KR100838045B1

KR100838045B1 - 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치

Info

Publication number: KR100838045B1
Application number: KR1020070121969A
Authority: KR
Inventors: 심문식; 안중환
Original assignee: 심문식
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2008-06-12
Also published as: WO2009069891A1; US20100264022A1

Abstract

본 발명은 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 광학박막에 있어 챔버벽(Chamber wall)에 금속 타켓(Nb, Si)설치하고 광학박막 특성을 향상시키기 위한 이온소스건을 포함하고, 챔버 중앙의 원통형 지그에 기판을 설치하여 챔버 내부 온도가 60℃ ±5℃에서 고품질 광학박막을 증착시킬 수 있는 산화박막 증착장치에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 상기 산화박막 증착장치는 내부에 기판 홀더 드럼이 구비된 챔버와; 상기 기판 홀더 드럼에 장착되는 기판과; 상기 챔버의 양 외벽에 설치되고, 상기 기판에 금속박막을 증착하기 위한 금속타켓; 및 상기 챔버에 설치되고, 상기 금속박막을 산화시키기 위한 산소이온을 발생하는 이온소스건;을 포함하는 산화박막 증착장치에 있어서, 상기 이온소스건은 이온건 외음극 및 이온건 내음극을 형성하되, 상기 이온건 외음극과 이온건 내음극 사이에 형성되는 내부 공간에 양극(anode)을 형성하고, 상기 양극 측에 자석을 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

스퍼터링, 이온빔, 증착, 산화박막, 챔버, 이온소스건

Description

스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치{Sputtering and Ion beam Deposition}

일반적으로, 광학박막 증착은 진공 중에서 열 저항 방법이나 전자총에 의한 방법으로 증착하고자 하는 물질을 녹여서 기판 위에 증착시킨다. 낮은 기판 온도의 비평형 상태에서 증착하는 박막의 구조는 빈 공간 (Void)을 포함하는 기둥구조(Columnar structure)를 가지고 있으며, 이로 인해 박막의 빈 공간을 제외한 기둥부분의 체적과 박막의 빈 공간과 기둥부분을 합한 제적의 비로 정의되는 조밀도(Packing Density)는 벌크(Bulk) 상태인 1보다 현저히 낮은 값을 가지게 된다.

이러한 구조를 가진 박막이 진공 중에서 코팅된 후 대기 중 노출되면 박막의 빈 공간이 대기의 수분을 흡수하여 박막의 굴절률이 변하고 경도와 접착력이 감소 하며, 특정파장 영역에서 흡수밴드가 생기기도 하고 시간이 지남에 따라 광학적 두께가 변하여 파장영역이 이동하는 단점이 있다.

또한 박막의 굴절률 분포가 불균일하고 결정구조가 비등방성인 경우가 많아 다층박막 설계 시 가정하는 균일하고 등방인 박막과는 많은 차이가 보이게 된다.

한편, 종래 스퍼터링(sputtering)에서 이온 소스 없이 산화 박막 증착할 경우, 일반적으로 금속타켓 근방에 산소반응가스를 주입하여 증착하는데 이는 금속타켓의 산화로 인한 증착속도(rate)감소, 타켓의 아크(arc)발생, 두께 정밀제어 어려움, 제품의 온도상승 등의 문제점이 있었다.

따라서, 스퍼터링(sputtering)에서는 조밀도 높은 금속(Metal) 박막을 증착하고, 이온 빔으로 산소반응가스를 공급하여 산화박막을 제작하는 방법이 고품질의 광학박막을 제조하는데 필요하다.

Society of vacuum coaters vol 43(2000), vol 42(1999) 저널에서는 크로스 드립트 이온 소스(closed drift ion sources)로 DLC 코팅(diamond like carbon), 플라스틱 코팅, 광학(optical) 코팅에 적용할 수 있다고 개시하고 있다.

그러나, 상기 동 저널 vol 23(2001)에서는 실제 광학박막 제작시 기판에 양 이온(positive ion)과잉으로 기판에서 아크 발생으로 제품 품질에 큰 영향을 주어 산화박막 증착이 어려움을 나타내고 있다.

또한, 1993년 7월 6일자로 미국특허에 등록된 '평면과 비평면에 광학박막증착(process for deposition optical films on both plannar and non-planar substrates)에서 광학박막을 Ta205/Si0₂으로 다층박막 제조에 대해서 설명하고 있다.

그러나, 이와 같은 방법은 스퍼터링 챔버에 별도로 양극(anode)이 없고, 챔버가 양극 역할을 하므로 다층산화박막 증착시 양극(anode)이 없어지는 현상이 발생하여 플라즈마가 불안정하다. 또한, 이온소스건(ion source gun) 플라즈마 밀도를 증가시키는 자석과 이온소스건의 양극(anode)이 분리되어 전기장(E-field)이 아래 위로 분산되어 효율이 감소되며, 이는 보다 많은 산소 반응가스가 필요한 단점이 있고, 양극(anode)이 노출되어 있어 다층박막증착시 오염이 쉽게 되어 플라즈마가 불안정하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 스퍼터링에서 산화박막증착을 함에 있어서, 산화타켓을 사용하는 경우도 있는데, 이는 타켓가격 및 타켓에서의 온도 상승으로 대형화가 불가능하여 증착 장비 비용이 커지는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 다층 광학박막 증착시 상온의 증착온도를 유지하며, 높은 증착속도를 가지며, 또한 타켓의 아크 발생이 없고, 두께 정밀제어를 위하여 추가된 장치 없이 고효율 이온소스건을 이용하여 고품질의 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상기 산화박막 증착장치는 내부에 기판 홀더 드럼이 구비된 챔버와; 상기 기판 홀더 드럼에 장착되는 기판과; 상기 챔버의 양 외벽에 설치되고, 상기 기판에 금속박막을 증착하기 위한 금속타켓; 및 상기 챔버에 설치되고, 상기 금속박막을 산화시키기 위한 산소이온을 발생하는 이온소스건;을 포함하는 산화박막 증착장치에 있어서, 상기 이온소스건은 이온건 외음극 및 이온건 내음극을 형성하되, 상기 이온건 외음극과 이온건 내음극 사이에 형성되는 내부 공간에 양극(anode)을 형성하고, 상기 양극 측에 자석을 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 이온소스건은 상기 양극 내부에 상기 자석이 위치하여 양극을 형성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 이온소스건은 상기 자석 위에 이격되게 절연체를 설치하고, 상기 절연체 위에 양극을 형성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

좀더 바람직하게는, 상기 이온소스건은 상기 자석의 상부면과 이온건 외음극의 끝 단면 및 상기 자석의 상부면과 이온건 내음극의 끝 단면이 이루는 각도가 각각 45°±10°를 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 좀더 바람직하게는, 상기 이온소스건은 상기 이온건 내/외음극의 끝 단면 중심부와 상기 양극의 상부면 사이의 수직 거리는 각각 10±8mm를 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 좀더 바람직하게는, 상기 이온소스건은 상기 이온건 내/외음극의 끝 단면 중심부와 상기 자석의 상부면 사이의 수직 거리는 각각 15±8mm를 유지하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기와 같은 본 발명에 따른 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치는 산화박막 증착장치에 의하면, 높은 증착속도 증가를 가져오며, 금속타켓 의 산화로 인한 아크(arc) 발생을 줄일 수 있으며, 금속타켓의 음극전위(cathode votage)안정으로 두께 정밀제어가 가능한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치에 대해 상세히 설명하고자 한다.

첨부 도면 중, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 산화박막 증착장치의 개략도로서, 이를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 산화박막 증착장치는 내부에 기판 홀더 드럼(7)이 구비된 챔버(1)와, 상기 기판 홀더 드럼(7)에 장착되는 기판(미도시)과, 상기 챔버(1)의 양 외벽에 설치되어 기판에 금속박막(Nb 또는 Si)을 증착하기 위한 금속타켓(2, 6), 및 상기 챔버(1)에 설치되어 상기 금속타켓(2,6)을 산화시키기 위한 산소이온을 발생하는 이온소스건(4)을 포함하여 구성된다.

그리고, 도 1에서 펌프(3)는 챔버(1)에서 금속타켓(2, 6)과 이온소스건(4) 사이에서 진공을 유지하기 위한 것이며, 도면 부호 8은 챔버 도어를 나타낸다. 또한, 도면 부호 9는 크리스탈 두께 모니터로서, 이는 박막증착 두께를 제어하기 위한 장치이다. 이 크리스탈 두께 모니터(9)를 통해 증착되는 박막의 두께를 모니터링하게 되고 이를 통해 원하는 증착 두께를 제어하게 된다.

본 발명에 따른 산화박막 증착장치는 금속타켓(2, 6)에서 금속박막(Nb or Si)을 기판에 증착하는 장치이며, 이는 기판 홀더 드럼(7)에 장착된 기판이 회전하여 금속박막(Nb 또는 Si)이 이온소스로 오면 이온소스건(4)은 산소이온을 발생시켜 금속박막(Nb 또는 Si)을 산화시키게 되는데, 이때 이온소스건(4)의 효율을 높여 산소양을 적게 공급하는 것이 금속타켓(Metal target, 2, 6)의 산화를 방지하여 여러 가지 문제점을 방지하게 된다.

첨부 도면 중, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 금속타켓의 상세도로서, 이는 스퍼터링 음극(cathode)으로 양극(10, 15)과, 금속타켓 외벽커버(11)와, 금속타켓 고정커버(12)와, 금속타켓(13), 및 타켓전력(14)인 A.C POWER 40KHZ로 구성된다. 도 2에서의 상기 금속타켓(13)은 도 1의 금속타켓(2, 6)을 나타낸다.

여기서, 타켓전력(14)인 A.C POWER 40KHZ는 싸인파(sine wave)을 발생시켜 금속타켓(13)의 양측에 있는 타켓양극(10, 15)과 금속타켓(13)에 전원을 공급하는데, 처음에는 타켓양극(10)과 금속타켓(13)에서 플라즈마를 형성하게 하고, 다음에는 타켓양극(15)과 금속타켓(13)에서 플라즈마를 일으키도록 전원을 공급한다.

이는 금속타켓(13)이 산소반응가스와 결합하여 산화막을 형성하였을 경우, 산화막에 이온 축척에 의한 플라즈마가 불안정하지 않도록 방지하여 주는 역할을 한다.

첨부 도면 중, 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이온소스건의 상세도이다.

상기 도면을 참조하면, 이온소스건(4, 도 1참조)은 외벽(17)과, 이 외벽(17)의 아랫부분을 지지하는 지지판(20)과, 외벽(17) 내측의 이온건 외음극(24)과, 대칭되는 이온건 외음극(24)과 이온건 외음극(24) 사이에 형성되는 이온건 내음극(23)과, 이온건 외음극(24)의 내측에 형성되는 내벽(22)과, 이온건 외음극(24)과 이온건 내음극(23) 사이에 형성되는 내부공간의 바닥면에 구비되는 절연체(19)와, 이 절연체(19) 위의 내부에 자석(16)을 포함하는 양극(18,anode)으로 구성된다. 그 리고, 산소반응가스의 주입을 위한 가스주입구(21)가 형성되어 있다.

여기서, 산소반응가스를 양극(anode)(18)과 두 음극(cathode)(23, 24)사이에 주입하여 양극(anode)(18) 측에서 플라즈마를 일으키며, 양극(18) 속에 있는 자석(16)은 양극과 음극 사이에서 강한 자기장을 형성하여 플라즈마의 밀도를 증가시키게 된다. 또한, 자석(16)은 양극(18)의 전위(anode voltage)상승을 억제하여 기판(substrate)의 양이온 축척으로 인한 아크(arc) 발생을 방지할 수 있다.

한편, 자석(magnetic)(16) 두 개를 사용하여 회로를 만들어 자기장을 증가시켜 이온건 효율을 증가시키고, 양극(anode)의 노출이 최소화되도록 하여 다층박막증착시 오염을 줄일 수 있다.

여기서, 상기 이온건 외음극(24)과 이온건 내음극(inner cathode)(23)은 자석(16)과 이루는 각도가 각각 45℃±10℃를 유지하는 것이 바람직하다.

다음의 표 1과 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도 3의 이온소스건에서 양극전류(anode current)변화에 따른 에너지(eV)를 나타낸다. 측정은 페러데이컵(faraday cup)(5, 도 1참고)으로 하였으며, 이온소스건(4, 도 1참고)과 페러데이컵(5, 도 1참고)까지 거리는 100mm이다. 그리고, 공정압력은 2*10^-3torr Ar=220sccm을 이온소스건에 주입하였다.

이온건 양극전류(Ion Gun anode current, A)	에너지(eV)
3	30
4	30
5	35
9	42
7	47
8	49
9	48
10	56
11	58

도 6을 참조하면, 이온건 양극전류(anode current)가 3A일 경우 30eV를 나타내고 있으며, 이온건 양극전류(anode current)가 7A이상일 경우 47eV을 나타내고 있다. 여기서 이온건 양극전류(anode current)가 크게 상승하여도 에너지(eV)는 60eV 이하를 나타내고 있음을 알 수 있다.

다음의 표 2와 도 7는 이온소스건 양극전류(anode current)변화에 따른 이온소스건 양극전위(anode voltage)변화 및 이온밀도를 나타낸다.

이온건양극전류(Ion Gun anode current, A)	이온건양극전압(Ion Gun anode Voltage(V)	이온밀도(Density)
3	82	1.59
4	85	1.8
5	85	2.1
6	89	2.38
7	91	2.61
8	91	3.1
9	90	3.17
10	90	3.4
11	94	3.69

도 6에서와 같이, 이온소스건과 페러데이컵까지 거리는 100mm이고 공정압력은 2*10^-3torr , 이온소스건에 Ar=220sccm을 주입하였다. 이온건 양극전류가 3A일 경우, 이온소스건의 양극전위 82V, 이온 밀도1.5mA이고, 이온건 양극전류가 7A일 경우, 이온소스건 양극전위 91V, 이온밀도 2.61mA를 나타내고 있다.

여기서, 이온건 양극전류(anode current)가 증가할수록 이온밀도(density)가 크게 증가하는 것을 알 수 있다. 그러나 이온소스건의 양극전류(anode current)변화에 따른 이온건 양극전위(anode voltage)가 상승폭이 크지 않고, 양극전위(anode voltage)가 100V미만을 나타내고 있다. 이는 기판에 이온 과잉으로 인한 아크(arc)발생을 방지할 수 있다.

첨부 도면 중, 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이온소스건의 상세도이다. 이를 참고하면, 이온소스건의 자석(16) 위에 도체를 접촉시켜 양극(18)을 형성하는 구조를 갖고 있다.

실험조건은 표 2에서와 같은 동일한 조건 (공정압력 2*10^-3torr,Ar=220sccm)실험결과, 이온소스건의 양극(anode)전위와, 이온밀도는 같은 결과를 나타내었다.이는 자기장 세기가 변화가 없어 동일한 결과를 나타내고 있다.

첨부 도면 중, 도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 이온소스건의 상세도이다. 이를 참고하면, 이온소스건 자석(16) 위에 이격되게 절연체(25)를 설치하고, 상기 절연체(25) 위에 양극(18)을 형성하는 구조를 갖고 있다. 도면 부호 19는 양극(18)과 음극(23, 24)을 전기적으로 분리시키는 절연체이다.

다음의 표 3 및 도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 이온소스건의 양극전류(anode current)변화에 따른 이온밀도(density) 특성을 나타낸 그래프이고, 이는 이온건 자석(16) 위에 이온건 양극(18)을 1mm 절연체(25)를 넣어 분리하여 실험한 결과를 보여준다.

이온건양극전류(Ion Gen anode current, A)	이온건전압(Ion Gun Voltage(V)	이온밀도(Density)
3	86	1.5
4	88	1.78
5	90	2.3
6	91	2.65
7	93	2.9
8	93	3.2
9	96	3.3

실험조건은 공정압력2*10^-3torr,Ar=220sccm이며, 이온건 양극전류(anode current) 3A에서 양극전위(anode voltage) 86V, 이온밀도 1.5mA, 이온건 양극전류 6A에서 양극전위 91V, 이온밀도 2.3mA을 각각 나타낸다.

따라서, 양극전위(anode voltage)와 이온밀도(ion density)의 큰 변화는 없음을 보여준다.

첨부 도면 중, 도 9는 산소반응가스 변화 따른 Nb2O5과 특성의 관계를 나타낸 그래프이며, 이는 Nb2O5 산화박막 증착하였을 경우, 전력(POWER)4.5KW에서 10분간 증착하였을 경우 나타나는 분광분석 스펙트럼이다. 도 9에서 보면, 산소반응가스가 각각 0sccm, 30sccm, 50sccm, 60sccm, 70sccm, 120sccm에서 실험하였으며, 0sccm, 30sccm에서는 산소반응가스 부족으로 금속타켓(Nb)이 증착되어 흡수가 발생하여 투과특성이 5%이만이다.

그리고, 120sccm에서는 챔버의 높은 압력과 금속타켓(Nb)산화로 증착 두께가 적어 포락선 최저값 한 개만 보인다. 투과특성은 70sccm에서 가장 높음을 알 수 있다.

첨부 도면 중, 도 10은 산소반응가스 변화 따른 Nb2O5과 굴절률 관계를 나타낸 그래프이고, 이는 산소반응가스 65sccm,70sccm,75sccm에서 각각의 굴절율 2.43,2.39,2.387(λ=450nm)을 나타내고 있다.

이를 참고하면, 산소양이 증가할수록 굴절율이 감소함을 알 수 있다. 이는 금속타켓(Nb) 산화로 증착속도 감소와 공정압력(Vacuum) 증가로 산화박막의 조밀도의 감소를 예측할 수 있다.

첨부 도면 중, 도 11은 산소반응가스 변화 따른 Nb2O5과 흡수계수 관계를 나타낸 그래프이고, 이는 Nb2O5 산화박막을 증착하였을 경우, 산소반응가스 증가에 따른 Nb2O5 소멸계수 변화량을 보여주고 있다. 이를 참고하면, 산소반응가스 65sccm, 70sccm, 75sccm에서 0.0115,0.0060,0.0041(λ=450nm)을 나타내고 있다.

소멸 계수가 산소(O₂)반응가스가 증가함에 따라 감소함을 알 수 있다. 또한, 산소반응가스 65sccm과 70sccm사이에서 소멸계수의 차이를 보이고 있다.

첨부 도면 중, 도 12는 Nb2O5 박막의 XPS에 의한 조성분석을 나타낸 그래프이고, 이는 Nb2O5박막의 화학 결합상태 및 조성분석한 것으로, XPS분석방법을 이용하여 Nb2O5박막의 내부에 존재하는 원소들로부터 방출되는 제도전자가 갖는 에너지를 측정한 것을 보여주고 있다.

여기서, X축은 에너지(eV), Y축은 세기(Intensity)이고, 산소반응가스는 70sccm에서의 모습을 보여주는 그래프이다. 이를 살펴보면, 실험결과와 벌크(Bulk)상태가 일치하는 것을 알 수 있다. 세기(Intensity)의 최고가 207eV에서 일치하고 210eV에서도 같게 나타나고 있어 Nb2O5가 형성된 것을 확인할 수 있다.

다음의 표 4와 첨부 도면 13은 Nb2O5/SiO₂ 32층 증착한 분광 분석 스펙트럼이다. 이때, Nb2O5(n=2.38 , λ=460nm),SiO₂(n=1.46 , λ=460nm)기판(substrate,glass n=1.520)을 이용하였으며, 보다 구체적인 증착조건은 아래와 같다.

- Nb2O5/SiO₂ 32층 설계 Data

Layer	Materials	Refractive Index	Extinction Coefficien t	Physical Thickness (nm)
Substrate	Glass	1.52031	0
1	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
2	SiO₂	1.46132	0	88.96
3	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
4	SiO₂	1.46132	0	88.96
5	Nb₂O₅	2.38922	0	108.82
6	SiO₂	1.46132	0	88.96
7	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
8	SiO₂	1.46132	0	88.96
9	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
10	SiO₂	1.46132	0	88.96
11	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
12	SiO₂	1.46132	0	88.96
13	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
14	SiO₂	1.46132	0	88.96
15	Nb₂O₅	2.38922	0	108.82
16	SiO₂	1.46132	0	177.92
17	Nb₂O₅	2.38922	0	108.82
18	SiO₂	1.46132	0	88.96

19	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
20	SiO₂	1.46132	0	88.96
21	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
22	SiO₂	1.46132	0	88.96
23	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
24	SiO₂	1.46132	0	88.96
25	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
26	SiO₂	1.46132	0	88.96
27	Nb₂O₅	2.38922	0	108.82
28	SiO₂	1.46132	0	88.96
29	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
30	SiO₂	1.46132	0	88.96
31	Nb₂O₅	2.38922	0	54.41
32	SiO₂	1.46132	0	88.96
Medium	Air	1	0

Total Thickness				2600.55

<증착조건>

구 분	Nb2O5	SiO₂
기판온도	60℃	60℃
작업진공도(Vacuum)	0.8m Torr	0.7m Torr
회전속도(rpm)	60	60
기판크기(mm)	104.5*51	104.5*51
증착속도(Å/ S)	3.2(Nb)	4(Si)
산소반응가스(O₂)	70sccm	60sccm
전력(Sputter Power)	4㎾	3.8㎾
기본진공도(Vacuum)	3.0*10^-6 Torr	3.0*10^-6Torr
이온소스건(anode current,A)	4.0A	3A

증착조건을 보면 증착중 기판온도가 60℃ 이상 상승하지 않으며, 증착속도는 Nb 3.2Å/sec, Si 4Å/sec 높은 증착속도를 나타내고 있다.

도 13은 Nb2O5/SiO₂ 32층 증착한 분광 분석 스펙트럼이고, 이는 이론설계값과 실제측정값(BF₁-증착후 1시간 경과측정), (BF₂-증착후 24시간 경과 측정)을 나타내고 있다. 측정은 분광분석기(PerkinElmer lambda900)으로 하였다.

이론설계값과 실제측정값이 투과율 80%이상에서 차이가 나고 있음을 알 수 있다. 이는 증착중 공정조건변화로 인한 두께 에러이다. 일반적으로 전자빔(E-beam)으로 다층박막 증착시 측정값이 1시간 경과 후 측정값과 24시간 경과 후 측정값이 장파장 영역으로 그래프가 이동한다. 이것은 증착된 박막이 조밀하지 않아 박막사이의 빈 공간으로 습기 침투로 인한 그래프 이동이다.

그러나, 도 13에서 보면 1시간 경과 후 측정값과 24시간 경과 후 값이 일치하는 것은 증착된 박막이 조밀한 것을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 산화박막 증착장치의 개략도;

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 금속타켓의 상세도;

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이온소스건의 상세도;

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 이온소스건의 상세도;

도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 이온소스건의 상세도;

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 이온소스건의 양극전류(anode current)변화에 따른 에너지(eV) 특성을 나타낸 그래프;

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 이온소스건의 양극전류(anode current)변화에 따른 이온밀도(density) 특성을 나타낸 그래프;

도 9는 산소반응가스 변화 따른 Nb2O5과 특성의 관계를 나타낸 그래프;

도 10은 산소반응가스 변화 따른 Nb2O5과 굴절률 관계를 나타낸 그래프;

도 11은 산소반응가스 변화 따른 Nb2O5과 흡수계수 관계를 나타낸 그래프;

도 12는 Nb2O5 박막의 XPS에 의한 조성분석을 나타낸 그래프; 및

도 13은 Nb2O5/SiO₂ 32층 증착한 분광 분석 스펙트럼이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 챔버 2: 금속(Nb)타켓

3: 펌프 4: 이온소스건

5: 페러데이컵(Faraday cup) 6: 금속(Si)타켓

7: 원통형지그(Drum jig) 8: 챔버문(Chamber door)

9: 크리스탈 두께 모니터 10: 타켓양극(anode)

11: 금속타켓 외벽커버 12.금속타켓 고정커버

13: 금속타켓 14: 타켓전력

15: 타켓양극 16: 자석

17.이온건 외벽 18: 이온건 양극(anode)

19: 절연체(insulator) 20: 이온건 지지판

21: 이온건 가스주입구 22: 이온건 내벽

23: 이온건 내음극 24: 이온건 외음극

25: 절연체(insulator)

Claims

내부에 기판 홀더 드럼이 구비된 챔버와; 상기 기판 홀더 드럼에 장착되는 기판과; 상기 챔버의 양 외벽에 설치되고, 상기 기판에 금속박막을 증착하기 위한 금속타켓; 및 상기 챔버에 설치되고, 상기 금속박막을 산화시키기 위한 산소이온을 발생하는 이온소스건;을 포함하는 산화박막 증착장치에 있어서,

상기 이온소스건은 이온건 외음극 및 이온건 내음극을 형성하되,

상기 이온건 외음극과 이온건 내음극 사이에 형성되는 내부 공간에 양극(anode)을 형성하고, 상기 양극 측에 자석을 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치.
제 1항에 있어서,

상기 이온소스건은 상기 양극 내부에 상기 자석이 위치하여 양극을 형성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치.
제 1항에 있어서,

상기 이온소스건은 상기 자석 위에 도체를 접촉시켜 양극을 형성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치.
제 1항에 있어서,

상기 이온소스건은 상기 자석 위에 이격되게 절연체를 설치하고, 상기 절연체 위에 양극을 형성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치.
제 2항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 이온소스건은 상기 자석의 상부면과 이온건 외음극의 끝 단면 및 상기 자석의 상부면과 이온건 내음극의 끝 단면이 이루는 각도가 각각 45°±10°를 유지하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 이온소스건은 상기 이온건 내/외음극의 끝 단면 중심부와 상기 양극의 상부면 사이의 수직 거리는 각각 10±8mm를 유지하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치.
제 4항에 있어서,

상기 이온소스건은 상기 이온건 내/외음극의 끝 단면 중심부와 상기 자석의 상부면 사이의 수직 거리는 각각 15±8mm를 유지하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링과 이온 빔 증착을 이용한 산화박막 증착장치.
삭제