어에 의해 제어된다. 증분은 바람직하게, 특정 막 프로파일이 모든 각도 포지션에서 생성되도록 계산된다. 요구되는 스텝들의 수는 소프트웨어에 의해 사전에 계산된다.
컴포넌트의 중심 주위의 회전 대칭이 렌즈들 및 비구면들에 대해 존재하지만, 이는 일반적으로 자유형태 표면들의 경우에서는 더 이상 존재하지 않는다. 이러한 점에서, 스텝 제어는 바람직하게, 자유형태 표면들에 대해 적응되어, 적응된 막 두께 프로파일이 자유형태 광학기기의 특정 구역에 대해 달성되게 한다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 디바이스는 또한, 평면형 표면들 상에 특정 구배들을 증착시키는 데 사용될 수 있으며, 이에 의해 구배 필터들이 생성될 수 있다. 이는, 구배 필터들의 구배가 직선이 아니라 오히려 원형 경로를 설명하기 때문에 유리하다. 평면형 기판들 상의 막 두께 분포의 부가적인 균질화가 동등하게 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 또한 상이한 피치들을 갖는 구배들을 이용하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어 스텝 프로파일들이 또한 생성될 수 있다. 이는, 예를 들어, 균질 코팅을 각각 가져야 하지만 층 두께가 각각 상이한 복수의 더 작은 오브젝트들이 코팅될 경우에 도움이 된다.
본 발명에 따른 방법을 사용하여 하나의 컴포넌트에 상이한 구배들이 또한 적용될 수 있다. 이는, 예를 들어, 렌즈가 개구 각도 및/또는 입사각이 상이한 빔에 의해 다수회 통과되는 경우에 유용하다.
본 발명에 따른 청구 대상은 본 발명을 본 명세서에 나타낸 특정 실시예들로 제한하려는 의도 없이 다음의 도면들 및 예들을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 턴테이블이 없는 디바이스를 평면도로 도시한다.
도 2는 턴테이블을 갖는 디바이스를 평면도로 도시한다.
도 3은 턴테이블을 갖는 디바이스를 단면도로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 제1 기판 홀더를 단면도로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 제2 기판 홀더를 단면도로 도시한다.
도 6a는 본 발명에 따른 구배 마스크의 제1 변형을 도시한다.
도 6b는 본 발명에 따른 구배 마스크의 제2 변형을 도시한다.
도 6c는 본 발명에 따른 구배 마스크의 제3 변형을 도시한다.
도 7은 도면을 참조하여 렌즈의 반경방향 포지션에 의존하는 코팅 레이트를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따라 코팅된 렌즈를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따라 코팅된 렌즈의 스펙트럼을 도시한다.
도 1은 턴테이블이 없는 본 발명에 따른 바람직한 디바이스를 평면도로 개략적으로 도시한다. 디바이스는 3개의 마그네트론 스퍼터링 디바이스들(2, 3, 4)을 가지며, 이들 중 하나는 단일 마그네트론 배열(2)로 설계되고, 이들 중 2개는 듀얼 마그네트론 배열(3, 4)로 설계된다. 마그네트론 스퍼터링 디바이스(2)는 마그네트론 전극(5), 스퍼터링 가스(11) 및 선택적으로는 반응성 가스(8)를 포함하고, 진공(1)에 있다. 마그네트론 스퍼터링 디바이스들(3, 4) 각각은 2개의 마그네트론 전극들(6, 7), 스퍼터링 가스(11), 및 선택적으로는 반응성 가스(8)를 포함하고, 진공(1)에 있다. 플라즈마 소스(12) 및 광도계(16) 및/또는 타원편광측정 플랜지(ellipsometry flange)(17)는 마그네트론 스퍼터링 디바이스들(2, 3, 4) 부근에 위치된다.
도 2는 턴테이블의 바람직한 실시예를 평면도로 개략적으로 도시한다. 턴테이블(10)은 디바이스에 위치되며, 이러한 예에서는 10개의 동일한 기판 홀더들(9)을 갖는다.
도 3은 턴테이블(10)을 갖는 디바이스의 바람직한 실시예를 측면도로 개략적으로 도시한다. 소스 재료(6, 7)의 2개의 실린더들(듀얼 마그네트론 배열)을 포함하는 마그네트론 스퍼터링 디바이스의 단면이 보인다. 마그네트론 스퍼터링 디바이스는 경계 벽들(14, 15)의 측부들에서 그리고 턴테이블(10)에 의해 상단에서 디바이스의 나머지로부터 가스-기밀 방식으로 묘사되며; 그것은 스퍼터링 가스(11), 선택적으로는 반응성 가스(8)를 포함하고, 진공(1)에 있다. 턴테이블(10)의 2개의 기판 홀더들(9)이 단면으로 도시되거나 또는 보인다. 커버(13)는 턴테이블(10) 위에 위치되며, 가스-기밀 방식으로 디바이스를 폐쇄하는 턴테이블(10)의 측부에 위치된 경계 벽들을 갖는다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 홀더(9)의 설계를 도시한다. 여기서, 렌즈(18)는 모터(20)의 축에 회전가능하게 커플링된다. 모터(20)는 기판 홀더(9) 상에 고정적으로 장착되고, 외부로부터 제어될 수 있다. 여기서, 모니터 구역이 제공되지 않는다. 코팅(21)의 방향은 하단으로부터 상단으로 이루어지고, 기판 홀더의 이동(22)은 좌측으로부터 우측으로 이루어진다.
도 5는 본 발명에 따른 추가적인 기판 홀더(9)에 코팅될 렌즈(18)의 설계를 도시한다. 렌즈(18)는, 코팅 레이트가 측방향 구배를 갖는 구역(24)에 위치되는 한편, 구배가 없는 코팅 구역(23)이 기준 측정을 위해 제공된다. 이러한 목적을 위해 제공된 모니터 유리는 도시된 기판 홀더(9)를 따라 이어질 수 있거나 또는 다른 기판 홀더들(9) 중 하나 상에 위치될 수 있다.
도 6a는 듀얼 마그네트론(36), 렌즈(37), 및 기준 유리(38)를 갖는 본 발명에 따른 제1 배열을 도시한다. 구배 마스크(31)는, 그 구배 마스크가 평면형 기판 상의 균질 코팅 구역(35) 및 측방향 막 두께 구배를 갖는 구역(34)을 가능하게 하도록 형상화된다. 측방향 막 두께 구배를 갖는 구역(34)은 원형 경로(33) 상에 놓이고, 피크의 형태로 국부적인 융기 부분을 갖는다. 여기서, 이러한 국부적인 융기 부분의 플랭크들의 피치는 기판 상의 막 두께 구배를 결정한다. 기준 유리(38)가 배열되는 원형 경로(33)의 구역에서, 기준 유리(38)는 균질하게 코팅되며, 이는 균질 구역(35)에서의 구배 마스크의 아래로 경사진 프로파일에 의해 구현된다. 구배 마스크의 이러한 실시예는 볼록한 기판들의 코팅을 가능하게 한다.
도 6b는 듀얼 마그네트론(36), 렌즈(37), 및 기준 유리(38)를 갖는 본 발명에 따른 제2 배열을 도시한다. 구배 마스크(31)는, 그 구배 마스크가 평면형 기판 상의 균질 코팅 구역(35) 및 측방향 막 두께 구배를 갖는 구역(34)을 가능하게 하도록 형상화된다. 측방향 막 두께 구배를 갖는 구역(34)은 원형 경로(33) 상에 놓이고, 밸리(valley)의 형태로 국부적인 함몰부를 갖는다. 여기서, 이러한 국부적인 함몰부의 플랭크들의 피치는 기판 상의 막 두께 구배를 결정한다. 기준 유리(38)가 배열되는 원형 경로(33)의 구역에서, 기준 유리(38)는 균질하게 코팅되며, 이는 균질 구역(35)에서의 구배 마스크의 아래로 경사진 프로파일에 의해 구현된다. 구배 마스크의 이러한 실시예는 오목한 기판들의 코팅을 가능하게 한다.
도 6c는 듀얼 마그네트론(36), 렌즈들(37 및 41), 및 기준 유리(38)를 갖는 본 발명에 따른 제3 배열을 도시한다. 구배 마스크(31)는, 그 구배 마스크가 평면형 기판 상에서 균질 코팅 구역(35) 및 측방향 막 두께 구배들을 갖는 2개의 구역들(34 및 39)을 가능하게 하도록 형상화된다. 측방향 막 두께 구배들을 갖는 구역들(34 및 39)은 원형 경로들(33 및 40) 상에 놓이고, 각각은 피크의 형태로 국부적인 융기 부분을 갖는다. 여기서, 이러한 국부적인 융기 부분의 플랭크들의 피치는 기판 상의 막 두께 구배를 결정한다. 기준 유리(38)가 배열되는 원형 경로(33)의 구역에서, 기준 유리(38)는 균질하게 코팅되며, 이는 균질 구역(35)에서의 구배 마스크의 아래로 경사진 프로파일에 의해 구현된다. 구배 마스크의 이러한 실시예는 2개의 볼록한 기판들의 코팅을 가능하게 한다.
도 7은 평탄한 기준 유리(19) 상의 또는 회전 렌즈(18) 상의 상대적인 코팅 레이트를 표현한다. 중심으로부터 외부로(x 축 0으로부터 10 mm까지 우측으로)의 증가하는 레이트가 렌즈(9) 상에서 초래된다. 도 8의 데이터 지점들 1)은 x 축의 포지션 0에 미러 대칭적이다.
도 8은 통상적으로 코팅될 수 있는 바와 같은 렌즈(18)를 도시한다. 그 렌즈는 20 mm의 직경 및 25.8 mm의 곡률 반경을 갖는다. 수직으로 렌즈(18) 상에 입사되는 광선(28) 및 렌즈(18) 상에 비스듬하게 입사되는 광선(27)이 도시된다. 입사각(29)은 중심에서 0°로부터 중심으로부터 5 mm 떨어진 지점에서 16°로 초점이 증가한다. 이러한 렌즈는 볼록측(25) 상에서 대역통과 필터로 코팅되었다. 브로드밴드, 반사-방지, 또는 차단제를 이용한 코팅이 평면측(26) 상에서 발생할 수 있다.
도 9는 상이한 포지션들의 코팅된 렌즈들의 측정된 스펙트럼들을 도시한다. 코팅은 대략 665 nm의 중심 파장을 갖는 대역통과로 이루어진다. 저굴절률 및 고굴절률 재료들로서 SiO2 및 Ta2O5가 각각 사용되었다.
실시예 1
100 m의 두께를 갖는 SiO2 막이 층 스택에 적용된다. 동적 레이트는 0.4 nm/sec에 이르며, 회전 테이블은 240 r.p.m., 즉 회전 당 0.1 mm의 회전 주파수를 갖는다. 이어서, 100 nm 막에 대해 1000번의 런(run)들이 요구된다. 이러한 예에서, 90° 만큼의 회전은 250번의 회전들 이후, 500번의 회전들 이후 그리고 750번의 회전들 이후 수행된다.
실시예 2
제2 예에서, 더 미세한 분할을 달성하기 위해 매 25번째 회전 이후 9° 만큼 회전이 수행된다.
실시예 3
구배 마스크의 기하학적 구조의 결정
광학 필터들을 갖는 렌즈들의 코팅의 목적은, 필터가 전체 렌즈 표면에 걸쳐 동일하게 작동하는 것인데, 즉, 예를 들어 렌즈의 상이한 지점들을 통한 모든 광선에 대해 동일한 투과 스펙트럼 및 반사 스펙트럼이 전체 렌즈 표면에 걸쳐 초래되어야 한다는 것이다. 여기서, 2개의 효과들이 고려된다:
● 렌즈 표면은 렌즈 형상에 의존하여 상이한 반경들의 상이한 표면 경사를 갖는다.
● 광학기기의 설계에 의존하여, 광선들은 상이한 각도로 상이한 반경방향 포지션들 상에 입사되며, 예를 들어, 렌즈가 시준된 광에 의해 충돌되는지 또는 발산 광에 의해 충돌되는지가 차이를 만든다.
"각 스펙트럼"은 통상적으로 렌즈에 대해 대응적으로 특정되며, 즉, 렌즈 중심으로부터의 반경방향 거리의 함수로서 광의 평균 입사각이 특정된다. 입사각에 의존하여, 광학 필터에 대해 더 많거나 또는 더 적은 뚜렷한 스펙트럼 시프트들이 초래되며, 이는 막 두께의 변동에 의해 보상되어야 한다.
광의 상이한 입사각들에 대한 필터의 광학 모델링으로 인해, 렌즈 중심으로부터의 반경방향 포지션의 함수로서의 상대적인 막 두께(렌즈 중심에서 100% 막 두께로 고정됨)는 궁극적으로 타겟 함수로서 획득된다.
마스크 형태는 가능한 한 양호한 이러한 타겟 함수의 구현을 보장한다. 마스크 형상은 렌즈 형상, 코팅 프로세스의 기하학적 구조, 및 또한 광학 필터 설계에 의존하여 상이할 수 있다.
마스크 형상의 결정은 이러한 지식에 기초하여 다음의 방식으로 이루어진다:
마스크 형상과 렌즈 상의 결과적인 막 두께 프로파일 사이에는 어떠한 단순하고 직관적인 관계가 존재하지 않는다. 프로세스의 "디지털 트윈(digital twin)"이 개발되었으며, 이에 의해, 막 두께 분포에 대한 마스크 형상의 효과가 시뮬레이팅(simulate)될 수 있다. 타겟 함수에 적응된 마스크 형상은 또한, 최적화 알고리즘을 사용하면서 결정될 수 있다. 이는, 마스크 형상이 많은 수의 반복적인 실험들에서 결정될 필요가 없다는 장점을 갖는다. 구면 렌즈 상의 대역통과 필터의 예에 대한 마스크 형상은 디지털 트윈의 도움으로 결정되었으며, 이어서, 더 이상 실험들에 대해 재작업될 필요가 없었다.
마스크 형상은 이러한 개념에서 연속적인 원호(arc)들에 의해 구현된다. 좌표 지점들 {xk, yk}k=1...N 및 원 반경들 {rk}k=1...N-1이 소프트웨어에 의해 고려되었다. 여기서, X 좌표는 반경 방향으로 턴테이블 중심으로부터 바깥쪽을 향하고; Y 좌표는 이에 대해 횡방향, 즉 렌즈의 이동 방향을 향한다. 원 반경들은 오목한 원호에 대해 양이고, 볼록한 원호에 대해 음이다.
개개의 원호의 원 중심 (xmk, ymk)은 먼저, 2개의 연속하는 지점들 (xk, yk), (xk+1, yk+1) 사이의 반경 rk을 참조하여 계산된다. 후속하여, 마스크의 형상은 함수 y(x)로서 나타낸다:
Figure pct00003
rk<0이면 양의 부호가 선택되고, 그렇지 않으면 음의 부호가 선택된다.
디지털 트윈은 이러한 파라미터화를 사용하여 코팅 구획을 통해 이동되는 렌즈 상의 결과적인 막 두께 분포를 계산한다. 맞춤 알고리즘(fit algorithm)이 마스크 형상의 결정을 위해 사용되며, 여기서, 계산된 막 두께 프로파일이 가능한 한 정확하게 타겟 함수에 대응할 때까지, 좌표 지점들 {xk, yk} 및 원 반경들 {rk} 둘 모두의 변수들 중 일부가 할당해제되고 변경된다.
볼록 렌즈의 경우, 막 두께는 가장자리를 향해 증가되어야 하며; 이어서, 이는 마스크의 국부적으로 톱니 모양의 두꺼운 부분이 과거에 회전한 렌즈의 중심에 충돌하는 특징적인 마스크 형상을 생성한다.

Claims (17)

  1. 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)에 의해 평면형 또는 형상화된 표면들을 갖는 기판들을 코팅하기 위한 디바이스로서,
    a) 진공 챔버;
    b) 코팅 소스로서 적어도 하나의 마그네트론 전극(5, 6, 7)을 갖는 적어도 하나의 마그네트론 소스(2, 3, 4);
    c) 적어도 하나의 기판 홀더(substrate holder)(9)를 갖는 턴테이블(turntable)(10) ― 상기 턴테이블(10)은 기판(18)의 제1 회전 이동을 가능하게 하고, 상기 적어도 하나의 기판 홀더(9)는 제2 회전 이동을 가능하게 함 ―;
    d) 상기 적어도 하나의 기판 홀더(9)에 커플링되고, 상기 기판의 상기 제2 회전 이동에 영향을 주는 적어도 하나의 제어가능 모터(20); 및
    e) 구배 마스크(gradient mask)(31)를 포함하며,
    상기 구배 마스크는,
    ● 상기 기판의 비균질 코팅을 위한 기하학적 구조를 갖는 제1 구역(34) ― 상기 구배 마스크는 프로파일에서 적어도 하나의 국부적인 융기 부분 또는 적어도 하나의 국부적인 함몰부를 갖고, 상기 기판 상의 층 두께 구배는 상기 융기 부분 또는 상기 함몰부의 플랭크(flank)에서 피치(pitch)를 통해 세팅가능함 -;
    ● 기준 기판의 균질 코팅에 영향을 주는 기하학적 구조를 갖는 제2 구역(35)을 갖는, 기판들을 코팅하기 위한 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구배 마스크(21)는 볼록하게 형상화된 기판들의 코팅을 위해 프로파일에서 적어도 하나의 국부적인 융기 부분을 갖고, 상기 기판 상의 막 구배는 상기 융기 부분의 플랭크의 피치를 통해 세팅가능한 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하기 위한 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구배 마스크(21)는 오목하게 형상화된 기판들의 코팅을 위해 프로파일에서 적어도 하나의 국부적인 함몰부를 갖고, 상기 기판 상의 막 구배는 상기 함몰부의 플랭크의 피치를 통해 세팅가능한 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하기 위한 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구배 마스크(31)는, 상이한 구배들로 상기 기판의 코팅을 가능하게 하는 상이한 기하학적 구조들을 갖는 복수의 구역들(34, 35)을 갖는 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하기 위한 디바이스.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어가능 모터(20)(바람직하게는 스텝퍼 모터(stepper motor), DC 모터, 또는 포지션 검출기를 갖는 동기식 모터)는 상기 기판 홀더에 가역적으로 또는 비가역적으로 고정되며,
    상기 제어가능 모터는 상기 진공 챔버 내부 또는 외부에 배열될 수 있는 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하기 위한 디바이스.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 소스는 선형, 환형, 또는 관형 마그네트론 소스, 특히 단일 또는 듀얼 마그네트론 소스인 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하기 위한 디바이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판(18)은,
    특히 석영, 보로실리케이트 유리, 설퍼 헥사플루오라이드(Sulfur hexafluoride, SF6), 또는 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유리, 또는 특히 폴리알릴 디글리콜 카보네이트(PADC 또는 CR39), 폴리카보네이트 PMMA, 또는 이들의 조합들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 플라스틱으로 이루어지거나; 또는
    상기 유리 또는 상기 플라스틱을 실질적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하기 위한 디바이스.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판(18)은, 특히 렌즈들, 비구면(asphere)들, 또는 자유형태 광학기기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 광학 컴포넌트이며,
    상기 광학 컴포넌트는 바람직하게, 5 mm 내지 100 mm, 특히 바람직하게는 20 내지 200 mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하기 위한 디바이스.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈는 평면형, 볼록형, 또는 오목형이며,
    상기 렌즈의 곡률 반경은 바람직하게, 5 mm 내지 100 mm, 특히 바람직하게는 1 mm 내지 10 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하기 위한 디바이스.
  10. 마그네트론 스퍼터링에 의해, 특히 렌즈들, 비구면들, 또는 자유형태 광학기기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 평면형 또는 형상화된 표면들을 갖는 기판들을 코팅하는 방법으로서,
    a) 적어도 하나의 기판(18)은 진공 챔버 내의 턴테이블(10) 상의 연관된 기판 홀더(9)에 배열되며, 상기 턴테이블(10)은 상기 기판(18)의 제1 회전 이동을 가능하게 하고, 적어도 하나의 상기 기판 홀더(9)는 제2 회전 이동을 가능하게 하고, 상기 제2 회전 이동은 상기 기판 홀더(9)에 커플링된 제어가능 모터(20)를 통해 발생하고;
    b) 적어도 하나의 마그네트론 전극(5, 6, 7)을 갖는 적어도 하나의 마그네트론 소스(2, 3, 4)를 사용하여, 그리고 구배 마스크를 사용하여, 코팅 사이클에서 상기 적어도 하나의 기판(18) 상에 적어도 하나의 막이 증착되며, 상기 마그네트론 전극들의 소스 재료의 층들은 스퍼터 가스에 의해 그리고 선택적으로는 반응성 가스에 의해 형성되고,
    상기 구배 마스크는, 사용중인,
    ● 상기 기판의 비균질 코팅을 위한 기하학적 구조를 갖는 제1 구역(34) ― 상기 구배 마스크는 프로파일에서 적어도 하나의 국부적인 융기 부분 또는 적어도 하나의 국부적인 함몰부를 갖고, 상기 기판 상의 층 두께 구배는 상기 융기 부분 또는 상기 함몰부의 플랭크에서 피치를 통해 세팅가능함 ―; 및
    ● 기준 기판의 균질 코팅에 영향을 주는 기하학적 구조를 갖는 제2 구역(35)을 갖고,
    c) 상기 제1 회전 이동은, 상기 제2 회전 운동이 상기 코팅 사이클 외부에서만 발생하도록 상기 제2 회전 운동에 대해 조정되는, 기판들을 코팅하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 회전 이동은, 30 내지 300 r.p.m., 바람직하게는 50 내지 270 r.p.m., 및 특히 바람직하게는 70 내지 250 r.p.m.의 속도로 발생하는 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하는 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 막 당 증착되는 막 두께는 1 내지 1000 nm, 바람직하게는 3 내지 500 nm의 범위에 있고, 상기 층들의 수는 바람직하게, 1개 내지 1000개, 특히 바람직하게는 4개 내지 100개의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하는 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    연속적인 제1 회전 이동은 10 내지 300 r.p.m., 바람직하게는 50 내지 270 r.p.m., 및 특히 바람직하게는 70 내지 250 r.p.m.의 속도로 모든 증착된 막에 대해 발생하고,
    스텝별(step-wise) 제2 회전 이동은 n개의 스텝들 및 360°/n의 각도만큼의 이동으로 발생하며, n = 3, 6, 9, 12인 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하는 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구배 마스크(31)는 볼록하게 형상화된 기판들의 코팅을 위해 프로파일에서 적어도 하나의 국부적인 융기 부분을 갖고, 상기 기판 상의 막 두께 구배는 상기 융기 부분의 플랭크의 피치를 통해 세팅되는 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하는 방법.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구배 마스크(31)는 오목하게 형상화된 기판들의 코팅을 위해 프로파일에서 적어도 하나의 국부적인 함몰부를 갖고, 상기 기판 상의 막 두께 구배는 상기 함몰부의 플랭크의 피치를 통해 세팅되는 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하는 방법.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구배 마스크(31)의 형상은 코팅 레이트의 국부적인 분포를 통해 검출되며,
    상기 코팅 레이트는 마스크 형상에 의존하여 렌즈의 형상을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는, 기판들을 코팅하는 방법.
  17. 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 디바이스가 사용되는, 기판들을 코팅하는 방법.
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