KR20100029115A

KR20100029115A - 마그네트론 스퍼터링 소스, 스퍼터-코팅 설비, 및 기판을 코팅하는 방법

Info

Publication number: KR20100029115A
Application number: KR1020100018485A
Authority: KR
Inventors: 외르그 크렘펠-헤세
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2010-03-15
Also published as: JP2008121117A; EP1923902B2; JP5329795B2; EP1923902A1; ATE499697T1; TWI362428B; KR20080043689A; TW200825197A; EP1923902B1; CN101182631A; US20080173535A1; KR100966671B1; CN101182631B; DE502006008952D1

Abstract

본 발명은 마그네트론 스퍼터링 소스, 스퍼터-코팅 설비 및 기판을 코팅하는 방법을 제공한다. 본 발명의 코팅 설비를 위한 마그네트론 스퍼터링 소스는 최소한 하나의 캐소드 및 이 캐소드에 배정되거나 캐소드로서 형성된 최소한 하나의 타겟 - 상기 타겟은 코팅 및/또는 처리를 위한 코팅 및/또는 처리 물질을 제공함-, 코팅 플라즈마를 생성하는 수단, 및 최소한 하나의 플라즈마 채널이 타겟의 부분적인 표면 상에 생성되도록 코팅 플라즈마에 영향을 미치기 위한 자계를 생성하는 최소한 하나의 자석 배열을 포함한다. 자석 배열과 타겟의 표면은 플라즈마 채널이 타겟의 표면 상에서 이동할 수 있게 서로에 대해 이동될 수 있도록 배열된다. 마그네트론 스퍼터링 소스는 타겟 표면 상의 열 부하를 감소시키기 위해, 표면 영역이 플라즈마에 노출되는 지속시간이 자석 배열과 타겟의 상대 속도 증가에 의해 감소되도록 조정된다.

Description

마그네트론 스퍼터링 소스, 스퍼터-코팅 설비, 및 기판을 코팅하는 방법{MAGNETRON SPUTTERING SOURCE, SPUTTER-COATING INSTALLATION, AND METHOD FOR COATING A SUBSTRATE}

본 발명은 코팅 설비를 위한 마그네트론 스퍼터링 소스에 관한 것으로, 이 마그네트론 스퍼터링 소스는 최소한 하나의 캐소드 및 이 캐소드에 배정되거나 또는 이 캐소드 내에 통합된 최소한 하나의 타겟 - 타겟은 코팅 및/또는 처리(treatment)를 위한 코팅 및/또는 처리 물질을 제공함-; 코팅 플라즈마를 생성하는 수단; 최소한 하나의 플라즈마 채널이 타겟의 부분적인 표면 상에 생성되는 방식으로 코팅 플라즈마에 영향을 미치기 위한 자계를 생성하는 최소한 하나의 자석 배열을 포함하는데, 자석 배열과 타겟은 양호하게 최소한 하나의 드라이브에 의해 서로에 대해 이동될 수 있게 배열된다. 부수적으로, 본 발명은 최소한 하나의 처리 또는 코팅 챔버 및 마그네트론 스퍼터링 소스를 포함하는 스퍼터-코팅 설비에 관한 것이다. 본 발명은 또한 처리를 위한 방법, 특히 기판을 코팅하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 다음 단계를 포함한다:

a) 타겟을 갖는 처리 또는 코팅 설비의 준비 단계;

b) 코팅 플라즈마의 생성 단계;

c) 최소한 하나의 플라즈마 채널이 최소한 타겟의 부분적 표면 상에 생성되도록 코팅 플라즈마에 영향을 미치기 위한 자계의 생성 단계; 및

d) 자계와 타겟 사이의 상대 이동의 생성 단계.

기판 또는 기판 표면을 코팅하기 위한, 특히 대면적 기판의 코팅 또는 처리를 위한 상이한 방법이 공지되어 있다. 이용된 코팅 프로세스는 또한 큰 균질성 및 균일성의 얇은 층을 생성하기에 적합해야 된다. 부수적으로, 코팅 설비의 경제적인 동작을 위해, 층 시스템이 수락가능한 가격으로 제공될 수 있도록 설비 크기를 감소시키고 높은 기판 처리율을 달성할 필요가 있다. 이러한 조건 하에, 효율적인 코팅 방법의 사용을 통해, 대면적 기판을 포함하는 고품질 층 시스템을 달성하기 위해 상당한 노력이 이루어지고 있다.

스퍼터링 또는 (음극) 원자화는 기판 상의 박막의 생성을 위해 자주 사용된 기술이다. 스퍼터링 방법에서, 타겟은 이온으로, 예를 들어 발화된 플라즈마로부터의 비활성 기체 이온으로 충격이 가해진다. 결과적으로, 직접적으로 또는 간접적으로 코팅으로서 쓰이게 될 물질은 타겟으로부터 스퍼터링된다, 즉 방출되거나 원자화된다. 스퍼터링된 물질은, 아마 화학 반응 후에, 타겟에 대면하는 기판 상에 증착된다. 기판은 코팅 프로세스 동안 타겟에 고정되거나, 또는 타겟을 지나 계속적으로 운반되게 배열될 수 있다.

스퍼터링 프로세스의 효율이 증가될 수 있게 하기 위해, 소위 마그네트론 스퍼터링 소스가 사용된다. 마그네트론 스퍼터링 소스는 기판으로부터 떨어져 대면하는 타겟측 상에 배열되는 자석 배열을 갖는다. 자석 시스템은 자계를 생성하고, 타겟 표면 상의 영역 내에서 기판측 상에 생성되는 코팅 플라즈마에 영향을 미친다. 자기력선의 모양에 의존하여, 비균질 플라즈마 구조는 타겟의 표면 위에 형성되는데, 상기 구조는 타겟 물질의 불균일 침식을 초래한다. 전형적으로, 예를 들어 길게 늘인 타원형(레이스 트랙)의 형태로, 닫힌 플라즈마 채널을 생성하는 자석 배열이 사용된다. 플라즈마의 비균질성은 타겟 내에 침식 트렌치의 형성을 초래한다. 결과적으로, 한편으로, 타겟 물질은 완전히 소모되지 않을 수 있고, 다른 한편으로, 비균질 제거 및 침식 트렌치의 형성은 기판의 비균질 및 불균일 코팅을 초래한다.

이것을 없애기 위해, 타겟 물질의 근본적 균질 제거가 얻어질 수 있도록 플라즈마 분포 표면을 일시적으로 변경하는 이동 자석 배열이 제안되어 있다. 예를 들어, 자계의 왕복 이동은 침식 트렌치가 평활해질 수 있게 하기 위해 생성될 수 있다.

타겟 물질의 높은 코팅 균질성 및 최대한으로 가능한 이용에 대한 요구사항 이외에, 코팅 설비 부분 상에서의 높은 효율에 대한 요구사항이 있다. 공지된 스퍼터링 설비의 효율은 플라즈마 채널 아래의 영역에서 발생하는 타겟의 높은 표면 온도에 의해 근본적으로 제한된다. 스퍼터링 속도 및 따라서 스퍼터링 전력을 증가시키려는 어떤 시도는 단위 면적 당 입력된 에너지를 증가시킨다. 이것은 바람직하지 않게 스퍼터링을 방해하는 표면 효과를 초래한다. 표면 효과는 예를 들어, 타겟의 용해시에, 타겟의 국부적 기체 제거시에, 그리고 타겟 물질 내의 화합물의 화학적 변환시에 있을 수 있다. 이들 효과의 결과는 용해된 타겟 및 열로 유발된 아킹(arcing)(아크 방전)이다. 언급된 온도 효과를 방지하는 가장 명백한 방식은 타겟을 식히는 것이다. 따라서, 타겟은 예를 들어, 냉각된 뒷판에 장착될 수 있다.

그러나, 냉각 장치의 경우에도 타겟의 최상위 원자 층의 온도를 제한된 범위까지 감소시킬 수 있을 뿐이다. 예를 들어, ITO 스퍼터링의 경우에, 최대 가능한 전력 밀도는 대략 3 W/㎠보다 큰 전력 밀도로 아킹의 발생에 의해 제한된다.

거기에서 나아가서, 본 발명의 목적은 마그네트론 스퍼터링 소스, 스퍼터-코팅 설비, 및 기판의 처리를 위한 방법을 제공하기 위한 것으로, 코팅 프로세스의 효율은 전력 밀도를 증가시킴으로써 증가될 수 있다.

이 목적은 청구항 1항 내지 3항에 따른 마그네트론 스퍼터링 소스, 청구항 17항에 따른 스퍼터-코팅 설비, 및 청구항 18항에 따른 방법에 의해 달성된다.

따라서, 본 발명의 코팅 설비를 위한 마그네트론 스퍼터링 소스는 최소한 하나의 캐소드 및 이 캐소드에 배정되거나 캐소드로서 형성된 최소한 하나의 타겟 - 상기 타겟은 코팅 및/또는 처리를 위한 코팅 및/또는 처리 물질을 제공함-, 코팅 플라즈마를 생성하는 수단, 및 최소한 하나의 플라즈마 채널이 타겟의 부분적인 표면 상에 생성되도록 코팅 플라즈마에 영향을 미치기 위한 자계를 생성하는 최소한 하나의 자석 배열을 포함한다. 자석 배열과 타겟의 표면은 플라즈마 채널이 타겟의 표면 상에서 이동할 수 있게 서로에 대해 이동될 수 있도록 배열된다. 마그네트론 스퍼터링 소스는 타겟 표면 상의 열 부하를 감소시키기 위해, 표면 영역이 플라즈마에 노출되는 지속시간이 자석 배열과 타겟의 상대 속도 증가에 의해 감소되도록 조정된다.

노출 지속시간은 표면 영역 상으로 돌출하는 플라즈마 채널의 폭(이와 관련하여, 폭은 이동 방향으로의 플라즈마 채널의 연장임)과 스캐닝 속도의 비율로서 계산된다. 플라즈마 채널의 면적이 작고, 상대 속도가 커질수록, 타겟 표면의 특정 영역이 플라즈마 채널에 노출되는 지속시간은 짧아진다. 이러한 이유로, 작은 플라즈마 채널 구간 및 높은 스캐닝 속도(예를 들어, 0.1 m/s 초과)의 조합은 표면 영역이 노출되는 지속시간이 짧은 것을 보장한다. 스퍼터링 속도는 노출 지속시간에 적응될 수 있고, 특히, 높은 스퍼터링 속도에도 불구하고, 바람직하지 않은 표면 효과가 (여전히) 발생하지 않는 한도까지 증가될 수 있다. 또한, 플라즈마 채널에 대한 총 타겟 표면의 면적 비는 이 언급된 표면 영역이 다시 스캔되기 전에 적절하게 표면이 식을 만큼 충분히 높아야 된다. 플라즈마에 노출되는 지속시간은 타겟의 표면 영역 위에서의 플라즈마 채널의 단일 이동에 관련된다. 플라즈마 채널 또는 플라즈마 채널들의 면적에 대한 전체 타겟 표면의 면적비가 클수록, 플라즈마 채널의 경로를 따라 주어진 속도 프로파일에 대해 2개의 순차적인 스캔/플라즈마 노출 사이에서(그리고 표면의 스캐닝 완료시에) 타겟의 표면 영역에 대한 "회복 기간"이 길어진다.

본 발명의 목적은 또한 코팅 설비를 위한 마그네트론 스퍼터링 소스에 의해 달성되는데, 이 마그네트론 스퍼터링 소스는 최소한 하나의 캐소드 및 이 캐소드에 배정된 최소한 하나의 타겟 - 상기 타겟은 코팅 및/또는 처리를 위한 코팅 및/또는 처리 물질을 제공함-, 코팅 플라즈마를 생성하는 수단, 및 최소한 하나의 플라즈마 채널이 타겟의 최소한 한 부분의 표면 상에 생성되도록 코팅 플라즈마에 영향을 미치기 위한 자계를 생성하는 최소한 하나의 자석 배열을 포함한다. 자석 배열 및 타겟의 표면은 드라이브에 의해 서로에 대해 이동될 수 있도록 배열된다. 드라이브는 상대 이동이 한 코팅 사이클 동안에 최소한 0.1 m/s의 속도를 초과하도록 조정된다.

본 발명의 목적은 또한 코팅 설비를 위한 마그네트론 스퍼터링 소스에 의해 달성되는데, 이 마그네트론 스퍼터링 소스는 최소한 하나의 캐소드 및 이 캐소드에 배정된 최소한 하나의 타겟 - 상기 타겟은 코팅 및/또는 처리를 위한 코팅 및/또는 처리 물질을 제공함-, 코팅 플라즈마를 생성하는 수단, 및 최소한 하나의 플라즈마 채널이 타겟의 최소한 한 부분의 표면 상에 생성되도록 코팅 플라즈마에 영향을 미치기 위한 자계를 생성하는 최소한 하나의 자석 배열을 포함한다. 자석 배열 및 타겟의 표면은 서로에 대해 이동될 수 있도록 배열된다. 마그네트론 스퍼터링 소스는 전력 밀도가 최소한 간헐적으로, 최소한 5 W/㎠의 값에 도달하도록 조정되는데, 타겟에 대한 자석 배열의 상대 속도는 전력 밀도(따라서, 스퍼터링 속도)의 함수로서, 타겟 표면 상의 바람직하지 않은 온도로 유발된 표면 효과들을 제거할 수 있을 만큼 충분히 높게 된다.

본 발명은 코팅이 높은 전력 밀도에서, 따라서 높은 스퍼터링 속도에서 실행될 수 있도록 타겟 표면의 열적 관성을 이용할 수 있다는 사실의 이해에 기초한다. 전력 밀도는 시스템 내로의 캐소드 단위 면적 당 유입된 전력에 대응한다. 전력 밀도는 스퍼터링 속도의 함수이다.

0.1 m/s보다 큰 상대 속도의 이용을 통해, 플라즈마는 플라즈마 채널이 표면 영역에 대해 이동될 때 타겟의 표면 상에서 훨씬 더 짧게 작용한다. 표면 영역의 스캐닝 동안에 플라즈마에 노출된 지속시간을 짧게 함으로써, 전력 밀도 및/또는 스퍼터링 속도는 타겟 표면 상에서 발생하는 사실상 바람직하지 않은 표면 효과 없이, 예를 들어 아킹, 타겟의 용해, 타겟의 국부적 기체 제거, 타겟 내의 화합물의 화학 반응 등이 없이, 증가될 수 있다. 전체적인 성과는 주어진 (짧은) 기간 동안에 (소정의 단위 면적을 갖는) 표면 영역 내로 입력된 에너지가 타겟 표면 상에서 발생하는 표면 효과 없이 증가될 수 있다는 것이다. 선택적으로, 타겟은 코팅 사이클 동안에 플라즈마 채널에 의해 몇번 스캔될 수 있는데, 그 경우에 타겟의 최상위 원자 층의 온도는 플라즈마에 더 오래, 더 약하게 노출된 경우보다 훨씬 덜 증가된다.

본 출원에서, 플라즈마로의 타겟 표면의 노출은 플라즈마에서 생성된 이온이 타겟 표면의 표면 영역 상에 충돌하고, 이 영역에서 표면과 상호작용하여, 이 영역으로부터 코팅 물질을 스퍼터링하는 상황을 나타내는 것으로 해석될 수 있을 것이다. 말할 것도 없이, 장기간 노출은 표면을 한층 더 가열시키고, 그 결과, 상술된 바람직하지 않은 표면 효과가 발생할 수 있다. 이러한 이유로, 본 발명은 높은 전력 밀도에서도, 타겟의 열적 관성이 특정 열 용량을 통해 이용될 수 있도록, 표면 스캐닝 동안에 속도 증가를 제공한다.

표면 영역이 코팅 사이클 동안에 몇번 스캔되는 한에 있어서, 2개의 노출 단계 사이의 기간이 표면을 충분히 냉각시킬 수 있을 만큼 길다는 것을 보장하는 것에 주의를 기울이는 것이 바람직하다. 스캐닝 동안의 가열 한도는 공급된 총 에너지, 및 에너지가 공급되는 순서에 의존한다. 낮은 스퍼터링 속도로의 사실상 일정한 총 에너지의 공급보다 더욱 의미있는 에너지 입력 순서가 가능하다는 것을 알았다. 속도 프로파일은 타겟 표면 위에서의 플라즈마의 상주 시간으로 조정된다.

본 발명과 관련하여, 자석 배열과 타겟 표면 사이의 상대 이동은 광범위하게 해석될 수 있다. 타겟 또는 캐소드는 자석 배열에 대해 이동할 수 있다. 대안적으로, 자석 배열은 캐소드의 타겟에 대해 이동할 수 있게 될 수 있다. 그러나, 2개의 컴포넌트, 즉 자석 배열과 캐소드 또는 타겟은 서로에 대해 그리고 코팅 설비에 대해 이동될 수 있도록 배열된다는 것도 생각할 수 있다.

자석 시스템은 코팅될 기판으로부터 떨어져서 대면하는 원자화될 타겟의 저쪽에 위치한다. 자석 배열은 특히, 최소한 하나의 자석, 특히 영구 자석, 및 최소한 하나의 요크를 포함한다.

자석 시스템은 서로 옆에 또는 서로 안쪽에 배열되는 하나 이상의 플라즈마 채널을 생성할 수 있다. 그러한 플라즈마 채널의 가능한 모양은 레이스 트랙(기본적으로 길게 늘인 닫혀있는 타원형 경로), 뼈 모양, 닫혀있는 경로, 또는 마름모 모양을 닮은 닫혀있는 경로이다. 층 물질의 분포 및 타겟의 침식 프로파일은 스캐닝 프로세스의 적합한 경로 모양을 선택하고, 코팅 사이클 동안에 플라즈마 채널의, 공간 좌표에 의존하는 상대 속도를 고려함으로써 최적화될 수 있다. 또한, 기판의 균질한 코팅은 파라미터, 예를 들어 속도, 스퍼터링 속도, 경로 모양 등을 적합하게 설정함으로써 보장될 수 있다.

본 발명은 모든 일반 스퍼터링 프로세스, 예를 들어 불활성 기체(아르곤 등)로의 스퍼터링, 반응성 기체(산소, 질소, NH₃ 등)로의 스퍼터링에 적합하기 때문에, 모든 종류의 타겟 물질이 사용될 수 있다. 이들은 예를 들어, 금속, 금속 합금, 또는 금속-비금속 화합물, 이를테면 ITO, IZO, ZnO:Al, SiO₂, IGZO(InGaZnO)일 수 있다.

자석 시스템의 이동의 2개의 반전 지점 또는 반전 구간에서, 타겟의 두께는 나머지 타겟 표면에 걸쳐있는 물질의 두께에 비해 증가될 수 있는데, 그것은 더 큰 침식이 속도 프로파일로 인해 반전 영역에서 자연스럽게 발생하기 때문이다. 이 측정에 의해, 최소의 균일한 나머지 타겟 두께는 타겟 서비스 수명의 끝에서 전체 타겟에 걸쳐 달성될 수 있고, 균일하게 높은 타겟 이용의 장점을 갖는다. 또한, 반전 영역에서 타겟의 뒷쪽과 자석 시스템 사이의 수직 거리는 증가될 수 있고/있거나, 반전 영역에서 입력된 전력은 다른 표면 영역에 비해 이들 영역에서 빠른 침식이 방지될 수 있게 하기 위해 감소될 수 있다. 그 밖의 모든 점에서, 반전 영역이 타겟의 경계 영역에 놓여 있으면 더 양호한 코팅 결과가 얻어지는데, 그것은 균일한 코팅을 위해 이 영역에서 더 높은 수율이 요구되기 때문이다.

청구범위와 관련하여, 타겟의 표면 영역은 스캐닝 동안에 플라즈마 채널에 노출된 전체 표면에 비해 작은 타겟의 표면, 특히 플라즈마 채널에 의해 덮힌 타겟의 부분적인 표면 상의 한 영역이다. 표면 영역은 극소로 작은 영역일 수 있는데, 이것에 의해, 여하튼 그 영역 위에서 이동된 플라즈마의 영향 및/또는 효과가 결정된다.

본 마그네트론 스퍼터링 소스의 장점은 주로 높은 스퍼터링 속도를 사용하는 가능성에 있다. 높은 스퍼터링 속도를 불변의 사이클 시간과 조합함으로써, 코팅 설비는 축소될 수 있는데, 이 사실은 조달 및 조작 비용의 감소를 가져온다. 부수적으로, 본 발명의 개념으로, 정적으로 증착될 대면적 코팅(예를 들어, TFT 코팅)은 몇개의 평행한 캐소드를 사용하는 종래 기술의 경우보다 상당히 더 균질한 층 두께 분포로 실현될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

본 발명의 특정 실시예에서, 드라이브는 한 코팅 사이클 동안에, 최소한 0.1 m/s, 특히 0.2 m/s, 특히 0.3 m/s, 특히 0.5 m/s, 특히 1.0 m/s, 특히 3 m/s, 특히 5 m/s의 상대 이동 속도가 초과되도록 조정된다. 상술된 높은 속도는 또한 적합한 드라이브, 예를 들어 벨트 드라이브(belt drives) 또는 리니어 모터(linear motors)에 의해 쉽게 실현될 수 있다.

이미 0.2 m/s의 속도에서, 예를 들어 전력은 지금까지의 3 W/㎠에서 40 W/㎠를 초과하는 전력 밀도로 증가하고, 0.4 m/s의 속도에서, 전력은 50 W/㎠를 초과하는 전력 밀도로 증가하며, 1.6 m/s의 속도에서, 예를 들어 전력은 55 W/㎠를 초과하는 전력 밀도로 증가하고, 3.5 m/s의 속도에서, 전력은 70 W/㎠를 초과하는 전력 밀도로 증가하는 것이 가능하다는 것이 드러난다. 이 스퍼터링 효과는 속도가 통상의 레벨, 예를 들어 1.5 mm/s에서 0.1 m/s를 초과하는 레벨로 증가될 때에도 특히 명백하다.

타겟 표면의 각 표면 영역은 스캐닝 동안에 소정 시간 길이 동안 코팅 플라즈마에 노출되는데, 이 시간 길이는 플라즈마 채널과 타겟 표면 사이의 상대 이동 속도에 반비례한다. 이것은 속도의 증가가 플라즈마로의 표면 영역의 노출 기간을 짧게 한다는 것을 의미한다. 이것은 이번에는 스캐닝 동안에 더 높은 스퍼터링 속도를 사용할 수 있게 한다.

자석 시스템은 예를 들어, 2개의 평행한 타겟 에지 사이에서, 특히 2개의 더 짧은 타겟 에지 사이에서 상대 이동을 발생시키기 위해 왕복 운동을 할 수 있다. 이 왕복운동은 공간의 나머지 방향으로의(즉, 타겟의 중앙 세로축에 평행하지 않음) 이동에 의해 겹쳐질 수 있다. 타겟 표면에 대한 순간 속도는 경로 모양의 가장 큰 부분에 걸쳐서 일정할 수 있다. 이 일정 속도는 최소한 청구범위에서 지정된 최소 속도 값과 동일하다. 대안적으로, 순간 속도는 또한, 예를 들어 층 두께 분포 또는 타겟 침식 프로파일이 적응될 수 있게 하기 위해 변할 수 있다. 명백하게, 전환점이 존재하고, 상대 이동이 감속되는 경우에, 속도는 간헐적으로 낮은 값으로 또는 0으로 떨어진다. 그러나, 본 발명에서는 스캐닝 속도가 코팅 사이클 동안에 경로 모양 표면의 큰 부분에 걸쳐 청구범위에서 지정된 속도 값을 초과할 수 있는데, 양호하게 경로 길이의 50%를 초과하고, 특히 양호하게 경로 길이의 70%를 초과한다. 타겟 길이에 의존하는 한도까지, 높은 속도로 스캔된 영역은 실제로 훨씬 더 크다.

자석 시스템의 일부분 상에서의 높은 왕복운동 속도 또는 큰 질량은 코팅 설비에서 진동을 발생시킬 수 있다. 이들 진동은 평형량에 의해 상쇄될 수 있다.

특히, 마그네트론 스퍼터링 소스는 전력 밀도가 최소한 간헐적으로, 최소한 5 W/㎠의 값, 특히 최소한 15 W/㎠의 값, 특히 30 W/㎠의 값, 특히 50 W/㎠의 값, 특히 75 W/㎠의 값에 도달하도록 조정된다. 스퍼터링 속도의 증가로 생기는 타겟 표면 상의 부하는 스캐닝 속도의 증가에 의해, 따라서 플라즈마로의 표면 영역의 노출 지속시간의 증가에 의해 보상된다. 본 마그네트론 스퍼터링 소스는 그러한 전력 밀도로의 동작을 위해 형성되거나 조정된다.

특정 실시예에서, 자석 배열과 타겟의 표면 사이의 상대 속도의 설정은 타겟 표면 상으로 돌출된 플라즈마 채널의 면적, 또는 플라즈마가 상당한 정도로 작용하는 타겟 표면 상의 면적에 대한 타겟의 총 표면적의 크기의 비에 의존하고, 원하는 스퍼터링 속도에 의존한다. 이것은 속도가, 주어진 높은 스퍼터링 속도에서 그리고 플라즈마 채널의 주어진 충돌 영역에서 바람직하지 않은 표면 효과를 방지하기에 충분히 높게 선택된다고 할 수 있다. 다른 관점에서, 속도는 경험적으로 결정되는 적절한 최대 스퍼터링 속도가 실현될 수 있게 하기 위해 최대로 설정된다.

특히, 플라즈마 채널의 면적에 대한 타겟의 총 표면적의 비는 최소한 15, 특히 30, 특히 45, 특히 90이다. 상술된 면적비는 또한 서로 부합될 수 있는 다른 파라미터, 즉 속도 프로파일 및 경로를 따른 스퍼터링 속도의 프로파일과 관련하여 중요하다. 이 비는 타겟 표면의 특정 영역이 플라즈마의 영향 하에 있는 거리를 결정한다. 하나 이상의 플라즈마 채널이 사용될 때, 플라즈마 채널 및/또는 플라즈마 채널들의 면적에 대한 타겟의 전체 스퍼터링 표면적의 비는 다음 스캔 이전에 각 표면적이 충분히 냉각될 수 있게 할 만큼 충분히 크게 선택되어야 한다. 가장 큰 가능한 면적비는 양호한 냉각을 보증하기 때문에, 방법은 특히 대면적 타겟으로의 대면적 코팅에 적합하다. 부수적으로, 대면적비는 높은 스퍼터링 속도와 결합된 적절하게 높은 속도가 실현될 수 있게 한다. 결과는 면적비가 조정가능 속도를 통해 최대 가능 스퍼터링 속도를 직접 결정한다는 것이다.

그렇지 않으면, 그러한 대면적비는 속도 및 전력 밀도의 증가(스퍼터링 속도와 조화되어)와 관련해서만 경제적으로 유용하다. 결과적으로, 대면적비에도 불구하고, 기판 코팅 동안에 짧은 사이클 시간이 얻어진다.

스퍼터링 소스는 양호하게, 타겟의 특정 표면 영역이 플라즈마에 노출되는 전체 지속시간이 코팅 사이클 당 최소한 2개의 시간적으로 분리된 기간으로 나누어지도록 조정된다.

코팅 사이클은 스테이션에서 실행된 적절한 코팅으로 기판을 코팅하는 사이클로 간주된다. 그러나, 코팅 사이클은 또한 몇개의 기판이 차례로 바로 코팅되는 시간적으로 닫힌 코팅 프로세스로 간주될 수 있다.

그 의미는 높은 스캐닝 속도 때문에, 타겟의 각 표면 영역이 코팅 사이클 동안에 플라즈마에 짧게 그리고 2번 이상 노출된다는 것이다. 이 방법은 짧은 스캐닝 기간 동안에 지나치게 가열하지 않고 (상술된 바와 같은) 적합한 면적비로 인해 2개의 스캔 사이클 사이에 충분히 냉각시키는 타겟 물질의 열적 관성을 사용한다.

타겟은 양호하게 길이와 폭을 가진 직사각형이 되도록 형성되는데, 양호하게 길이는 폭의 배수이고, 자석 배열 및 타겟은 최소한 타겟의 길이 방향을 따라 서로에 대해 이동될 수 있도록 배열된다. 이 이동은 공간에서의 다른 방향으로의 이동과 겹쳐질 수 있다. 특히, 왕복 상대 이동은 2개의 가로변들 사이에서 실행될 수 있다.

타겟은 본질적으로 편평한 및/또는 굽은 표면으로 형성될 수 있다. 타겟은 예를 들어 본딩, 브래킷(bracket), 나사, 스프레잉 등에 의해, 냉각된 뒷판에 장착될 수 있다. 타겟은 예를 들어 2.5m x 0.3m의 크기로, 평면 캐소드로서 또는 굽은 캐소드로서 형성될 수 있다. 더욱이, 타겟은 예를 들어 2.5m x 2m의 크기로, 평면 캐소드로서 또는 굽은 캐소드로서 형성될 수 있다. 굽은 캐소드의 사용은 소정의 경우에 기판 상의 층 분포가 제어될 수 있게 하고, 또는 균질하고 균일한 층 분포가 굽은 기판 상에서 얻어질 수 있게 한다.

그러나, 마그네트론 스퍼터링 소스는 튜브 캐소드 또는 회전 튜브 타겟을 갖는 회전 마그네트론 튜브 스퍼터링 소스일 수 있다. 자석 시스템에 대한 타겟의 상대 속도는 여기에서 자석 시스템에 대한 타겟 표면의 경로 속도에 대응한다. 플라즈마 채널의 면적에 대한 타겟의 총 표면의 면적비는 다른 방법들 중에서 타겟 직경을 확장함으로써 달성될 수 있다. 본 발명의 원리는 본 설명이 편평한 타겟을 열거하는 곳마다, 모든 가능한 회전가능 캐소드/타겟에 적용될 것이다.

양호하게, 최소한 하나의 애노드 또는 애노드 배열은 방전될 전자를 수용하기 위해 제공된다. 애노드는 마그네트론 캐소드의 주위, 예를 들어 챔버 벽, 암실 프레임, 주변 프로파일 등에 의해 형성될 수 있다.

그러나, 애노드 또는 애노드 배열은 특히, 타겟에 대해 이동가능하도록 타겟 표면 위에 배열되는 최소한 하나의 전극을 가질 수 있다. 이 경우에, 전극은 일반적으로 타겟에 대해 자석 시스템과 동시에 이동할 것이다. 예를 들어, 전극은 플라즈마 채널을 따라 배열될 수 있다.

애노드 또는 애노드 배열은 움직이지 않거나 고정되도록 타겟에 대해 타겟 표면 위에 배열되는 다수의 전극을 가질 수 있다. 그러므로, 애노드는 타겟의 앞 또는 타겟의 에지에 위치하고/하거나, 자석 시스템의 이동 방향을 따라 자석 시스템에 평행하게 위치한 하나 이상의 냉각되거나 냉각되지 않은 로드(rod)로 구성될 수 있다. 전극은 플라즈마 채널 내로 점 모양으로 돌출하고, 자석 시스템의 이동과 동시에 전기적으로 스위칭된다.

타겟은 동전기에 의해 결합되거나 분리되는 하나 이상의 세그먼트로 구성될 수 있다. 타겟이 분리된 세그먼트로 나누어지면, 하나의 세그먼트가 캐소드로서 작용하게 하는 수단이 제공될 수 있는 한편, 최소한 하나의 인접한 세그먼트는 애노드로서 작용하게 된다. 개별 타겟 세그먼트의 전위는 자석 시스템의 이동과 동기될 수 있고, 즉 타겟 세그먼트는 자석 시스템의 이동과 동기하여 전기적으로 스위칭/스테핑될 수 있다. 음의 스퍼터링 전위는, 예를 들어 자석 시스템에 의해 주어진 시간에 통과되는 타겟 세그먼트에서만 존재한다. 나머지 타겟 세그먼트는 스퍼터링 전위가 아니라, 예를 들어 접지, 양의 전위 또는 부동 전위이다. 애노드 또는 애노드 배열의 사용을 통해, 아킹, 및 아크 방전과 같은 바람직하지 않은 이차적인 플라즈마가 방지될 수 있다.

코팅 플라즈마를 생성하는 수단은 AC(교류), DC(직류), 단극 펄스형, 양극 펄스형 또는 RF(무선 주파수) 소스를 포함하는 전원-공급 장치를 가질 수 있다. 전원은 이 소스로부터 시스템 내로 결합된다.

본 발명의 목적은 또한 최소한 하나의 처리 또는 코팅 챔버, 및 마그네트론 스퍼터링 소스를 포함하는 스퍼터링 코팅 설비로 달성된다.

더욱이, 그 목적은 기판의 처리를 위한, 특히 기판의 코팅을 위한 방법에 의해 달성되는데, 방법은

a) 타겟을 갖는 처리 또는 코팅 설비, 특히 상술된 바와 같은 처리 또는 코팅 설비의 준비 단계,

b) 타겟 표면의 최소한 한 부분의 표면 위의 기판측 상에서의 코팅 플라즈마의 생성 단계,

c) 최소한 하나의 플라즈마 채널이 타겟의 최소한 한 부분의 표면 위에 생성되도록 코팅 플라즈마에 영향을 미치기 위한 자계의 생성 단계, 및

d) 자계와 타겟 사이의 상대 이동의 생성 단계

를 포함한다.

타겟 표면 상의 열 부하를 감소시키기 위해, 표면 영역이 플라즈마에 노출되는 지속시간은 자석 배열과 타겟 사이의 상대 속도의 증가에 의해 감소된다.

부수적으로, 그 목적은 기판의 처리를 위한, 특히 기판의 코팅을 위한 방법에 의해 달성되는데, 방법은

d) 자계와 타겟 사이의 상대 이동의 생성 단계

를 포함한다.

자계와 타겟 사이의 상대 속도는 최소한 0.1 m/s의 값을 초과한다.

플라즈마 채널은 높은 전력 밀도(따라서 높은 스퍼터링 속도)에서도, 사실상 바라직하지 않은 표면 효과가 타겟 표면 상에 발생하지 않도록 플라즈마가 표면 영역 상에 연속적으로 작용하는 기간이 짧아지게 타겟 표면 영역 위에서 높은 속도(상대적)로 안내된다.

특히, 타겟 표면에 대한 플라즈마 채널의 상대 속도는 0.1 m/s, 특히 0.2 m/s, 특히 0.3 m/s, 특히 0.5 m/s, 특히 1.0 m/s, 특히 3 m/s, 특히 5 m/s의 값을 초과한다.

특히, 플라즈마 채널은 타원형, 길게 늘인 타원형, 뼈 모양 또는 마름모 모양을 갖는다.

자계와 타겟의 표면 사이의 상대 이동 동안에, 전력 밀도는 최소한 간헐적으로, 최소한 5 W/㎠의 값, 특히 최소한 15 W/㎠의 값, 특히 30 W/㎠의 값, 특히 50 W/㎠의 값, 특히 75 W/㎠의 값에 도달한다. 본 마그네트론 스퍼터링 소스는 그러한 전력 밀도로의 동작을 위해 형성되거나 조정된다.

자계는 최소한 하나의 플라즈마 채널을, 특히 타원형 모양(레이스 트랙), 뼈 모양 및/또는 마름모 모양으로 형성하기 위한 목적으로 플라즈마에 영향을 미친다.

언급된 방법에서, 타겟의 표면 상으로 돌출된 플라즈마의 면적에 대한 타겟의 총 스퍼터링 표면적의 비는 15, 특히 30, 특히 45, 특히 90의 값을 초과한다. 단계 c)에서 생성된 플라즈마 채널이 타겟의 면적에 대해 작은 면적을 가지면, 타겟 표면의 표면 영역이 스캔되는 시간 간격은 비교적 크다.

특히, 타겟은 길이 및 폭을 갖는 직사각형이 되도록 형성되는데, 길이는 폭의 배수이고, 자계는 타겟에 대해 최소한 타겟의 길이 방향을 따라 이동한다. 특히, 자계는 타겟의 에지에 대해 왕복운동할 수 있다.

타겟의 특정 표면 영역이 플라즈마에 노출되는 총 지속시간은 코팅 사이클 당 최소한 2개의 시간적으로 분리된 기간으로 나누어질 수 있다.

설명된 모든 특징은 개별적으로 및 임의의 조합으로 장치 및 방법과 관련하여 청구된다.

본 발명은 마그네트론 스퍼터링 소스, 스퍼터-코팅 설비, 및 기판의 처리를 위한 방법을 제공함으로써, 전력 밀도의 증가에 의해 코팅 프로세스의 효율이 증가될 수 있다.

도 1은 본 발명의 코팅 설비의 단면도.
도 2는 본 발명의 코팅 설비의 측면도.
도 3은 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 소스의 단면도.
도 4는 동작 동안의 본 발명에 따른 스퍼터링 소스의 한 구간의 평면도.
도 5는 동작 동안의 본 발명에 따른 스퍼터링 소스의 한 구간의 측면도.
도 6은 동작 동안의 본 발명에 따른 다른 스퍼터링 소스의 한 구간의 측면도.
도 7은 본 발명의 스퍼터링 소스의 평면도.
도 8은 본 발명과 관련된 회전가능한 캐소드.
도 9는 설정 속도와 전력 밀도 사이의 종속관계를 개략적으로 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 코팅 설비
2 : 코팅 챔버
3 : 캐소드
4 : 타겟
4' : 타겟의 표면
7 : 자석 배열
8, 8', 8" : 플라즈마 채널
9 : 애노드

본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면을 사용한 다음의 양호한 실시예의 설명으로부터 명백해진다.

도 1은 본 발명의 코팅 설비(1)를 단면도로 도시한 것이다. 코팅 챔버(2) 내에는 길이가 l이고 폭이 b이며 그 위에 타겟(4)이 부착되는 직사각형 캐소드(3)가 배열된다. 이 도면에서, 캐소드(3)는 지면에서 타겟(4) 아래에 놓인다. 그러나, 캐소드(3) 및 타겟(4)은 본 발명과 관련하여, 통합된 부품으로서 형성될 수 있고, 즉 타겟 물질(4) 자체는 캐소드(3)로부터의 것일 수 있다.

캐소드(3)는 접속 케이블에 의해 에너지 공급장치(5)에 접속된다. 전력은 직류, 교류, 비극성 펄스형 전류, 양극성 펄스형 전류 또는 RF(무선 주파수) 전압으로서 코팅 시스템(1) 내로 결합될 수 있다.

도 2는 상부 좌측의 좌표계로 나타낸 바와 같이, 코팅 설비(1)의 측면도를 도시한 것이다. 벽으로 제한된 코팅 챔버(2) 내부에는 캐소드(3) 및 이 캐소드(3)에 부착된 타겟 물질(4)이 배열된다. 타겟 물질(4)은 코팅 동안에 기판이 놓이거나, 그 면을 따라 기판이 운반되는 기판 면(6)에 대면하고 있다.

기판 면(6)의 맞은편에서, 캐소드(3)가 아래 놓여있는 타겟(4)은 근본적으로 평행하게 연장된다. 이와 관련하여, 타겟 자체는 캐소드로부터의 것일 수 있다는 것이 지적된다. 타겟(4)은 여하튼 캐소드 전위로 되어야 된다.

캐소드 배열(3) 뒤에서, 화살표 v로 표시된 바와 같이, 자석 시스템(7)(예를 들어, 요크와 자석으로 구성됨, 상세하게 도시되지 않음)은 높은 속도, 예를 들어 1 m/s로 캐소드(3) 또는 타겟(4)의 세로 방향을 따라 이동한다. 타겟(4)은 타겟(4)의 길이 l을 따라 비교적 높은 속도 v로 스캔된다. 자석 시스템은 드라이브(도시되지 않음)에 의해 캐리어 상에서 구동될 수 있다.

자석 시스템(7)은 표면으로부터 얼마간 떨어져서 주변 타원형 플라즈마 채널(8)(레이스 트랙)을 생성하도록 형성된다. 플라즈마 채널은 자석 시스템(7)과 동일한 속도 v로 타겟(4)의 표면을 가로질러 이동한다. 이동 방향은 화살표 v로 표시된다. 높은 스캐닝 속도는 타겟(4)의 용해, 국부적 기체 제거 또는 타겟 내의 화합물의 화학적 변환과 같은 표면 효과를 초래할 수 있는 타겟(4)의 표면(4')의 국부적 가열을 방지한다. 부수적으로, 아킹(열로 유발된 아크 방전)이 방지된다.

본 발명의 마그네트론 스퍼터링 소스가 도 3에 도시된다.

타겟(4)의 표면(4')은 기판 면(6)을 향하고 있고, 자석 시스템(7)은 기판 면에서 떨어져서 대면하고 있다. 타겟(4)은 냉각될 수 있다.

자석 시스템(7)은 주로 타겟(4)에 대해 지면에 수직인 방향(x 방향)으로 높은 속도로 이동한다. 그러나, y 및 z 방향으로의 중복 이동도 가능하다.

타겟(4)에 대한 자석 시스템(7)의 이동은 자계가 예를 들어, 평행한 짧은 쪽의 타겟 에지들 사이에서 x 방향으로 왕복운동을 하고 있다는 것을 의미한다. 또는, 자석 시스템이 코팅 챔버(2) 내의 적당한 위치에 고정되어 있는 동안에, 타겟(4)은 자석 시스템(7)에 대해 구동될 수 있다. 또한, 타겟(4)에 대해 반대 방향으로의 자석 시스템(7)에 의한 이동도 있을 수 있다. 예를 들어, 자석 시스템(7)이 y 및/또는 z 방향으로 중복 이동을 실행하는 동안에, 타겟(4)은 x 방향으로 빠른 이동을 실행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 스퍼터링 소스의 타겟(4)의 평면도를 도시한 것이다.

타겟(4) 아래에는 화살표로 표시된 바와 같이, x 방향으로 이동될 수 있는 자석 또는 자석 배열이 배열된다. 이들은 화살표 v로 표시된 바와 같이 어느 한 속도로, 또는 주어진 속도 프로파일로 스캐닝 경로를 따라 이동한다. 타겟(4)의 중복 반대-이동은 화살표 u로 표시되고, 그 결과 전체적으로 x 방향으로 상대 속도 u+v가 얻어진다.

적합한 조건 하에서, 자석 또는 자석 시스템은 표면(4') 상에 수직으로 플라즈마 채널(8, 8', 8")을 형성한다. 이들 플라즈마 채널(8, 8', 8")은 속도 u+v로 타겟(4)에 대해 x 방향으로 자석 시스템과 함께 이동한다.

플라즈마 채널(8, 8', 8")은 예를 들어, 서로 다른 닫힌 구성, 예를 들어 길게 늘인 타원형(레이스 트랙)(8), 타겟(4)의 전체 폭 b의 양단으로 연장되지 않는 마름모 모양(8'), 및 뼈-모양 영역(8")(각각 타겟 표면(4') 상으로 돌출됨)을 갖는다. 플라즈마 채널(8, 8', 8")의 면적은 전체 스캐된 타겟 표면(4')에 비해 (개별적으로 및 영역(8, 8', 8")의 합으로) 작다.

예를 들어, 5보다 훨씬 큰 면적 비가 타겟(4)의 면적과 플라즈마 채널(들)(8 또는 8' 및 8")의 면적(들) 사이에서 조정된다. 이러한 방식으로, 높은 상대 속도 u+v는 예를 들어, 1 m/s보다 큰 상대 속도로, 자석 시스템(7)과 타겟(4) 사이에서 x 방향으로 실현될 수 있다. 대면적비와 결합된 높은 상대 속도 u+v를 통해, 타겟(4)의 최상위 원자 층에서의 온도가 종래 배열에 비해 현저하게 감소될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 양호한 냉각은 방해하는 표면 효과 없이, 예를 들어 타겟의 용해 또는 아킹 없이, 다른 한편으로 훨씬 더 높은 전력 밀도 또는 스퍼터링 속도의 사용을 용이하게 한다.

도 4는 플라즈마 채널(8) 근처에 배열된 애노드(9)를 예시적으로 추가로 도시하고 있는데, 상기 애노드는 레이스 트랙의 영역 내에 위치된다. 애노드(9)는 표면(4') 위에서, 캐소드 아래에 놓인 자석 시스템과 동시에, 따라서 플라즈마 채널(8)과 동시에, 절대 속도 v로, 따라서 상대 속도 u+v로 이동한다. 타겟(4) 및/또는 자석 시스템은 소정의 침식 프로파일이 선택적으로 조정되도록, y 및/또는 z 방향으로 중복 상대 이동을 실행할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 측단면도를 도시한 것이다.

캐소드(3)에는 타겟 물질(4)이 구비되고, 타겟 표면(4')은 기판 면(6)과 맞춰진다.

기판 면(6)으로부터 떨어져서 대면하고 있는 측의 캐소드(3) 아래에는 (도 5의 상부 좌측에 나타낸 바와 같이) 속도 v로 x 축을 따라 이동될 수 있는 자석 시스템(7)이 있다. 또한 타겟(4)의 표면 상에서 얼마간 떨어져 있는 플라즈마 채널 또는 레이스 트랙(8)은 자석 시스템과 함께 이동한다. 물론, 플라즈마 채널(8) 이외에, 다수의 다른 플라즈마 채널은 그에 따라 자석 시스템(7)을 형성함으로써 타겟 표면(4') 상의 영역에서 이동가능하게 형성될 수 있다.

플라즈마 채널(8)은 타겟(4)의 총 영역 D(D는 여기에서 타겟의 길이 l에 대응함)을 따라 영역 d 위로 돌출한다. (타겟(4)의 표면 위로 돌출된) 플라즈마 채널(8)의 면적에 대한 전체 타겟 표면의 면적 비는 본 발명에 따르면 최소한 15이다. 이것은 특히 비 D/d에 적용할 수도 있다. 플라즈마 채널의 면적은 또한 자기 요크의 면적과 대략 같아질 수 있는데, 그것은 이들 파라미터가 근본적으로 유사한 크기로 되기 때문이다.

자석 시스템(7)에 의해, 하나 이상의 플라즈마 채널(레이스 트랙)(8)은 타겟(4)과 기판 면(6) 사이의 영역 내에 생성될 수 있는데, 상기 채널은 서로 안쪽에 또는 서로 나란한 패턴의 형태로 배열될 수 있다. 특히, 자석 배열(7)은 의도적으로, 타겟(4)의 침식 프로파일뿐만 아니라 지정된 층 분포가 최적화되도록 형성될 수 있다.

도 5는 또한 타겟(4)에 대해 움직이지 않는 애노드 배열(9)을 도시하고 있다. 게다가, 애노드 배열(9)은 원칙적으로 마그네트론 캐소드(3)의 주위(예를 들어, 챔버 벽, 암실 프레임, 주변 프로파일 등)에 의해 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 경우에, 애노드 배열(9)은 냉각되거나 냉각되지 않을 수 있는 몇 개의 인접한 로드(rod)로 이루어진다. 이들은 플라즈마 채널(8) 내로 점 모양으로 돌출되고, 전기적으로 자석 시스템(7)의 이동에 따라 스테핑된다. 대안적으로, 자석 시스템(7)과 함께 이동하고 플라즈마 채널을 따라 배열될 수 있는 하나 또는 두개의 전극(9)이 제공될 수 있다.

자석 시스템(7)을 위한 드라이브(10)가 제공되어, 스캐닝 속도 및/또는 스캐닝 경로 및/또는 전력 밀도(따라서 스퍼터링 속도)를 제어하는 제어 유닛(11)에 의해 제어될 수 있다. 제어 유닛(11)은, 예를 들어 자석 시스템의 공간 좌표 및/또는 속도의 함수로서 스퍼터링 속도를 제어할 수 있다. 스캐닝 경로의 가장 큰 부분 위에서의 높은 조정 속도로 인해, 3 W/㎠를 훨씬 초과한 전력 밀도, 예를 들어 10 W/㎠, 50 W/㎠ 또는 심지어 75 W/㎠의 전력 밀도가 초과될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로, 동일한 구성요소는 앞에서 사용된 동일한 참조 기호를 갖는다.

이 실시예에서, 캐소드(3) 및 타겟(4)은 분할된다. 플라즈마 채널(8) 영역 내의 대응하는 타겟 세그먼트(들)은 캐소드 전위에 있는 반면, 인접한 대응하는 타겟 세그먼트들은 애노드로서 기능한다. 이 실시예에서, 세그먼트들은 자석 시스템(7) 및 플라즈마 채널(8)의 이동과 함께, 이에 상응하여 속도 v로 스위칭된다.

세그먼트들 사이의 거리는 양호하게, 상이한 전위에 있는 인접한 세그먼트들 사이의 전기적 플래시-오버(flash-over)가 방지될 수 있게 하기 위해 암실 거리에 대응한다. 도 6에서, 크기 비의 표시는 순전히 도식적이다.

z 방향으로 가리키는 자석 시스템(7) 상의 화살표는 자석 시스템(7)이, 예를 들어 z 방향으로, 또한 y 방향으로의 이동과 함께 x 방향으로의 이동을 중복할 수 있다는 것을 나타내기 위한 것이다.

전체적으로, 본 발명은, 예를 들어 불활성 기체(아르곤 등)로 스퍼터링하는 일련의 종래의 스퍼터링 프로세스에 적합하고, 또한 반응성 기체(산소, 질소, NH₃ 등)로 하는 스퍼터링 프로세스에도 적합하다.

도 7은 자석 시스템(7) 또는 플라즈마 채널(8)의 이동 방향 v에 평행하게 배열된 애노드 배열을 갖는다는 점에서 지금까지 나타낸 실시예와 상이한 또 다른 본 발명의 스퍼터링 소스를 나타낸 것이다.

도 8은 본 발명과 관련하여 회전가능한 캐소드를 도시한 것이다. 증가된 상대 속도는 경로 속도 v로서 타겟의 표면 상에 표시된다. 스캔된 타겟 길이는 여기에서 원주에 대응한다. 캐소드/타겟(3,4)은 중심 축 A 주위를 회전한다. 자석 시스템(7) 상의 레이스 트랙(8)은 파선으로 표시된다.

도 9는 최대가능 전력 밀도, 즉 타겟 표면이 용해되기 전에, 아킹이 발생하기 전에 또는 타겟 표면에서 화학 변화가 발생하기 전에 공급될 수 있는 전력 밀도와 조정된 속도 사이의 종속관계를 도시한 (측정 점이 있는 것과 없는 것의 2개의 실시예에서의) 도면이다. 가능한 공급 전력 밀도에서의 강한 상승은 0.1 m/s의 속도에서 이미 식별가능하다. 곡선은 더 높은 상대 속도에서 계속 상승하지만, (약 0.3 m/s와 0.4 m/s 사이에서부터 시작하여) 더 작은 기울기를 갖는다. 그럼에도 불구하고, 더 높은 속도 영역에서, 또한, 속도의 증가는 여전히 전력 밀도의 상당한 증가를 초래한다.

예기치않게 높은 전력 밀도는 mm/s 영역에서의 지금까지의 통상적인 속도에서 도달되지도 않았고, 예상되지도 않았다.

Claims

코팅 설비(coating installation)(1)를 위한 마그네트론 스퍼터링 소스(magnetron sputtering source)에 있어서,
최소한 하나의 캐소드(3) 및 상기 캐소드(3)에 배정되거나 캐소드로서 형성된 최소한 하나의 타겟(4) - 상기 타겟은 코팅 및 처리(treatment) 중의 적어도 하나를 위한 코팅 및 처리 물질 중의 적어도 하나를 제공함 -,
코팅 플라즈마를 생성하는 수단, 및
최소한 하나의 플라즈마 채널(8, 8', 8")이 상기 타겟의 부분적 표면(4') 상에 생성되는 방식으로 코팅 플라즈마에 영향을 미치기 위한 자계를 생성하는 최소한 하나의 자석 배열(7)을 포함하는 마그네트론 스퍼터링 소스.