KR20230084282A

KR20230084282A - 스퍼터 증착 소스, 증착 장치, 및 기판을 코팅하는 방법

Info

Publication number: KR20230084282A
Application number: KR1020237015705A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 클뢰펠
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2023-06-12
Also published as: CN116324014A; WO2022078592A1

Abstract

본 개시내용의 일 양상에 따르면, 증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에 배열되는 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100)가 제공된다. 스퍼터 증착 소스(100)는 어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들(120)을 포함한다. 복수의 캐소드들(120)의 각각의 캐소드는 회전 가능하고, 개개의 제1 스퍼터 타깃(111)을 위한 제1 타깃 지지 섹션(121) 및 개개의 제2 스퍼터 타깃(112)을 위한 제2 타깃 지지 섹션(122)을 갖는다. 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 제1 타깃 지지 섹션들(121)은 코팅 영역(105)을 향해 지향되고, 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 제2 타깃 지지 섹션들(122)은 코팅 영역(105)을 향해 지향된다. 제2 양상에 따르면, 스퍼터 증착 소스(100)를 갖는 증착 장치가 제공된다. 게다가, 스퍼터 증착 소스를 이용하여 기판을 코팅하는 방법들이 제공된다.

Description

스퍼터 증착 소스, 증착 장치, 및 기판을 코팅하는 방법

[0001] 본 개시내용은 증착 챔버의 코팅 영역에서 기판을 코팅하도록 구성된 스퍼터 증착 소스(sputter deposition source)에 관한 것이다. 구체적으로, 스퍼터 증착 소스는, 스퍼터링에 의해 상이한 재료들로, 예를 들면, 2개의 상이한 금속들로 코팅 영역에서 기판을 코팅하도록 구성될 수 있다. 본 개시내용은 추가로 스퍼터링에 의한, 특히 상이한 재료들을 포함하는 하나 이상의 얇은 층들로 기판을 코팅하는 것뿐만 아니라, 스퍼터 증착 소스를 갖는 증착 장치에 관한 것이다.

[0002] 확장된 표면에 걸쳐 높은 균일성으로 기판 상에 하나 이상의 코팅 층들을 빠르게 형성하는 것은 많은 기술 분야들에서의 관련된 이슈이다. 예를 들면, 박막 트랜지스터(TFT; thin film transistor)들의 분야에서, 디스플레이 채널 영역들을 신뢰성 있게 제조하기 위해서는 두께 균일성 및 전기적 속성들의 균일성이 이슈일 수 있다. 더구나, 균일한 층은 전형적으로 제조 재현성을 용이하게 한다.

[0003] 기판 상에 층을 증착하기 위한 한 가지 방법은, 다양한 제조 분야들에서, 예를 들면, TFT들의 제조에서 유용한 방법으로서 개발된 스퍼터링이다. 스퍼터링 동안, 원자들은 플라즈마의 에너제틱(energetic) 입자들(예를 들면, 불활성 또는 반응성 가스의 에너자이징된(energized) 이온들)에 의한 스퍼터 타깃의 충격에 의해 스퍼터 타깃으로부터 방출된다. 방출된 원자들은 기판 상에 증착될 수 있고, 그 결과, 스퍼터링된 재료의 층이 기판 상에서 형성될 수 있다.

[0004] 스퍼터 증착 소스는 전형적으로, 사전 결정된 전위로 설정될 수 있는 적어도 하나의 캐소드를 포함하고 기판 상에 증착될 코팅 재료를 제공하는 스퍼터 타깃을 포함한다. 캐소드와 기판 또는 다른 애노드 사이에 전기장이 인가될 수 있고, 그 결과, 캐소드와 기판 사이에서 로케이팅되는 가스가 이온화되고 플라즈마가 생성될 수 있다. 코팅 재료는 플라즈마 이온들에 의한 타깃의 스퍼터링을 통해 제공된다.

[0005] 큰 기판 표면에 걸쳐 스퍼터링된 재료의 균일한 층들을 빠르게 달성하는 것은, 예를 들면, 스퍼터링된 재료의 불규칙한 공간적 분포로 이어질 수 있는, 시간이 지남에 따라 변하는 플라즈마 속성들에 기인하여, 달성하기 어렵다. 소형의 증착 장치에서 대면적 기판들 상에 상이한 재료들의 2개 이상의 층들을 빠르고 균일하게 증착하는 것은 특히 어려운 일이다.

[0006] 기판 상에 여러 층들을 증착하기 위해, 기판은 전형적으로 제1 스퍼터 소스로부터의 제1 재료로 제1 증착 챔버에서 먼저 코팅되고, 그 다음, 기판이 제2 스퍼터 소스로부터의 제2 재료로 코팅되는 제2 증착 챔버로 이동된다. 그러나, 상이한 증착 챔버들에서 여러 스퍼터 소스들을 갖는 장치는 크고 비용이 많이 들며, 스루풋이 제한된다.

[0007] 상기의 관점에서, 기판들 상에, 특히 대면적 기판들 상에 상이한 재료들의 층들을 빠르게 증착하도록 구성된 소형의 스퍼터 증착 소스를 제공하는 것이 유리할 것이다. 게다가, 상이한 재료들로 기판들을 빠르고 신뢰성 있게 코팅하기 위한 증착 장치 및 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다.

[0008] 상기의 내용을 고려하여, 스퍼터 증착 소스, 증착 장치뿐만 아니라 스퍼터 증착 소스를 이용하여 기판을 코팅하는 방법들이 제공된다.

[0009] 본 개시내용의 일 양상에 따르면, 증착 챔버의 코팅 영역에서 기판을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스가 제공된다. 스퍼터 증착 소스는 어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들을 포함하며, 복수의 캐소드들의 각각의 캐소드는 회전 가능하고, 개개의 제1 스퍼터 타깃을 위한 제1 타깃 지지 섹션 및 개개의 제2 스퍼터 타깃을 위한 제2 타깃 지지 섹션을 갖는다.

[0010] 스퍼터 증착 소스는 제1 스퍼터 포지션과 제2 스퍼터 포지션들 사이에서 스위칭 가능할 수 있다. 제1 스퍼터 포지션에서, 복수의 캐소드들의 제2 타깃 지지 섹션들이 아닌 제1 타깃 지지 섹션들이 코팅 영역을 향해 지향되고, 제2 스퍼터 포지션에서, 복수의 캐소드들의 제1 타깃 지지 섹션들이 아닌 제2 타깃 지지 섹션들이 코팅 영역을 향해 지향된다. 구체적으로, 복수의 캐소드들은 회전을 통해 제1 및 제2 스퍼터 타깃들의 포지션 교환을 위해 구성된 다수의 "플립-플롭 캐소드(flip-flop cathode)들"의 어레이일 수 있다.

[0011] 따라서, 제1 스퍼터 포지션에서 기판은 제1 스퍼터 타깃들로부터의 제1 타깃 재료로 코팅될 수 있고, 제2 스퍼터 포지션에서 기판은 제2 스퍼터 타깃들로부터의 제2 타깃 재료로 코팅될 수 있다.

[0012] 추가적인 양상에 따르면, 증착 장치가 제공된다. 증착 장치는 증착 챔버, 및 증착 챔버에 배열되는, 본원에서 설명되는 실시예들 중 임의의 것에 따른 스퍼터 증착 소스를 포함한다. 코팅될 기판을 배열하기 위한 코팅 영역은 증착 챔버에서 스퍼터 증착 소스의 제1 측면 상에 제공된다.

[0013] 다른 양상에 따르면, 스퍼터 증착 소스를 이용하여, 특히 본원에서 설명되는 실시예들 중 임의의 것에 따른 스퍼터 증착 소스를 이용하여 기판을 코팅하는 방법이 제공된다. 스퍼터 증착 소스는 어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들을 포함하며, 복수의 캐소드들의 각각의 캐소드는 제1 타깃 재료로 제조되는 개개의 제1 스퍼터 타깃 및 제2 타깃 재료로 제조되는 개개의 제2 스퍼터 타깃을 구비한다. 방법은: 증착 챔버의 코팅 영역에 기판을 배열하는 단계; 스퍼터 증착 소스의 제1 스퍼터 포지션에서, 제1 스퍼터 타깃들로부터의 제1 타깃 재료로 기판을 코팅하는 단계; 복수의 캐소드들을 회전시키는 것에 의해 제1 스퍼터 포지션으로부터 제2 스퍼터 포지션으로 스위칭하는 단계; 및 제2 스퍼터 포지션에서, 제2 스퍼터 타깃들로부터의 제2 타깃 재료로 기판 또는 후속하는 기판을 코팅하는 단계를 포함한다.

[0014] 일부 실시예들에서, 복수의 캐소드들은 선형 어레이로 또는 굴곡된 어레이(본원에서 "보우 어레이(bow array)"로서 또한 지칭됨)로 나란히 배열될 수 있다. 복수의 캐소드들은 코팅 영역에 인접한, 어레이로 나란히 배열되는 4개 이상, 8개 이상, 12개 이상, 또는 심지어 16개 이상의 캐소드들을 포함할 수 있다.

[0015] 스퍼터 증착 소스는 대면적 기판, 특히 1 m² 이상, 특히 5 m² 이상의 코팅될 표면적을 갖는 기판, 예를 들면, 유리 기판을 코팅하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 캐소드들은 어레이로 나란히 배열되는 8개 이상의 캐소드들을 포함할 수 있고, 복수의 캐소드들의 각각의 타깃 지지 섹션은 0.3 m² 이상의 표면적을 갖는 스퍼터 타깃을 지지하도록 구성될 수 있다.

[0016] 다른 양상에 따르면, 본원에서 설명되는 코팅 방법들 중 임의의 것에 따라 제조되는 기판이 제공되며, 기판은 제1 스퍼터 타깃들로부터의 제1 타깃 재료 및 제2 스퍼터 타깃들로부터의 제2 타깃 재료로 코팅된다.

[0017] 실시예들은 또한, 개시된 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이며, 각각의 설명된 방법 양상을 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이들 방법 양상들은, 하드웨어 컴포넌트들에 의해, 적합한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이들 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 더구나, 본 개시내용에 따른 실시예들은 또한, 설명되는 장치들 및 제품들을 제조하기 위한 방법들, 및 설명되는 장치들을 동작시키는 방법들에 관한 것이다. 설명되는 실시예들은 설명되는 장치들의 모든 기능을 실행하기 위한 방법 양상들을 포함한다.

[0018] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이고, 하기에서 설명된다. 일부 실시예들은 도면들에서 묘사되고 다음의 설명에서 상세하게 설명된다.
[0019] 도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 스퍼터 증착 소스를 갖는 증착 장치의 개략도를 도시하며, 스퍼터 증착 소스는 제1 스퍼터 포지션(I)에 있고;
[0020] 도 2는, 제2 스퍼터 포지션(II)에 있는 스퍼터 증착 소스를 갖는, 도 1의 증착 장치를 도시하고;
[0021] 도 3은 제1 스퍼터 포지션에 있는 그리고 제2 스퍼터 포지션에 있는 본원에서 설명되는 스퍼터 증착 소스의 캐소드들 중 하나의 확대도이고; 그리고
[0022] 도 4는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 기판을 코팅하는 방법을 예시하는 흐름도이다.

[0023] 이제, 본 개시내용의 다양한 실시예들이 상세하게 참조될 것이며, 다양한 실시예들의 하나 이상의 예들이 도면들에서 예시된다. 각각의 예는 설명으로 제공되며, 제한으로서 의도되지 않는다. 예를 들면, 일 실시예의 부분으로서 예시되거나 또는 설명되는 특징들은, 또 다른 추가적인 실시예를 산출하기 위해, 임의의 다른 실시예에 대해 또는 임의의 다른 실시예와 함께 사용될 수 있다. 본 개시내용은 그러한 수정들 및 변형들을 포함하도록 의도된다.

[0024] 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 가리키거나 또는 유사한 컴포넌트들을 가리킨다. 일반적으로, 개개의 실시예들에 대한 차이점들만이 설명된다. 달리 명시되지 않는 한, 하나의 실시예에서의 일부 또는 양상의 설명은 다른 실시예에서의 대응하는 부분 또는 양상에도 역시 적용된다.

[0025] 본원에서 설명되는 바와 같이 재료로 기판을 코팅하는 프로세스는 전형적으로 박막 애플리케이션들을 지칭한다. 용어 "코팅" 및 용어 "증착"은 본원에서 동의어로 사용된다. 본원에서 설명되는 실시예들에서 사용되는 코팅 프로세스는 스퍼터링이다.

[0026] 용어 "기판"은, 본원에서 사용될 때, 특히 비-가요성 기판들, 예를 들면, 유리 플레이트들 또는 웨이퍼들을 포괄해야 한다. 본 개시내용은 이들로 제한되지는 않으며, 용어 "기판"은 웹(web) 또는 포일(foil)과 같은 가요성 기판들을 또한 포괄할 수 있다. 기판은, 특히 1 m² 이상의 코팅될 표면적을 갖는 대면적 기판, 특히 대면적 유리 기판일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판은 반도체 기판, 예를 들면, 반도체 웨이퍼일 수 있다. 특히, 본원에서 설명되는 실시예들은 반도체 애플리케이션들에 적용 가능하다.

[0027] 일부 실시예들에서, 기판은 층 증착 동안 정적일 수 있다. 다시 말하면, 본원에서 설명되는 증착 장치는, 기판이 움직이지 않는 상태로 또는 본질적으로 움직이지 않는 상태로 유지되는 동안, 기판을 코팅하도록 구성될 수 있다. 특히, 본원에서 설명되는 증착 장치는 적어도 2개의 상이한 재료들의 층들을 사용하여 움직이지 않는 기판을 코팅하도록 구성될 수 있다. 그러나, 본원에서 설명되는 실시예들은 정적 증착으로 제한되지 않으며, 일부 실시예들은 동적 스퍼터링에 또한 관련될 수 있다.

[0028] 스퍼터링은 디스플레이들의 생산에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 스퍼터링은 전극들 또는 버스들의 생성과 같은 금속화를 위해 사용될 수 있다. 스퍼터링은 박막 트랜지스터(TFT)들의 생성을 위해, 뿐만 아니라, 인듐 주석 산화물(ITO; indium tin oxide) 층들의 생성을 위해 또한 사용될 수 있다. 스퍼터링은 박막 태양 전지들의 생산에서 또한 사용될 수 있다.

[0029] 본원에서 설명되는 실시예들 중 일부는 여러 층들을 사용한 대면적 기판들의 코팅을 위해, 예를 들면, 리튬 배터리 제조 또는 전기변색(electrochromic) 윈도우들을 위해 활용될 수 있다. 한 예로서, 대면적 기판 상에 복수의 박막 배터리들이 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 기판은 0.5 m² 이상의 기판 표면을 갖는 기판, 예를 들면, 약 0.67 m² 기판들(0.73 m×0.92 m)에 대응하는 GEN 4.5, 약 1.4 m² 기판들(1.1 m×1.3 m)에 대응하는 GEN 5, 약 4.29 m² 기판들(1.95 m×2.2 m)에 대응하는 GEN 7.5, 약 5.3 m² 기판들(2.16 m×2.46 m)에 대응하는 GEN 8, 또는 심지어, 약 9.0 m² 기판들(2.88 m×3.13 m)에 대응하는 GEN 10일 수 있다. GEN 11, GEN 12 및/또는 대응하는 기판 면적들과 같은 더 큰 세대들도 유사하게 구현될 수 있다.

[0030] 도 1 및 도 2는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 스퍼터 증착 소스(100)를 갖는 증착 장치(200)의 개략도들이다. 스퍼터 증착 소스(100)는 증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하도록 구성된다. 도 1은 제1 스퍼터 포지션(I)에 있는 스퍼터 증착 소스(100)를 도시하고, 도 2는 제2 스퍼터 포지션(II)에 있는 스퍼터 증착 소스(100)를 도시한다.

[0031] 스퍼터 증착 소스(100)는 어레이로 배열되는 복수의 캐소드들(120), 예를 들면, 4개 이상의 캐소드들, 8개 이상의 캐소드들, 12개 이상의 캐소드들, 또는 심지어 16개 이상의 캐소드들을 포함한다. 복수의 캐소드들(120)의 각각의 캐소드는 개개의 회전 축(A)을 중심으로 회전 가능할 수 있다. 게다가, 복수의 캐소드들(120)의 각각의 캐소드는 개개의 제1 스퍼터 타깃(111)을 위한 제1 타깃 지지 섹션(121) 및 개개의 제2 스퍼터 타깃(112)을 위한 제2 타깃 지지 섹션(122)을 갖는다.

[0032] "타깃 지지 섹션"은 스퍼터 타깃을 지지하도록 또는 유지하도록 구성된 캐소드의 섹션으로서 이해될 수 있다. 예를 들면, 스퍼터 타깃은 타깃 지지 섹션에 고정될 수 있거나 또는 다르게는 캐소드의 타깃 지지 섹션에 장착 또는 체결될 수 있고, 그 결과, 스퍼터 타깃은 개개의 회전 축(A)을 중심으로 캐소드와 함께 회전 가능하다. 따라서, 스퍼터 타깃 ― 캐소드에 의해 지지되고 캐소드와 접촉함 ― 은 스퍼터 타깃으로부터의 스퍼터링을 위해 캐소드 전위로 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 타깃 지지 섹션은, 편평한 스퍼터 타깃을 상부에 지지 및 장착하기 위한 편평한 지지 영역, 예를 들면, 캐소드의 백킹 벽(backing wall) 또는 백킹 플레이트(backing plate)를 포함한다. 예를 들면, 타깃 지지 섹션은, 상부에 스퍼터 타깃을 장착 및 유지하도록 구성된 금속 백킹 플레이트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스퍼터 타깃은, 예를 들면, 스퍼터 타깃을 타깃 지지 섹션의 부착 지점들 상에 장착하는 것에 의해, 연속적인 백킹 벽 없이 캐소드의 타깃 지지 섹션에 장착될 수 있고, 그 결과, 스퍼터 타깃은 전력 공급부에 연결된다. 특히, 스퍼터 타깃은 백킹 플레이트 없이 스퍼터링하도록 구성된 모놀리식(monolithic) 타깃일 수 있다.

[0033] 복수의 캐소드들 각각은 적어도 2개의 별개의 타깃 지지 섹션들, 즉 개개의 제1 스퍼터 타깃(111)을 지지하기 위한 제1 타깃 지지 섹션(121) 및 개개의 제2 스퍼터 타깃(112)을 지지하기 위한 제2 타깃 지지 섹션(122)을 포함한다. 따라서, 상이한 타깃 재료들로 만들어지는 2개의 별개의 스퍼터 타깃들이 복수의 캐소드들(120) 각각에 장착될 수 있다.

[0034] 스퍼터 증착 소스(100)는 도 1에서 도시되는 제1 스퍼터 포지션(I)과 도 2에서 도시되는 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 스위칭할 수 있다. 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 복수의 캐소드들(120)의 제2 타깃 지지 섹션들(122)이 아닌 제1 타깃 지지 섹션들(121)이 코팅 영역(105)을 향해 지향된다. 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 복수의 캐소드들(120)의 제1 타깃 지지 섹션들(121)이 아닌 제2 타깃 지지 섹션들(122)이 코팅 영역(105)을 향해 지향된다. 따라서, 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 기판(10)은 기판을 향해 지향되는 제1 스퍼터 타깃들로부터의 스퍼터링에 의해 코팅될 수 있고, 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 기판은 기판을 향해 지향되는 제2 스퍼터 타깃들로부터의 스퍼터링에 의해 코팅될 수 있다. 제1 스퍼터 타깃들이 제1 타깃 재료로 제조되고 제2 스퍼터 타깃들이 제1 타깃 재료와는 상이한 제2 타깃 재료로 제조되는 경우, 기판(10)은, 후속하여, 제1 스퍼터 포지션(I)과 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 스위칭하는 것에 의해 제1 및 제2 타깃 재료들로 코팅 영역에서 코팅될 수 있다. 제1과 제2 스퍼터 포지션들 사이를 반복적으로 스위칭하는 것에 의해, 제1 및 제2 타깃 재료들을 교대로 갖는 층들, 예를 들면, 4개 이상의 층들의 스택이 증착될 수 있다.

[0035] 제1 타깃 지지 섹션들(121)(상부에 유지되는 제1 스퍼터 타깃들(111)과 함께) 및 제2 타깃 지지 섹션들(122)(상부에 유지되는 제2 스퍼터 타깃(112)과 함께)은 제1 스퍼터 포지션(I)과 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 스위칭하는 것에 의해 포지션들을 스와핑할 수 있다. 따라서, 제1 스퍼터 포지션(I)에서 기판은 제1 스퍼터 타깃들로부터의 제1 타깃 재료로 코팅될 수 있고, 제2 스퍼터 포지션(II)에서 기판은 제2 스퍼터 타깃들로부터의 제2 타깃 재료로 코팅될 수 있다.

[0036] 도 1에서 묘사되는 바와 같이, 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 제1 타깃 지지 섹션들(121) 및 제1 스퍼터 타깃들(111)은 코팅 영역(105)을 향해 그리고 그 안에 배열되는 기판(10)을 향해 지향될 수 있다. 도 2에서 묘사되는 바와 같이, 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 제2 타깃 지지 섹션들(122) 및 제2 스퍼터 타깃들(112)은 코팅 영역(105)을 향해 그리고 그 안에 배열되는 기판(10)을 향해 지향될 수 있다.

[0037] 스퍼터 증착 소스(100)는 개개의 회전 축(A)을 중심으로 하는 복수의 캐소드들(120) 각각의 회전에 의해, 특히 180°의 각도만큼의 회전에 의해 제1 스퍼터 포지션(I)과 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 스위칭할 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 스퍼터 포지션들 사이에서의 스위칭을 위해, 복수의 캐소드들 각각은 180°만큼 회전될 수 있고, 그 결과, 캐소드들의 각각의 캐소드의 개개의 대향 측면이 코팅 영역(105)을 향해 지향된다. 캐소드들의 회전이 코팅 영역을 향해 지향되는 스퍼터 타깃들의 세트의 변화를 초래하기 때문에, 캐소드들은 본원에서 "플립플롭 캐소드들"로서 또한 지칭될 수 있다.

[0038] 스퍼터 타깃들의 신속한 변경을 획득하기 위해 2개 이상의 상이한 스퍼터 타깃들을 갖는 회전 가능 캐소드를 사용하려는 이전의 시도들이 있었다. 그러나, 그러한 시도들은 하나의 회전 가능한 캐소드에서 유지되는 타깃으로부터 스퍼터링되는 재료에 의해 코팅된 상대적으로 작은 기판들의 코팅으로 여전히 제한되었다. 그러나, 획득 가능한 층 균일성은 개선에 대한 여지를 남겼고 회전 가능한 캐소드는 회전을 가능하게 하기 위해 많은 공간을 필요로 하였다. 본 개시내용은 또 다른 루트를 고려한다: 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 복수의 "플립플롭 캐소드들"이 어레이로 나란히 배열되고, 그 결과, 많은 "플립플롭 캐소드들"은 동일한 코팅 영역 ― 여기서 기판이 제1 및 제2 스퍼터 포지션들 각각에 배열될 수 있음 ― 을 향해 동시에 지향된다. 따라서, 기판은 복수의 캐소드들(120)로부터 동시에 코팅될 수 있다.

[0039] 복수의 캐소드들 중 하나의 캐소드의 측방향 치수(lateral dimension)(L)는 상대적으로 작을 수 있지만, 그러나 전체 어레이의 폭(W)은 큰 폭을 갖는 기판들을 또한 코팅하기에 충분할 수 있다. 게다가, 각각의 캐소드의 작은 측방향 치수(L)는 제1 스퍼터 포지션(I)과 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 스위칭하기 위한 캐소드들의 쉽고 공간 절약적인 회전 가능성(rotatability)을 용이하게 한다.

[0040] 예를 들면, 제1 및 제2 타깃 지지 섹션들의 측방향 치수에 본질적으로 대응할 수 있는 캐소드들 중 하나의 측방향 치수(L)는 10 cm 이상 50 cm 이하, 특히 15 cm 이상 30 cm 이하일 수 있다. 복수의 캐소드들(120)에 의해 형성되는 어레이의 폭(W)은 1 m 이상 5 m 이하, 특히 1.5 m 이상 3 m 이하일 수 있다.

[0041] 어레이의 2개의 인접한 캐소드들 사이의 갭(D)은, 각각, 10 cm 이하일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 어레이의 2개의 인접한 캐소드들 사이의 갭(D)은, 각각, 1 cm 이상일 수 있다. 인접한 스퍼터 타깃들 사이의 갭들을 작게 유지하는 것에 의해 더욱 균일한 스퍼터 타깃 표면이 제공되기 때문에, 작은 갭은 코팅의 균일성을 개선하는 데 유익할 수 있다. 인접한 캐소드들 사이의 갭은 2개의 인접한 캐소드들 사이의 충돌의 위험 없이 캐소드들의 신뢰 가능한 회전 가능성을 가능하게 하는 데 유익할 수 있다. 2개의 인접한 캐소드들의 회전 축들(A) 사이의 거리는, 각각, 11 cm 이상 및/또는 60 cm 이하일 수 있다.

[0042] 일부 실시예들에서, 어레이로 매우 많은 "플립-플롭 캐소드들", 예를 들면, 4개 이상의 캐소드들, 8개 이상의 캐소드들, 12개 이상의 캐소드들, 또는 16개 이상의 캐소드들이 서로 옆에 배열될 수 있다.

[0043] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 캐소드들의 어레이는 선형 어레이일 수 있다. 선형 어레이에서, 복수의 캐소드들의 회전 축들(A)은, 도 1 및 도 2에서 개략적으로 묘사되는 바와 같이, 본질적으로 동일한 평면에 놓여 있다. 대안적으로, 캐소드들의 어레이는, 복수의 캐소드들의 회전 축들 사이의 연결 라인이 도 1의 단면 평면에서 약간 굴곡되게 보일 소위 "보우 어레이"일 수 있다. 특히, 보우 어레이에서, 어레이의 최외각 캐소드들은 어레이의 내부 캐소드들보다 기판에 더 가깝게 배열될 수 있으며, 이는 기판 에지들에서 층 두께의 균일성을 개선하는 데 도움이 될 수 있다.

[0044] 본원에서 설명되는 일부 실시예들에 따르면, 대면적 기판은, 후속하여, 스퍼터 증착 소스의 제1 스퍼터 포지션(I)과 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 스위칭하는 것에 의해 동일한 코팅 영역에서 상이한 스퍼터 재료들로 코팅될 수 있다. 따라서, 제1 타깃 재료의 증착 이후 기판을 다른 코팅 영역으로 이동시킬 필요가 없기 때문에, 스루풋이 증가될 수 있다. 스퍼터 증착 소스(100)는 초대형 기판들을 코팅하는 데 적합할 수 있는데, 왜냐하면, 복수의 캐소드들이 어레이에서 서로 옆에 배열되어, 복수의 캐소드들(120)로부터의 동시적 스퍼터링을 통해 큰 폭을 갖는 기판들의 균일한 코팅을 가능하게 하기 때문이다.

[0045] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 스퍼터 증착 소스(100)는 약 180°의 각도만큼의, 개개의 회전 축(A)을 중심으로 하는 복수의 캐소드들(120)의 각각의 캐소드의 회전에 의해 제1 스퍼터 포지션(I)과 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 스위칭 가능하다. 예를 들면, 복수의 캐소드들(120)의 각각의 캐소드는 개개의 회전 축(A)을 중심으로 개개의 캐소드의 제1 타깃 지지 섹션(121) 및 제2 타깃 지지 섹션(122)을 회전시키기 위한 드라이브를 가질 수 있다.

[0046] 복수의 캐소드들(120)은, 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 복수의 캐소드들의 제1 타깃 지지 섹션들(121)이 하나의 평면(X)에서 나란히 배열되도록, 그리고 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 복수의 캐소드들(120)의 제2 타깃 지지 섹션들(122)이 상기 하나의 평면(X)에서 나란히 배열되도록, 나란히 배열될 수 있다. 따라서, 제1 스퍼터 포지션(I)과 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 스위칭하는 것에 의해, 제2 스퍼터 타깃들(112) 및 제1 스퍼터 타깃들은(111)은 포지션들을 스와핑할 수 있고, 그 결과, 스퍼터링은 상당한 지연이 없이 연속적일 수 있는데, 왜냐하면, 새로운 정렬이 필요로 되지 않을 수 있기 때문이다. 또한, 보우 어레이에서, 스퍼터 포지션을 스위칭하는 것은 제1 스퍼터 타깃들 및 제2 스퍼터 타깃들의 포지션들의 교환에 대응할 수 있다.

[0047] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 복수의 캐소드들의 제1 타깃 지지 섹션들(121)은 적어도 0.3 m²의 스퍼터 표면적, 특히 적어도 0.5 m²의 스퍼터 표면적, 더욱 특별하게는 적어도 1 m²의 스퍼터 표면적을 갖는 개개의 제1 스퍼터 타깃(111)을 지지하도록 구성된다. 또한, 복수의 캐소드들의 제2 타깃 지지 섹션들(122)은 적어도 0.3 m²의 스퍼터 표면적, 특히 적어도 0.5 m²의 스퍼터 표면적, 더욱 특별하게는 적어도 1 m²의 스퍼터 표면적을 갖는 개개의 제2 스퍼터 타깃(112)을 지지하도록 구성될 수 있다. 이것은 대면적 기판들의 코팅을 허용한다.

[0048] 복수의 캐소드들(120)의 제1 타깃 지지 섹션들(121) 및 제2 타깃 지지 섹션들(122)은 1 m 이상, 특히 2 m 이상, 또는 심지어 4 m 이상의 수직 치수(즉, 도 1의 지면의 평면(paper plane)에 수직인 방향에서의 치수)를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 캐소드들(120)의 제1 타깃 지지 섹션들(121) 및 제2 타깃 지지 섹션들(122)은 10 cm 이상 및 40 cm 이하의 측방향 치수(L)(즉, 도 1에서 좌우 방향에서의 치수)를 가질 수 있다.

[0049] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 복수의 캐소드들(120)의 제1 타깃 지지 섹션들(121)은 편평한 것 및 직사각형 중 적어도 하나인 개개의 제1 스퍼터 타깃(111)을 지지하도록 구성되고, 복수의 캐소드들의 제2 타깃 지지 섹션들(122)은 편평한 것 및 직사각형 중 적어도 하나인 개개의 제2 스퍼터 타깃(122)을 지지하도록 구성된다.

[0050] 일부 구현들에서, 제1 스퍼터 타깃들은 제1 금속으로 제조될 수 있고, 제2 스퍼터 타깃들은 제1 금속과는 상이한 제2 금속으로 제조될 수 있다. 제1 금속 및 제2 금속은 알루미늄, 구리, 티타늄, 몰리브덴, 은, 또는 이들의 합금들 또는 혼합물들로 이루어지는 그룹의 임의의 금속을 포함할 수 있다.

[0051] 제1 타깃 지지 섹션(121) 및 제2 타깃 지지 섹션(122)은 복수의 캐소드들의 각각의 캐소드에서 대향하여(oppositely) 배열될 수 있다. 특히, 복수의 캐소드들(120)의 각각의 캐소드는 그 제1 측면에서 제1 타깃 지지 섹션(121)을 가질 수 있고, 제1 측면의 반대쪽의 그 제2 측면에서 제2 타깃 지지 섹션(122)을 가질 수 있다. 따라서, 제1 타깃 지지 섹션들(121) 및 제2 타깃 지지 섹션들(122)은 180°만큼의, 캐소드들 각각의 회전에 의해 포지션들을 스와핑할 수 있다. 각각의 캐소드가 2개보다 더 많은 스퍼터 타깃들을 지지하기 위한 2개보다 더 많은 타깃 지지 섹션들을 포함하는 경우, 2개의 스퍼터 포지션들 사이에서 스위칭하기 위한 회전 각도는, 캐소드당 스퍼터 타깃들의 수에 따라, 180°와는 상이할 수 있으며, 예를 들면, 120° 또는 90°일 수 있다.

[0052] 도 3은 복수의 캐소드들(120) 중 하나의 캐소드(300)를 단면도로 더욱 상세하게 도시한다. 어레이의 복수의 캐소드들(120)의 각각의 캐소드는 유사한 또는 대응하는 방식으로 구성될 수 있고, 그 결과, 다음의 설명들은 어레이의 다른 캐소드들에도 또한 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도 3의 좌측 부분은 제1 스퍼터 포지션(I)에 있는 캐소드(300)를 도시하고, 도 3의 우측 부분은 제2 스퍼터 포지션(II)에 있는 캐소드를 도시한다.

[0053] 도 3에서 묘사되는 바와 같이, 캐소드(300)는 회전 축(A)을 중심으로 하는 회전에 의해 제1 스퍼터 포지션(I)과 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 스위칭할 수 있다. 제1 스퍼터 포지션에서, 캐소드(300)의 제2 타깃 지지 섹션(122)이 아닌 제1 타깃 지지 섹션(121)이 코팅 영역(105)을 향해 지향되고, 제2 스퍼터 포지션에서, 캐소드(300)의 제1 타깃 지지 섹션(121)이 아닌 제2 타깃 지지 섹션(122)이 코팅 영역(105)을 향해 지향된다. 제1 타깃 지지 섹션(121) 및 제2 타깃 지지 섹션(122)은 캐소드(300)의 양 측면들에서 제공될 수 있다.

[0054] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 마그네트론 디바이스(130)가 캐소드(300)에서 제공된다. 스퍼터링은 마그네트론 스퍼터링으로서 수행될 수 있다. 마그네트론 디바이스(130)는 캐소드(300)의 전도성 캐소드 본체(140) 내부에 배열될 수 있다.

[0055] 마그네트론 스퍼터링은, 증착 레이트가 증가될 수 있다는 점에서 특히 유리하다. 마그네트론 디바이스(130)에 의해 생성되는 자기장 내에서 자유 전자들을 포획하기 위해, 스퍼터 타깃의 타깃 재료 후방에 마그네트론 디바이스(130)를 배열하는 것에 의해, 이들 전자들은 자기장 내에서 움직이도록 강제되고 탈출할 수 없다. 이것은 가스 분자들을 이온화하는 확률을 전형적으로 10의 몇 승배만큼 향상시킨다. 이것은, 결국에는, 증착 레이트를 상당히 증가시킨다. 마그네트론 디바이스(130)는 스퍼터링을 위해 사용될 스퍼터 타깃 후방에 배열될 수 있다.

[0056] 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 마그네트론 디바이스(130)는 제1 타깃 지지 섹션(121)을 향해 지향될 수 있고, 그 결과, 제1 스퍼터 타깃(111)과 기판 사이의 플라즈마는 제1 스퍼터 포지션(I)에서 마그네트론 디바이스(130)에 의해 영향을 받을 수 있다. 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 마그네트론 디바이스(130)는 제2 타깃 지지 섹션(122)을 향해 지향될 수 있고, 그 결과, 제2 스퍼터 타깃(112)과 기판 사이의 플라즈마는 제2 스퍼터 포지션(II)에서 마그네트론 디바이스(130)에 의해 영향을 받을 수 있다. 타깃 지지 섹션을 "향해 지향되는" 마그네트론 디바이스는, 예컨대 상기 타깃 지지 섹션에 의해 지지되는 스퍼터 타깃에서 또는 그 전방에서 플라즈마를 가두도록 배열되는 마그네트론 디바이스로서 이해될 수 있다. 구체적으로, 마그네트론 디바이스의 자석들은 개개의 타깃 지지 섹션을 향해 지향되는 자유 단부들을 가질 수 있다.

[0057] 따라서, 마그네트론 스퍼터는 제1 스퍼터 포지션(I)에서 제1 스퍼터 타깃으로부터 뿐만 아니라 제2 스퍼터 포지션(II)에서 제2 타깃으로부터 행해질 수 있다.

[0058] 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 마그네트론 디바이스(130)는 제2 타깃 지지 섹션(122)을 향해 지향되는 것이 아니라 제1 타깃 지지 섹션(121)을 향해 지향될 수 있고, 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 마그네트론 디바이스(130)는 제1 타깃 지지 섹션(121)을 향해 지향되는 것이 아니라 제2 타깃 지지 섹션(122)을 향해 지향될 수 있다. 마그네트론 디바이스(130)는, 스퍼터링이 제1 스퍼터 포지션에서 제1 스퍼터 타깃(111)으로부터 행해지는 것, 및 스퍼터링이 제2 스퍼터 포지션에서 제2 스퍼터 타깃(112)으로부터 행해지는 것을 보장할 수 있는데, 왜냐하면, 마그네트론 디바이스가 각각의 스퍼터 포지션에서의 플라즈마를 개개의 스퍼터 타깃 전방의 정확한 영역에서 가두기 때문이다. 스퍼터 포지션들 각각에서 스퍼터 타깃들 중 하나를 전력 공급부로부터 분리하는 것이 필요하지 않을 수 있는데, 왜냐하면, 스퍼터링이 스퍼터 포지션들 각각에서 정확한 스퍼터 타깃에서 행해지는 것을 마그네트론 디바이스(130)가 자동적으로 보장할 수 있기 때문이다.

[0059] 일부 실시예들에서, 마그네트론 디바이스(130)는 캐소드(300)에 배열될 수 있지만, 그러나, 캐소드와 함께 회전하지 않도록 구성될 수 있다. 특히, 캐소드(300)는 스퍼터 포지션들 사이에서 스위칭할 때 마그네트론 디바이스(130)를 기준으로 회전 가능할 수 있다. 예를 들면, 마그네트론 디바이스(130)는 캐소드에서 움직이지 않게 배열될 수 있고, 그 결과, 캐소드는 마그네트론 디바이스(130)가 움직이지 않는 상태로 유지되는 동안 회전 가능하다.

[0060] 일부 구현들에서, 각각의 캐소드(300)에서 단지 하나의 마그네트론 디바이스(130)만이 배열될 수 있다. 마그네트론 디바이스는 개개의 스퍼터 포지션과 연관되는 개개의 스퍼터 타깃에서 스퍼터 포지션들 둘 모두에서 플라즈마를 가두도록 구성될 수 있다. 마그네트론 디바이스(130)는, 각각의 스퍼터 포지션에서 개개의 "활성" 스퍼터 타깃으로 지향되는 것에 의해, 제1 및 제2 스퍼터 포지션들에서 정확한 스퍼터 방향을 보장하도록 구성될 수 있다.

[0061] 일부 구현들에서, 캐소드(300)는 마그네트론 디바이스(130)가 내부에 배열되는 전도성 캐소드 본체(140)를 포함할 수 있으며, 전도성 캐소드 본체(140)는 마그네트론 디바이스(130)에 대해 회전 가능하다. 전도성 캐소드 본체(140)는 그 제1 측면 상에서 제1 타깃 지지 섹션(121)을 그리고 그 제2 측면 상에서 제2 타깃 지지 섹션(122)을 가질 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 스퍼터 타깃들은 회전 축(A)을 중심으로 전도성 캐소드 본체(140)를 회전시키는 것에 의해 회전될 수 있다.

[0062] 일부 실시예들에 따르면, 캐소드(300)는 전도성 캐소드 본체(140)를 포함하며, 전도성 캐소드 본체(140)는, 제1 타깃 지지 섹션(121)을 제공하는 제1 편평한 벽(141), 제2 타깃 지지 섹션(122)을 제공하는 제2 편평한 벽(142), 및 제1 편평한 벽(141) 및 제2 편평한 벽(142)을 연결하는 2개의 측벽들(143)을 갖는다. 제2 편평한 벽(142)은 전도성 캐소드 본체에서 제1 편평한 벽(141) 반대쪽에 배열될 수 있고, 제1 편평한 벽(141) 및 제2 편평한 벽(142)은 서로 평행하게 배열될 수 있고, 그 결과, 제1 및 제2 스퍼터 타깃들은 본질적으로 평행한 방위에서 전도성 캐소드 본체의 대향하는 벽들에서 장착될 수 있다.

[0063] 2개의 측벽들(143)은 서로 평행할 수 있고 및/또는 본질적으로 제1 및 제2 편평한 벽들에 수직일 수 있다. 따라서, 캐소드(300)는 4개의 벽들에 의해 형성되는 직사각형 단면 형상을 갖는, 특히 4개의 벽들에 의해 형성되는 본질적으로 정사각형 단면 형상을 갖는 전도성 캐소드 본체(140)를 가질 수 있다. 전도성 캐소드 본체(140)의 이러한 형상은 제1과 제2 스퍼터 포지션들 사이의 스위칭을 위해 캐소드(300)의 빠르고 쉬운 회전을 용이하게 한다.

[0064] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 냉매, 예를 들면, 물을 위한 내부 공간이 전도성 캐소드 본체(140)의 제1 편평한 벽(141)과 제2 편평한 벽(142) 사이에서 형성된다. 예를 들면, 냉매를 위한 공간은 제1 편평한 벽(141), 제2 편평한 벽(142), 및 2개의 측벽들(143) 사이에서 형성될 수 있다. 따라서, 제1 스퍼터 타깃(111) 및 제2 스퍼터 타깃(112) 둘 모두는 캐소드(300)의 내부 공간을 통해 유동할 수 있는 냉매를 통해 냉각될 수 있다.

[0065] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일부 실시예들에서, 캐소드(300)는 제1 스퍼터 타깃(111)에 전력을 공급하도록 구성되고 제2 스퍼터 타깃(112)에 전력을 공급하도록 구성된 전력 공급부(150)에 연결된다. 특히, 특히 동일한 전기적 연결들을 통해 제1 및 제2 스퍼터 타깃 둘 모두에 전력을 공급하기 위해 하나의 단일의 전력 공급부가 제공될 수 있다.

[0066] 일부 실시예들에서, 전력 공급부(150)는 제1 스퍼터 포지션(I)에서 제1 스퍼터 타깃(111)에 연결 가능하고 제2 스퍼터 타깃(112)으로부터 분리 가능하며 제2 스퍼터 포지션(II)에서 제2 스퍼터 타깃(112)에 연결 가능하고 제1 스퍼터 타깃(111)으로부터 분리 가능하다. 예를 들면, 개개의 스퍼터 포지션에 따라, 전력 공급부(150)를 제1 스퍼터 타깃 및 제2 스퍼터 타깃에 선택적으로 연결하기 위한 스위치가 제공될 수 있다.

[0067] 다른 실시예들에서, 전력 공급부(150)는 제1 및 제2 스퍼터 포지션에서 제1 및 제2 스퍼터 타깃들 둘 모두에 연결될 수 있다. 다시 말하면, 제1 및 제2 스퍼터 타깃들 둘 모두는 제1 스퍼터 포지션에서 및/또는 제2 스퍼터 포지션에서 캐소드 전압에서 제공될 수 있다. 정확한 스퍼터 방향은, 제1 스퍼터 포지션에서 그리고 제2 스퍼터 포지션에서 코팅 영역(105)을 향해서만 향할 수 있는 마그네트론 디바이스(130)에 의해 자동적으로 제공될 수 있다.

[0068] 도 1로 돌아가서, 본원에서 설명되는 추가적인 양상에 따르면, 제1 층의 증착 이후 다른 코팅 영역으로의 기판의 움직임 없이 동일한 코팅 영역에서 상이한 재료들의 2개 이상의 층들을 사용한 기판(10)의 후속하는 코팅을 가능하게 하는 증착 장치(200)가 설명된다. 증착 장치(200)는 증착 챔버(101) 및 증착 챔버(101)에 배열되는 스퍼터 증착 소스(100)를 포함한다. 코팅될 기판(10)을 배열하기 위한 코팅 영역(105)은 스퍼터 증착 소스(100)의 제1 측면 상에서 제공된다. 스퍼터 증착 소스(100)는 본원에서 설명되는 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성되며 어레이로 나란히 배열되는 복수의 플립플롭 캐소드들을 포함할 수 있다.

[0069] 어레이의 2개의 인접한 캐소드들 사이의 갭(D)은, 각각, 10 cm 이하일 수 있고, 전체 어레이의 폭(W)은 1 m 이상, 또는 심지어 1.5 m 이상일 수 있다. 스퍼터 증착 소스(100)는, 예를 들면, 1 m 이상× 1 m 이상의 치수를 갖는 대면적 기판들을 코팅하도록 구성될 수 있다.

[0070] 일부 실시예들에서, 증착 장치는 본질적으로 수직 방위에서 기판(10)을 코팅하도록 구성될 수 있다. 중력 축과 기판의 주 표면 사이의 각도는 증착 동안 15° 이하, 특히 5° 이하일 수 있다. 특히, 제1 타깃 지지 섹션들(121) 및 제2 타깃 지지 섹션들(122)은 본질적으로 수직 방위에서 제1 스퍼터 타깃들(111) 및 제2 스퍼터 타깃들(112)을 지지하도록 구성될 수 있고, 및/또는 복수의 캐소드들은 본질적으로 수직으로 연장되는 개개의 회전 축(A)을 중심으로 회전 가능할 수 있다.

[0071] 일부 실시예들에서, 스퍼터 증착 소스는 직류(DC; direct current) 스퍼터링을 위해 구성될 수 있다.

[0072] 본원에서 설명되는 다른 양상에 따르면, 스퍼터 증착 소스를 이용하여 기판을 코팅하는 방법이 제공된다. 스퍼터 증착 소스는 본원에서 설명되는 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성될 수 있고 어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들을 포함하며, 복수의 캐소드들의 각각의 캐소드는 제1 타깃 재료로 제조되는 개개의 제1 스퍼터 타깃 및 제2 타깃 재료로 제조되는 개개의 제2 스퍼터 타깃을 구비한다. 제1 스퍼터 타깃 및 제2 스퍼터 타깃은 편평한 타깃들일 수 있다.

[0073] 방법은 도 4의 흐름도에서 예시되어 있고 다음과 같이 행해진다: 먼저 코팅될 기판이 증착 챔버의 코팅 영역에 배열된다.

[0074] 박스(410)에서, 기판은, 스퍼터 증착 소스가 제1 스퍼터 포지션(I)에 있는 동안, 복수의 캐소드들의 제1 스퍼터 타깃들로부터의 제1 타깃 재료로 코팅된다.

[0075] 박스(420)에서, 스퍼터 증착 소스는, 특히 복수의 캐소드들을 예를 들면, 180°의 각도만큼 회전시키는 것에 의해, 제1 스퍼터 포지션(I)으로부터 제2 스퍼터 포지션(II)으로 스위칭한다.

[0076] 박스(430)에서, 기판(10), 또는 후속하는 기판은 코팅 영역에서 제2 스퍼터 타깃들로부터의 제2 타깃 재료로 코팅된다.

[0077] 제1 스퍼터 재료와 제2 스퍼터 재료는 상이한 금속들일 수 있다.

[0078] 일부 실시예들에서, 기판은 제1 타깃 재료들을 사용한 코팅 이후 이동되는 것이 아니라, 제2 타깃 재료가 기판 상에 증착될 때까지, 코팅 영역에서 제자리에서 유지된다.

[0079] 일부 실시예들에서, 기판은 코팅 동안 움직이지 않는 상태로 유지된다. 구체적으로, 기판은 정적 스퍼터링에 의해, 특히 정적 DC 스퍼터링에 의해 코팅될 수 있다.

[0080] 기판은 코팅 동안 본질적으로 수직 방위를 가질 수 있다.

[0081] 일부 구현들에서, 스퍼터링은 DC 스퍼터링일 수 있다.

[0082] 기판은 대면적 기판일 수 있다. 예를 들면, 기판은 1 m² 이상, 특히 5 m² 이상의 표면적을 가질 수 있다.

[0083] 복수의 캐소드들은 선형 어레이로 또는 보우 어레이로 배열되는 4개 이상의 캐소드들을 포함할 수 있다.

[0084] 일부 실시예들에서, 박스(420)에서 제1과 제2 스퍼터 포지션들 사이에서 스위칭하는 것은, 예를 들면, 180°의 각도만큼, 개개의 회전 축(A)을 중심으로 복수의 캐소드들을 회전시키는 것을 포함할 수 있다. 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 제1 스퍼터 타깃들만이 코팅 영역을 향해 지향될 수 있고, 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 제2 스퍼터 타깃들만이 코팅 영역을 향해 지향될 수 있다.

[0085] 일부 실시예들에서, 복수의 캐소드들 중 적어도 하나의 캐소드는 적어도 하나의 캐소드의 캐소드 본체 내부에 배열될 수 있는 마그네트론 디바이스를 구비한다. 박스(420)에서의 스위칭을 위해, 적어도 하나의 캐소드의 제1 스퍼터 타깃 및 제2 스퍼터 타깃은 마그네트론 디바이스를 기준으로 회전된다. 특히, 마그네트론 디바이스는 회전 동안 움직이지 않는 상태를 유지할 수 있다.

[0086] 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 복수의 캐소드들 중 적어도 하나의 캐소드의 제1 스퍼터 타깃은 하나의 전력 공급부에 의해 전력을 공급받을 수 있고, 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 적어도 하나의 캐소드의 제2 스퍼터 타깃은 동일한 전력 공급부에 의해, 특히 동일한 전력 커넥터를 통해 전력을 공급받을 수 있다. 옵션 사항으로, 스퍼터 방향은 캐소드 내부의 마그네트론 디바이스(130)의 방향에 의해 정의될 수 있고, 한편 스퍼터 타깃들 둘 모두는 스퍼터링 동안 전력을 공급받을 수 있다.

[0087] 따라서, 복수의 캐소드들의 각각의 캐소드는 하나의 단일의 전력 공급부에 의해 전력을 공급받을 수 있고, 그 결과, 전력 공급들의 하나의 세트가 스퍼터 타깃들의 두 세트들, 즉 제1 스퍼터 타깃들 및 제2 스퍼터 타깃들 둘 모두에 전력을 공급하기에 충분할 수 있다.

[0088] 게다가, 복수의 캐소드들의 각각의 캐소드는 하나의 단일의 마그네트론 디바이스를 구비할 수 있고, 그 결과, 마그네트론 디바이스들의 하나의 세트가 스퍼터 타깃들의 2개의 세트들로부터, 즉 제1 스퍼터 타깃들 및 제2 스퍼터 타깃들 둘 모두로부터의 마그네트론 스퍼터링을 가능하게 하기에 충분할 수 있다. 비용들이 절감될 수 있으며 소형이며 공간 절약적인 스퍼터 증착 소스가 제공될 수 있다.

[0089] 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 스퍼터 증착 소스의 스퍼터 포지션들 사이에서 스위칭하는 것에 의해 상이한 재료들의 적어도 2개의 층들이 기판 상에 증착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개보다 더 많은 층들을 포함하는 다층 스택이 기판 상에 증착된다. 예를 들면, 제1 스퍼터 포지션(I)과 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 여러 번 스위칭하는 것에 의해 스퍼터 증착 소스에 의해 제1 타깃 재료 및 제2 타깃 재료의 교대하는 층들을 포함하는 다층 스택이 기판 상에 증착될 수 있다.

[0090] 스퍼터 타깃들은 다음의 것을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료로 제조될 수 있거나 또는 그 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있다: 알루미늄, 실리콘, 탄탈룸, 몰리브덴, 니오븀, 티타늄, 인듐, 갈륨, 아연, 주석, 은 및 구리. 특히, 타깃 재료들은 인듐, 갈륨 및 아연을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 스퍼터 타깃들은 상기 언급된 재료들의 일부 또는 혼합물을 포함할 수 있다.

[0091] 상기의 실시예들에서 설명되는 캐소드들이 2개의 스퍼터 타깃들을 위한 2개의 타깃 지지 섹션들을 포함하지만, 본 개시내용의 실시예들은 이것으로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 각각의 캐소드는, 예를 들면, 상이한 타깃 재료들의 3개, 4개 또는 그 이상의 스퍼터 타깃들을 지지하기 위한 3개, 4개 또는 그 이상의 타깃 지지 섹션들을 가질 수 있다. 예를 들면, 전도성 캐소드 본체의 4개의 벽들 각각에서 스퍼터 지지 섹션이 제공될 수 있다. 후자의 경우에, 스퍼터 증착 소스는, 예를 들면, 360°/n의 개개의 각도만큼의, 캐소드들의 회전에 의해 3개, 4개 또는 그 이상의 스퍼터 포지션들 사이에서 스위칭할 수 있으며, 여기서 n은 캐소드들 각각에서 제공되는 스퍼터 타깃들의 수이다.

[0092] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims

증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(sputter deposition source)(100)로서,
어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들(120)을 포함하고,
상기 복수의 캐소드들의 각각의 캐소드는 회전 가능하고, 개개의 제1 스퍼터 타깃(111)을 위한 제1 타깃 지지 섹션(121) 및 개개의 제2 스퍼터 타깃(112)을 위한 제2 타깃 지지 섹션(122)을 갖는,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제1 항에 있어서,
제1 스퍼터 포지션(I)에서, 상기 복수의 캐소드들의 제2 타깃 지지 섹션들(122)이 아닌 제1 타깃 지지 섹션들(121)이 상기 코팅 영역(105)을 향해 지향되고,
제2 스퍼터 포지션(II)에서, 상기 복수의 캐소드들의 제1 타깃 지지 섹션들(121)이 아닌 제2 타깃 지지 섹션들(122)이 상기 코팅 영역(105)을 향해 지향되는,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제2 항에 있어서,
상기 스퍼터 증착 소스는 약 180°의 각도만큼의, 개개의 회전 축(A)을 중심으로 하는 상기 복수의 캐소드들(120)의 각각의 캐소드의 회전에 의해 상기 제1 스퍼터 포지션(I)과 상기 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 스위칭 가능한,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제2 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 복수의 캐소드들(120)은, 상기 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 상기 복수의 캐소드들의 제1 타깃 지지 섹션들(121)이 평면(X)에서 나란히 배열되도록, 그리고 상기 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 상기 복수의 캐소드들의 제2 타깃 지지 섹션들(122)이 상기 평면(X)에서 나란히 배열되도록, 나란히 배열되는,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 캐소드들(120)은 4개 이상의 캐소드들을 포함하고, 상기 복수의 캐소드들(120)의 제1 타깃 지지 섹션들(121)은 적어도 0.3 m²의 스퍼터 표면적을 갖는 개개의 제1 스퍼터 타깃을 지지하도록 구성되고, 상기 복수의 캐소드들의 제2 타깃 지지 섹션들(122)은 적어도 0.3 m²의 스퍼터 표면적을 갖는 개개의 제2 스퍼터 타깃을 지지하도록 구성되는,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 캐소드들의 제1 타깃 지지 섹션들(121)은 편평한 것 및 직사각형 중 적어도 하나인 개개의 제1 스퍼터 타깃(111)을 지지하도록 구성되고, 상기 복수의 캐소드들의 제2 타깃 지지 섹션들(122)은 편평한 것 및 직사각형 중 적어도 하나인 개개의 제2 스퍼터 타깃(122)을 지지하도록 구성되는,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 타깃 지지 섹션(121) 및 상기 제2 타깃 지지 섹션(122)은 상기 복수의 캐소드들(120)의 각각의 캐소드에서 대향하여(oppositely) 배열되는,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
마그네트론 디바이스(130)가 상기 복수의 캐소드들(120) 중 적어도 하나의 캐소드에 제공되고, 상기 마그네트론 디바이스(130)는, 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 상기 적어도 하나의 캐소드의 제2 타깃 지지 섹션(122)을 향해 지향되는 것이 아니라 제1 타깃 지지 섹션(121)을 향해 지향되고, 그리고 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 상기 적어도 하나의 캐소드의 제1 타깃 지지 섹션(121)을 향해 지향되는 것이 아니라 제2 타깃 지지 섹션(122)을 향해 지향되는,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 캐소드들(120) 중 적어도 하나의 캐소드는, 내부에 마그네트론 디바이스(130)가 배열되는 전도성 캐소드 본체(140)를 포함하고, 상기 전도성 캐소드 본체(140)는 상기 마그네트론 디바이스(130)에 대해 회전 가능하고, 특히 상기 전도성 캐소드 본체(140)는 상기 마그네트론 디바이스(130)가 움직이지 않는 상태로 유지되는 동안 회전 가능한,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 캐소드들(120) 중 적어도 하나의 캐소드는, 상기 개개의 제1 스퍼터 타깃(111) 및 상기 개개의 제2 스퍼터 타깃(112)에 전력을 공급하도록 구성된 하나의 전력 공급부(150)에 연결되는,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 캐소드들(120) 중 적어도 하나의 캐소드는 전도성 캐소드 본체(140)를 포함하며,
상기 전도성 캐소드 본체(140)는, 상기 제1 타깃 지지 섹션(121)을 제공하는 제1 편평한 벽(141), 상기 제1 편평한 벽에 대향하며 상기 제1 편평한 벽에 평행하고 상기 제2 타깃 지지 섹션(122)을 제공하는 제2 편평한 벽(142), 및 상기 제1 편평한 벽(141) 및 상기 제2 편평한 벽(142)을 연결하는 2개의 측벽들(143)을 갖는,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제11 항에 있어서,
상기 제1 편평한 벽(141), 상기 제2 편평한 벽(142), 및 상기 2개의 측벽들(143) 사이에 냉매를 위한 내부 공간이 형성되는,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 어레이는 선형 어레이 또는 보우 어레이(bow array)이고, 상기 복수의 캐소드들 중 2개의 인접한 캐소드들 사이의 갭(D)은, 각각, 10 cm 이하인,
증착 챔버(101)의 코팅 영역(105)에서 기판(10)을 코팅하기 위한 스퍼터 증착 소스(100).
증착 장치(200)로서,
증착 챔버(101);
상기 증착 챔버에 배열되는, 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항의 스퍼터 증착 소스(100); 및
코팅될 기판을 내부에 배열하기 위한, 상기 스퍼터 증착 소스(100)의 제1 측면 상의 코팅 영역(105)을 포함하는,
증착 장치(200).
어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들(120)을 포함하는 스퍼터 증착 소스를 이용하여 기판(10)을 코팅하는 방법으로서,
상기 복수의 캐소드들(120)의 각각의 캐소드는 제1 타깃 재료로 제조되는 개개의 제1 스퍼터 타깃(111) 및 제2 타깃 재료로 제조되는 개개의 제2 스퍼터 타깃(112)을 구비하고,
상기 방법은,
증착 챔버의 코팅 영역에 상기 기판을 배열하는 단계;
제1 스퍼터 포지션(I)에서, 제1 스퍼터 타깃들로부터의 상기 제1 타깃 재료로 상기 기판을 코팅하는 단계;
상기 복수의 캐소드들을 회전시키는 것에 의해 상기 제1 스퍼터 포지션(I)으로부터 제2 스퍼터 포지션(II)으로 스위칭하는 단계; 및
상기 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 제2 스퍼터 타깃들로부터의 상기 제2 타깃 재료로 상기 기판 또는 후속하는 기판을 코팅하는 단계를 포함하는,
어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들(120)을 포함하는 스퍼터 증착 소스를 이용하여 기판(10)을 코팅하는 방법.
제15 항에 있어서,
상기 복수의 캐소드들은, 상기 제1 스퍼터 타깃들이 상기 코팅 영역을 향해 지향되는 상기 제1 스퍼터 포지션(I)과 상기 제2 스퍼터 타깃들이 상기 코팅 영역을 향해 지향되는 상기 제2 스퍼터 포지션(II) 사이에서 스위칭하기 위해, 개개의 회전 축(A)을 중심으로 180°의 각도만큼 회전되는,
어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들(120)을 포함하는 스퍼터 증착 소스를 이용하여 기판(10)을 코팅하는 방법.
제15 항 또는 제16 항에 있어서,
상기 복수의 캐소드들 중 적어도 하나의 캐소드는 마그네트론 디바이스를 포함하고, 상기 적어도 하나의 캐소드의 제1 스퍼터 타깃 및 제2 스퍼터 타깃은 스위칭 동안 상기 마그네트론 디바이스를 기준으로 회전되는,
어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들(120)을 포함하는 스퍼터 증착 소스를 이용하여 기판(10)을 코팅하는 방법.
제15 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 스퍼터 포지션(I)에서, 상기 복수의 캐소드들 중 적어도 하나의 캐소드의 제1 스퍼터 타깃은 하나의 전력 공급부에 의해 전력을 공급받고, 상기 제2 스퍼터 포지션(II)에서, 상기 적어도 하나의 캐소드의 제2 스퍼터 타깃은 상기 하나의 전력 공급부에 의해 전력을 공급받는,
어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들(120)을 포함하는 스퍼터 증착 소스를 이용하여 기판(10)을 코팅하는 방법.
제15 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 대면적 기판인,
어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들(120)을 포함하는 스퍼터 증착 소스를 이용하여 기판(10)을 코팅하는 방법.
제15 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 1 m² 이상의 표면적을 가지며, 상기 복수의 캐소드들은 선형 어레이 또는 보우 어레이로 배열되는 4개 이상의 캐소드들을 포함하는,
어레이로 나란히 배열되는 복수의 캐소드들(120)을 포함하는 스퍼터 증착 소스를 이용하여 기판(10)을 코팅하는 방법.