KR20060055681A - 이온빔 보조 스퍼터링 증착장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 피증착물을 증착시키기 위한 증착장치에 관한 것으로서, 상기 피증착물을 수용하는 제1진공챔버와; 상기 제1진공챔버 내에 마련되어 상기 피증착물로 증착입자를 방출하는 타깃과; 상기 타깃을 지지하며 상기 타깃으로부터 상기 증착입자를 방출시키는 스퍼터소스와; 상기 제1진공챔버와 연통되도록 마련됨 제2진공챔버와; 상기 제2진공챔버에 결합되어 상기 피증착물로 이온빔을 방출하는 이온빔소스를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 타깃의 소모량을 줄일 수 있으며 피증착물과 증착막의 밀착력을 향상시킬 수 있는 증착장치를 제공할 수 있다.
Description
도 1은 종래 이온빔보조 증착장치의 개략도,
도 2는 종래 스퍼터링 증착장치의 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 증착장치의 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 증착장치 5 : 피증착물
10 : 제1진공챔버 11 : 피증착물지지대
13 : 제1진공펌프 15 : 타깃
17 : 스퍼터소스 20 : 제2진공챔버
23 : 제2진공펌프 25 : 이온빔소스
30 : 챔버연결부
본 발명은 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이온빔 보조 증착장치 및 스퍼터링 증착장치의 장점을 결합하도록 구조를 개선한 이온빔 보조 스퍼터 링 증착장치에 관한 것이다.
일반적으로, 증착장치는 반도체 기판과 같은 피증착물에 증착막을 형성하는 장치로써, 그 증착방법에 따라 물리기상증착(physical vapor deposition)과 화학기상증착(chemical vapor deposition)으로 구분될 수 있다. 이들 중에서 물리기상증착은 증착물질로부터 증착입자를 방출시키도록 증착물질에 높은 에너지를 갖는 입자를 충돌시켜 피증착물에 증착시키는 방법으로, 스퍼터링방식 및 진공증착방식으로 분류될 수 있다. 그리고, 진공증착방식 중에는 발생된 증착입자에 에너지를 전달하도록 이온빔을 발생시키는 이온빔소스가 마련된 이온빔보조 증착방식이 개발되어 사용되고 있다.
이러한 종래 이온빔보조 증착방식을 사용한 증착장치의 일예가 일본 특개평8-0119642에 개시되어 있다. 도 1의 종래 이온빔 보조 증착장치의 개략도에 도시된 바와 같이, 종래의 이온빔보조 증착장치(100)는 진공챔버(110)와, 피증착물(105)을 지지하는 피증착물지지대(111)와, 피증착물(105)의 하측에 마련되어 전자빔소스(electron beam source)(117)에서 발생된 전자빔에 의해 증착입자를 방출하는 증착물질(115)과, 증착물질(115)로부터 방출된 증착입자에 에너지를 전달하도록 이온빔을 방출하는 이온빔소스(ion beam source)(127)를 포함한다.
진공챔버(110)는 진공펌프(113)에 의해 0.0001torr 정도의 진공도를 갖도록 진공된다. 이온빔소스(127)는 주로 아르곤(Ar)가스를 공급받아 고에너지를 갖는 이온빔을 발생하게 된다.
이에, 종래의 이온빔보조 증착장치(100)는 전자빔에 의해 증착물질(115)로부 터 방출된 증착입자를 피증착물(105)에 증착시킬 수 있다. 이때, 이온빔소스(127)에서 고에너지를 갖는 이온빔을 방출하여 증착입자에 전달함으로써 피증착물(105)과 증착막 사이에 믹싱레이어(mixing layer)를 형성하어 피증착물(105)에 증착된 증착막의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
그러나, 종래의 이온빔보조 증착장치는 전자빔소스에서 발생된 전자빔에 의해 증착물질로부터 증착입자를 방출하도록 마련되어 증착물질의 소모량이 상당히 크며, 이러한 증착물질이 고가의 금속인 경우에는 비용이 증가하는 문제가 있다.
그리고, 종래 스퍼터링방식을 사용한 증착장치의 일예가 한국특허출원 10-2001-77728호에 개시되어 있다. 도 2의 종래 스퍼터링 증착장치의 개략도와 같이, 종래의 스퍼터링 증착장치(200)는 스퍼터챔버(210)와, 피증착물(205)을 지지하는 피증착물지지대(211)와, 증착입자를 방출하는 증착물질인 타깃(target)(215)과, 타깃(215)을 지지하며 타깃(215)의 주위에 플라즈마를 형성하여 타깃(215)으로부터 증착입자를 방출시키는 스퍼터소스(217)를 포함한다.
스퍼터챔버(210)는 진공펌프(213)에 의해 0.001torr 내지 0.01torr 정도의 진공도를 갖도록 진공되며, 플라즈마를 발생시키도록 주로 아르곤(Ar)가스로 충진 된다.
스퍼터소스(217)는 타깃(215) 부근에 플라즈마가 형성되도록 자석 등을 구비하며, 타깃(215)에 음(-)전압을 인가하게 된다.
이에, 종래의 스퍼터링 증착장치(200)는 타깃(215)에 음(-)전압이 인가되면 타깃(215)의 부근에 플라즈마가 형성되어 플라즈마 내의 양(+)전하를 띤 이온이 타 깃(215)의 표면에 충돌하게 되며, 수십 내지 수백 eV(electron volt)의 에너지를 갖는 증착입자가 스퍼터링되어 피증착물에 증착된다.
그러나, 종래의 스퍼터링 증착장치는 스퍼터링된 증착입자의 에너지가 수십 내지 수백 eV 정도이므로 피증착물과 증착막 사이에 믹싱레이어(mixing layer)를 형성하기 어려워 피증착물과 증착막 사이의 밀착력을 향상시키기가 용이하지 않은 문제점이 있다.
이에, 종래의 음이온보조 증착장치 및 스퍼터링 증착장치의 장점을 갖는 증착장치의 필요성이 요구된다. 그러나, 이러한 종래의 음이온보조 증착장치 및 스퍼터링 증착장치에 마련된 챔버들은 각각의 다른 진공도를 가지게 됨으로 이들의 결합을 위해서는 이러한 기술적인 곤란성을 극복해야하는 문제가 있다.
따라서, 이러한 종래 음이온보조 증착장치 및 스퍼터링 증착장치의 결합을 위한 기술적인 곤란성을 극복하여 증착물질의 소모량을 줄일 수 있으며 믹싱레이어(mixing layer)를 형성하여 피증착물과 증착막의 밀착력을 향상시킬 수 있는 증착장치의 개발이 요구된다.
따라서 본 발명의 목적은, 타깃의 소모량을 줄일 수 있으며 피증착물과 증착막의 밀착력을 향상시킬 수 있는 이온빔보조 스퍼터링 증착장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 피증착물을 증착시키기 위한 증착장치에 있어 서, 상기 피증착물을 수용하는 제1진공챔버와; 상기 제1진공챔버 내에 마련되어 상기 피증착물로 증착입자를 방출하는 타깃과; 상기 타깃을 지지하며 상기 타깃으로부터 상기 증착입자를 방출시키는 스퍼터소스와; 상기 제1진공챔버와 연통되도록 마련됨 제2진공챔버와; 상기 제2진공챔버에 결합되어 상기 피증착물로 이온빔을 방출하는 이온빔소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제1진공챔버 및 상기 제2진공챔버에는 각각의 진공도를 조절하도록 제1진공펌프 및 제2진공펌프가 장착될 수 있다.
상기 제1진공챔버에 결합되어 상기 피증착물을 지지하는 피증착물지지대가 마련될 수 있다.
상기 제1진공챔버 및 상기 제2진공챔버 사이에는 상기 이온빔소스로부터 방출된 이온빔이 통과하도록 연통된 챔버연결부가 마련될 수 있다.
상기 피증착물은 글라스 렌즈 성형용 코어를 포함할 수 있다.
상기 제1진공챔버는 0.001torr 내지 0.01torr의 진공도를 가지며, 상기 제2진공챔버는 0.00001torr 내지 0.0001torr의 진공도를 가질 수 있다.
상기 이온빔소스에서 방출되는 이온빔은 1keV(kilo electron volt) 내지 10keV 의 에너지를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 증착장치는 음이온보조 증착방식 및 스퍼터링방식의 장점을 갖도록 음이온보조 증착방식 및 스퍼터링방식을 결합한 음이온보조 스퍼터링 증착장치에 관한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 증착장치(1)는 피증착물(5)을 수용하는 제1진공챔버(10)와, 제1진공챔버(10) 내에 마련되어 피증착물(5)로 증착입자를 방출하는 타깃(15)과, 타깃(15)을 지지하며 타깃(15)으로부터 증착입자를 방출시키는 스퍼터소스(17)와, 제1진공챔버(10)와 연통되도록 마련된 제2진공챔버(20)와, 제2진공챔버(20)에 마련되어 피증착물(5)로 이온빔을 방출하는 이온빔소스(25)를 포함한다. 본 발명에 따른 증착장치(1)는 제1진공챔버(10) 및 제2진공챔버(20) 사이에 마련되어 이온빔소스(25)로부터 방출된 이온빔이 통과하도록 관통된 챔버연결부(30)를 더 포함한다.
피증착물(5)은 본 발명의 일예로 증착물질인 타깃(15)으로 방출된 증착입자에 의해 증착막을 형성되도록 글라스 렌즈 성형용 코어로 마련된다. 그러나, 피증착물(5)은 글라스 렌즈 성형용 코어에 한정되지 않고 반도체 기판과 같은 다른 형태의 물질로 마련될 수 있다. 피증착물(5)은 제1진공챔버(10)에 결합된 피증착물지지대(11)에 의해 지지된다.
피증착물지지대(11)는 본 발명의 일예로 피증착물(5)을 지지하도록 제1진공챔버(10)의 하부에 마련되나, 피증착물(5)을 지지가능하게 제1진공챔버(10)의 상부 혹은 측부 등에 마련될 수 있다.
타깃(15)은 피증착물(5)에 증착될 물질로 마련되어 스퍼터소스(17)에 의해 지지된다. 타깃(15)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 혹은 레늄(Re)과 같은 고가의 금속으로 마련될 수 있다. 타깃(15)은 스퍼터소스(17)에 의해 발생된 플라즈마에 의해 증착입자를 방출하게 된다.
스퍼터소스(17)는 제1진공챔버(10)에 결합되어 타깃(15)을 지지한다. 스퍼터소스(17)는 타깃(15)에 음(-)전압을 인가하며, 타깃(15) 부근에 플라즈마가 형성되도록 자석 등을 구비한다. 이에, 스퍼터소스(17)는 제1진공챔버(10)에 충진된 가스와 함께 타깃(15) 주위에 플라즈마를 발생시켜 타깃(15)으로부터 증착입자를 방출하게 되며, 방출된 증착입자는 피증착물(5)에 증착된다.
제1진공챔버(10)에는 소정의 진공도로 진공되도록 제1진공펌프(13)가 마련된다. 제1진공챔버(10)의 소정의 진공도는 0.001torr 내지 0.01torr 정도인 것이 바람직하다. 그러나, 제1진공챔버(10)의 진공도는 피증착물(5)이나 타깃(15)의 종류 등에 따라 0.001torr 이하 혹은 0.01torr 이상으로 될 수도 있다. 제1진공챔버(10)에는 스퍼터소스(17)에 의해 타깃(15)이 부근에서 플라즈마가 형성되도록 아르곤(Ar)가스로 충진 된다. 즉, 제1진공챔버(10)에 충진된 아르곤(Ar)가스는 스퍼터소스(17)에 의해 타깃(15)이 부근에서 플라즈마를 형성하게 되며, 이러한 플라즈마 내의 양(+)전하를 띤 이온이 스퍼터타깃(15)의 표면에 충돌하게 되어 수십 내지 수백 eV(electron volt)의 에너지를 갖는 증착입자를 스퍼터링하게 된다. 그러나, 제1진공챔버(10)에는 스퍼터소스(17)에 의해 타깃(15)의 부근에서 플라즈마를 형성하도록 다른 가스로 충진될 수도 있다.
이온빔소스(25)는 제2진공챔버(20)에 결합되어 피증착물(5)을 향해 이온빔을 방출한다. 이온빔소스(25)는 타깃(15)에서 방출된 증착입자에 전달하기 위해 소정의 에너지를 갖는 이온빔을 방출하게 된다. 이온빔소스(25)에서 방출되는 이온빔의 소정의 에너지는 대략 1keV 내지 10keV 인 것이 바람직하다. 그러나, 이온빔의 에너지는 이온빔소스(25)의 종류 등에 따라 1keV 이하 혹은 10keV 이상으로 될 수도 있다. 이온빔소스(25)는 아르곤(Ar)가스 등을 공급받아 이온빔을 방출할 수도 있는 등 다양한 방식으로 이온빔을 방출시킬 수 있다.
제2진공챔버(20)에는 이온빔소스(25)에 의해 이온빔이 방출될 수 있도록 소정의 진공도로 진공하기 위한 제2진공펌프(23)가 마련된다. 제2진공챔버(20)의 소정의 진공도는 대략 0.00001torr 내지 0.0001torr 정도인 것이 바람직하다. 그러나, 제2진공챔버(20)의 진공도는 이온빔소스(25)의 종류 등에 따라 0.00001torr 이하 혹은 0.0001torr 이상으로 될 수도 있다.
챔버연결부(30)는 이온빔소스(25)에서 방출된 이온빔이 제1진공챔버(10)에 있는 피증착물(5)로 이동할 수 있도록 제1진공챔버(10)와 제2진공챔버(20) 사이에 마련된다. 챔버연결부(30)는 제1진공챔버(10)와 제2진공챔버(20)가 연통되도록 마련된다. 그러나, 제1진공챔버(10) 및 제2진공챔버(20)에는 각각 제1진공펌프(13) 및 제2진공펌프(23)가 장착되어 개별적으로 작동함으로 서로 다른 진공도를 유지할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 본 발명에 따른 증착장치(1)의 작동과정을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 스퍼터타깃(15)에 의해 타깃(15)에 음(-)전압이 인가되면 제1진공챔버(10)에 충진된 아르곤가스와 함께 타깃(15)의 부근에 플라즈마가 형성된다. 이렇게 형성된 플라즈마 내의 양(+)전하를 띤 이온이 타깃(15)의 표면에 충돌하게 되어 수십 내지 수백 eV의 에너지를 갖는 증착입자가 스퍼터링 된다. 그리고, 이온빔소 스(25)에서 1keV 내지 10keV의 에너지를 갖는 이온빔이 방출되어 증착입자에 전달됨으로써 피증착물(5)과 증착막 사이에 믹싱레이어(mixing layer)를 형성하여 피증착물(5)에 증착된 증착막의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
이에, 본 발명에 따른 증착장치는 스퍼터링방식으로 타깃에서 증착입자를 방출시켜 이온빔보조 증착방식에 비해 타깃의 소비량을 줄일 수 있으며, 이온빔보조 증착방식에서 증착입자에 고에너지를 전달하는 이온빔소스를 이용하여 피증착물과 증착막 사이에 믹싱레이어를 형성하여 피증착물에 증착된 증착막의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스퍼터링소서에 의해 타깃에서 증착입자를 방출시켜 타깃의 소비량을 줄일 수 있으며, 이온빔소스를 이용하여 피증착물과 증착막 사이에 믹싱레이어를 형성하여 피증착물에 증착된 증착막의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
Claims (7)
- 피증착물을 증착시키기 위한 증착장치에 있어서,상기 피증착물을 수용하는 제1진공챔버와;상기 제1진공챔버 내에 마련되어 상기 피증착물로 증착입자를 방출하는 타깃과;상기 타깃을 지지하며 상기 타깃으로부터 상기 증착입자를 방출시키는 스퍼터소스와;상기 제1진공챔버와 연통되도록 마련됨 제2진공챔버와;상기 제2진공챔버에 결합되어 상기 피증착물로 이온빔을 방출하는 이온빔소스를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1진공챔버 및 상기 제2진공챔버에는 각각의 진공도를 조절하도록 제1진공펌프 및 제2진공펌프가 장착된 것을 특징으로 하는 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1진공챔버에 결합되어 상기 피증착물을 지지하는 피증착물지지대가 마련된 것을 특징으로 하는 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1진공챔버 및 상기 제2진공챔버 사이에는 상기 이온빔소스로부터 방출된 이온빔이 통과하도록 연통된 챔버연결부가 마련된 것을 특징으로 하는 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 피증착물은 글라스 렌즈 성형용 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 제1진공챔버는 0.001torr 내지 0.01torr의 진공도를 가지며, 상기 제2진공챔버는 0.00001torr 내지 0.0001torr의 진공도를 갖는 것을 특징으로 하는 증착장치.
- 제1항에 있어서,상기 이온빔소스에서 방출되는 이온빔은 1keV 내지 10keV 의 에너지를 갖는 것을 특징으로 하는 증착장치.
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