KR100359901B1 - 마그네트론 원리에 근거한 스퍼터링 캐소드 - Google Patents

Abstract

스퍼터링될 재료의 타깃이 최소한 하나의 구성요소를 포함하고, 타깃의 뒤에 위치된 자기 시스템이 아치형 자력선의 최소한 하나의 자체 폐쇄 터널을 형성하는 상이한 분극작용의 소스를 포함하고 있고, 여기에서 타깃에서 떨어져 대면하고 있는 소스의 극들이 낮은 잔자성 재료로 만들어진 자기 요크를 통하여 서로에 연결되어 있는 상태에 있는, 마그네트론 원리에 근거한 스퍼터링 캐소드에 있어서, 자기장의 소스를 형성하는 몸체가 직각 프리즘, 바람직하게는 직각 평행 육면체이고, 이 몸체의 베이스 가장자리가 타깃 평면에 평행하고, 그리고 소스의 자력선이 몸체의 베이스면에 대해 경사진 각도로 흐르고 있다.

Description

마그네트론 원리에 근거한 스퍼터링 캐소드{SPUTTERING CATHODE BASED ON THE MAGNETRON PRINCIPLE}

본 발명은 마그네트론 원리에 근거한 스퍼터링 캐소드에 관한 것이며, 여기에서 스퍼터링될 재료의 타깃이 최소한 하나의 구성요소를 포함하고, 타깃의 뒤에 위치된 자기 시스템이 아치형 자력선의 최소한 하나의 자체 폐쇄 터널을 형성하는 상이한 분극작용의 소스를 포함하고 있으며, 여기에서 타깃으로부터 떨어져 대면하고있는 소스의 극들이 낮은 잔자성(retentivity) 재료로 만들어진 자기 요크를 통하여 서로 연결되었다.

종래 기술에서, 기판으로부터 떨어져 대면하고 있는 타깃의 표면에 위치되는 복수의 U자형 자기 유니트와 판 형상 타깃을 가지는 스퍼터링 캐소드(미국 특허 제 4,461,688호)가 공지 되어 있으며, 여기에서 제 1 U자형 자기 유니트의 두개의 다리의 앞면이 타깃의 배면의 가장자리에 근접하여 있고 제 2 한쌍의 U자형 자기 유니트의 다리의 앞면이 타깃의 배면의 반쪽에 근접하여 있고 그리고 부가적인 쌍들의 작은 U자형 자기 유니트의 두개의 다리의 앞면이 타깃의 배면 일부분의 바깥쪽 반쪽에 근접하여 있으며, 이 부분이 제 2 한쌍의 자기 유니트로 겹쳐진다.

기판으로부터 떨어져 대면하고 있는 타깃의 표면상에 자석을 가지는 스퍼터링 캐소드(미국 특허 제 4,265,729호)가 또한 공지되어 있는데, 자기장을 형성하는 상기 자석의 몸체는 직각 프리즘이고, 직각 프리즘의 베이스 가장자리는 타깃평면에 대해 경사져 있으며, 자력선이 몸체의 베이스상에서 직립한 가장자리에 대해 평행하게 흐른다.

본 발명의 목적은 평면 스퍼터링 캐소드의 비교적 만족스럽지 못한 타깃 이용을 향상시켜 코팅 비용을 줄이고 공구수명을 증가시키는 것이다. 또한 이 목적은 타깃을 베이스 판에 부착시키는 클로 스트립(claw strips)을 코팅 재료로 코팅하는 것을 회피하여, 코팅재료를 벗김으로써의 기판의 오염 및 아치형성이 방지되는 것을 보장한다.

도 1a는 종래의 스퍼터링 캐소드에 의한 단면도,

도 1b는 수직축선에 대해 α각도의 자화축선을 가진 영구자석(2c, 2d)을 구비한 스퍼터링 캐소드의 단면도,

도 1c는 영구자석(2a, 2b; 2c, 2d)을 단지 절반의 단면(2e, 2f)을 가진 두개의 영구자석으로 대체한 스퍼터링 캐소드의 단면도.

이러한 문제는 베이스 가장자리가 타깃평면에 평행하게 있는 직각 프리즘, 바람직하게는 직각 평행육면체로서 자기장의 소스를 형성하는 몸체가 이루어지고 그리고 소스의 자력선이 몸체의 베이스면에 대해 경사된 각도로 흐르고 있는 것을 제공함으로써 본 발명에 따라 해결된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 각각의 소스는 적어도 2개의 몸체를 포함하고 있고, 그리고 자력선은 서로 다른 경사 각도로 흐르도록 방향 잡혀져 있다.

본 발명의 결과로서, 여러가지의 실시예가 가능한데; 두개의 실시예가 첨부된 도면에 도식적으로 예시되어 있다. 도 1a는 종래의 스퍼터링 캐소드에 의한 단면을 도시하며, 여기에서 스퍼터링 타깃은 후판(3), 영구자석(2a, 2b), 및 자기 복귀 경로를 위한 낮은 잔자성 재료(1)로 만들어진 요크를 포함하고 있다. 현 기술에 따라서, 영구자석의 자화축선들은, 도 1a에 화살표로 도시된 바와 같이, 서로에 대해서 수직방향으로 평행하지만 반대 방향으로 되어 있다.

타깃 재료의 이용은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 영구자석(2c, 2d)의 자화축선을 수직축선에 대해 α각도로 회전시키므로서 향상될수 있다. 각각의 경우에 있어서, 최적의 회전각도(α)는 스퍼터링 타깃(3)의 성질(예를들면, 재료의 두께)에 의존하고 그리고 수직축에 상대적인 회전방향을 가져서 스퍼터링 타깃 위 및/또는 내에서 자력선의 길이가 증가되는 것을 보장한다. 회전각도의 절대값은, 대칭인 이유로해서, 스퍼터링 캐소드의 양쪽 자석에 대해 동일하다(캐소드의 중심축에 대해 거울대칭).

타깃 재료는, 도 1c에 예시된 바와 같이, 영구자석(2a, 2b 또는 2c, 2d)을 단지 절반의 단면(2e, 2f)을 가진 두개의 영구자석으로 대체함으로써 보다 좋게 이용될수 있다. 도 1b에 도시된 설계와는 달리, 자화 축선은 두개의 상이한 회전각도(β, γ)를 가지는데, 이때 최적의 회전각도가 스퍼터링 타깃의 성질에 의존한다. 회전각도의 수를 두배로 하여, 자기장이 스퍼터링 타깃에 적합하게 되는 장점이 얻어진다. 수직축선에 대한 두개의 회전각도의 회전 방향은, 도 1b에 도시된 설계의 각도들과 마찬가지로, 스퍼터링 타깃 위 및/또는 내에서의 자기력선의 길이가 증가되는 것을 보장하도록 선택되어야 한다. 대칭인 이유로해서, 스퍼터링 캐소드의 중심축에 대해 거울 대칭으로 위치되는 두개의 영구자석의 (회전각도)의 절대값은 동일하다.

상기로부터 명백한 바와같이, 본 발명은 평면 스퍼터링 캐소드의 비교적 만족스럽지 못한 타깃 이용을 향상시키는 것으로 코팅 비용을 줄이고 공구수명을 증가 시키는 것이다. 또한 타깃을 베이스 판에 부착시키는 클로 스트립을 코팅 재료로 코팅하는 것을 회피하여, 코팅재료를 벗김으로써의 기판의 오염 및 아치형성이 방지되는 것을 보장한다.

Claims (2)

1. 스퍼터링될 재료의 타깃이 적어도 하나의 구성요소를 포함하고, 타깃의 뒤에 위치된 자기 시스템이 아치형 자력선의 최소한 하나의 자체 폐쇄 터널을 형성하는 상이한 분극작용의 소스를 포함하고 있고, 여기에서 타깃에서 떨어져 대면하고 있는 소스의 극들이 낮은 잔자성 재료로 만들어진 자기 요크를 통하여 서로에 연결되어 있는 상태에 있는, 마그네트론 원리에 근거한 스퍼터링 캐소드에 있어서, 자기장의 소스를 형성하는 몸체가 직각 프리즘, 바람직하게는 직각 평행 육면체이고, 이 몸체의 베이스 가장자리가 타깃 평면에 평행하고, 그리고 소스의 자력선이 몸체의 베이스면에 대해 경사진 각도로 흐르고 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 캐소드.
2. 제 1 항에 있어서, 각각의 소스는, 자력선의 방향이 서로 다른 경사 각도로 되어 있는 적어도 두개의 몸체를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 캐소드.