KR100489299B1 - Magnetron sputtering source having high deposition rate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 증발되는 물질인 타겟, 상기 타겟을 지지하는 타겟홀더 및 상기 타겟 표면에 자력선을 형성시키는 다수개의 영구자석을 포함하는 마그네트론 스퍼터링 증발원에 있어서, 상기 자력선을 평활한 형태로 만들면서 자력선의 세기를 크게하는 자성체 디스크, 및 타겟홀더를 냉각시키기 위해 타겟홀더의 내주면에 접촉하여 설치되는 냉각수 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 증발원을 제공한다. 상기 자성체 디스크는 순철이 바람직하며, 상기 영구자석 사이 또는 타겟홀더 내에 삽입되는 것이 바람직하다. The present invention provides a magnetron sputtering evaporation source including a target that is a material to be evaporated, a target holder for supporting the target, and a plurality of permanent magnets forming magnetic lines on the surface of the target, wherein the magnetic lines are smoothed and the strength of the magnetic lines It provides a magnetron sputtering evaporation source comprising a magnetic disk to increase the, and a cooling water line is installed in contact with the inner peripheral surface of the target holder to cool the target holder. The magnetic disk is preferably pure iron, it is preferably inserted between the permanent magnet or in the target holder.
본 발명은 자성체 디스크를 삽입하여 플라즈마 영역을 확대하므로써 다량으로 발생된 이온을 스퍼터링에 이용하고, 냉각방식의 변화로 냉각효율을 향상시켜 증발율을 대폭 향상시켰으며, 타겟 위의 자기력선 수평성분을 확대하여 타겟 효율을 향상시킨 것을 특징으로 하는 고속 증발용 스퍼터링 증발원을 제공하는 것이다. The present invention uses a large amount of ions generated in the sputtering by inserting a magnetic disk to enlarge the plasma region, greatly improved the evaporation rate by improving the cooling efficiency by the change of the cooling method, by expanding the horizontal component of the magnetic field line on the target It is to provide a sputtering evaporation source for high speed evaporation characterized by improving the target efficiency.
본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 증발원은 타겟에 인가되는 전력이 30W/㎠이상이고, 4×10-5토르 이하의 진공도에서도 스퍼터링 할 수 있다.In the magnetron sputtering evaporation source according to the present invention, the power applied to the target is 30 W / cm 2 or more, and can be sputtered even at a vacuum degree of 4 × 10 -5 Torr or less.
Description
본 발명은 금속, 세라믹 및 플라스틱 등의 소재에 다양한 물질의 피막 형성 및 각종 소재의 표면처리에 있어서, 피막물질을 증발시키는데 사용되는 마그네트론 스퍼터링 증발원에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 마그네트론 스퍼터링 증발원에 있어서, 냉각방식의 변화로 냉각 효율이 향상되고, 자력선의 세기와 형상을 변화시키므로써 증발율 및 타겟효율이 향상되며, 고진공에서도 스퍼터링이 가능한 것을 특징으로 하는 고속 증발용 마그네트론 스퍼터링 증발원에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetron sputtering evaporation source used to evaporate coating materials in the formation of various materials on surfaces of metals, ceramics and plastics, and the surface treatment of various materials. The present invention relates to a magnetron sputtering evaporation source for high-speed evaporation, characterized in that the cooling efficiency is improved by changing the cooling method, the evaporation rate and target efficiency are improved by changing the strength and shape of the magnetic field lines, and sputtering is possible in high vacuum.
스퍼터링이란 10-2 또는 10-3 토르의 불활성 기체 분위기에서 타겟 물질에 고전압을 인가하여 방전시키면, 이온화된 불활성 기체가 타겟에 충돌하게 되고, 모멘텀을 전달받은 타겟 물질이 진공중으로 방출되어 기판(피코팅체)에 달라붙는 일종의 물리증착 기술을 말하는 것이다.Sputtering means that when a high voltage is applied to a target material and discharged in an inert gas atmosphere of 10 -2 or 10 -3 torr, the ionized inert gas collides with the target, and the target material, which has received the momentum, is released into the vacuum and the substrate (p) It refers to a kind of physical vapor deposition technique that sticks to a coating body).
이러한 스퍼터링의 증발원은 각종 기계 및 공구의 표면 코팅은 물론, 장식품, 전자재료 및 반도체용 피막제조에 이르기까지 그 응용이 매우 다양한 기술이다. 글로우 방전에 대한 특허(US-2146025)가 처음 발표되면서 스퍼터링에 대한 신 개념이 도입되었고, 그 이후에 이를 이용한 이극 직류 스퍼터링 장치(US-3282816)가 선보이면서, 스퍼터링은 진공증착과 더불어 박막제조 또는 코팅 산업에 본격적으로 사용되어 왔다. The evaporation source of such sputtering is a technology that has a wide range of applications from surface coating of various machines and tools, as well as to manufacture of ornaments, electronic materials and semiconductor coatings. When the patent on glow discharge (US-2146025) was first published, a new concept of sputtering was introduced. After that, a bipolar direct current sputtering device (US-3282816) using the same was introduced. It has been used in earnest in the coating industry.
그러나 이극 직류 스퍼터링의 경우, 글로우 방전을 위해 타겟에 높은 전압(수 kV 이상)을 인가해야 하고, 높은 가스압(10-2 토르 이상)을 유지해야 하는 반면에 증발율이 낮아, 이를 해결하고자 하는 많은 연구가 진행되었다. 그러다가 1975년에 이르러 타겟 아래에 영구자석을 설치하여 자장에 의해 전자의 비행거리를 증가시키는, 소위 마그네트론 방식의 스퍼터링 (US-3878085, US-4166018)이 개발되었다.However, in the case of bipolar direct current sputtering, a high voltage (above several kV) must be applied to the target for glow discharge, and a high gas pressure (above 10 -2 Torr) must be maintained while the evaporation rate is low. Proceeded. Then, in 1975, a so-called magnetron-type sputtering (US-3878085, US-4166018) was developed, which installed a permanent magnet under the target to increase the electron's flight distance by the magnetic field.
마그네트론 스퍼터링 증발원은 기존의 직류 스퍼터링에 비해 증발율이 현저히 높고, 방전 압력을 10배 이상 낮추었으며, 타겟에 인가하는 전압도 수백 볼트로 끌어내린 것이 가장 큰 특징이다. 그러나 당시의 마그네트론 스퍼터링 증발원은 증발율이 크게 향상되었지만, 타겟과 기판사이의 거리가 5∼10cm 이내로 제한이 있고 기판에 흐르는 이온의 전류가 낮아, 피막의 밀도 및 밀착력 등 피막의 특성에 대해 만족할 만한 성과를 얻지 못하였다. 이를 해결하기 위해 80년대 이후 많은 기술개발이 진행되어 왔다(1986년 Window et al. : JVST A4(2), 196 (1986), JVST A4(3), 453, 504 (1986), 1989년 Kadlec et al. : Surf. Coat. Technol. 39, 487 (1989), US-5556519). Magnetron sputtering evaporation source is characterized by significantly higher evaporation rate, lower discharge pressure by more than 10 times compared to the conventional DC sputtering, and the voltage applied to the target is also lowered to several hundred volts. However, the magnetron sputtering evaporation source at the time was greatly improved, but the distance between the target and the substrate was limited to within 5-10 cm, and the current of ions flowing through the substrate was low, which satisfies the characteristics of the film such as the density and adhesion of the film. Did not get. Many technical developments have been underway since the 1980s (Window et al .: JVST A4 (2), 196 (1986), JVST A4 (3), 453, 504 (1986), 1989 Kadlec et). al .: Surf.Coat.Technol. 39, 487 (1989), US-5556519).
그 결과 소위 비평형 마그네트론 방식이 알려졌다. 기존의 마그네트론은 자장이 타겟에서만 형성되어 타겟안에서 갇혔으나, 비평형 마그네트론은 내부의 자석과 외부의 자석의 자장의 세기를 달리하여, 일부의 자장이 기판쪽으로 향하도록 하므로써, 기판부근에서도 이온화가 일어나 피막의 밀도 및 특성을 향상시킨 것이 가장 큰 장점이라 할 수 있다. As a result, the so-called unbalanced magnetron method is known. Conventional magnetrons are formed in the target and trapped in the target, whereas non-balanced magnetrons have different magnetic intensities of the internal and external magnets, causing some magnetic fields to be directed toward the substrate, resulting in ionization near the substrate. The biggest advantage is that the density and characteristics of the film are improved.
그러나, 마그네트론 스퍼터링은 스퍼터링이 발생하는 영역이 좁아 타겟의 사용 효율이 낮고, 산업적으로 응용하기에는 증발율의 향상에 여전히 한계가 있다. 마그네트론 스퍼터링 증발원에 있어서, 증발율을 향상시키기 위해서는 타겟에 인가하는 전력을 높이는 것이 가장 쉬운 방법이다. 그러나 증발율의 향상을 위해 전력을 상승시키면, 플라즈마 임피던스 문제로 인해 전력이 더 이상 상승하지 않거나, 고진공에서 플라즈마가 발생하지 않게 된다. 또한 타겟에 인가하는 전력이 높아짐에 따라 타겟이 가열되고, 따라서 타겟의 냉각 문제로 인해 전력인가에 한계가 존재하게 된다. 그러므로, 기존 방식에서는 대게 10∼20 W/cm를 기준으로 전력을 인가하고 있다.However, magnetron sputtering has a narrow area where sputtering occurs, resulting in a low use efficiency of the target, and there is still a limit in improving the evaporation rate for industrial applications. In the magnetron sputtering evaporation source, it is the easiest way to increase the power applied to the target in order to improve the evaporation rate. However, if the power is increased to improve the evaporation rate, the power does not increase any more due to the plasma impedance problem, or the plasma does not generate at high vacuum. In addition, as the power applied to the target is increased, the target is heated, and therefore, there is a limit in applying power due to a cooling problem of the target. Therefore, in the conventional method, power is generally applied based on 10 to 20 W / cm.
이를 해결하기 위해, 1990년대에는 증발율 향상시키는 방법 (1991년 W. Posadowski, Surf. Coat. Technol. 49, 290 (1991))과 타겟 효율 향상을 위한 많은 연구가 진행되었다. 이들 방법을 이용하면 15cm의 거리에서 분당 1㎛ 정도의 높은 증발율을 얻고 있다. 그러나 상기의 방법들은 증발율은 향상되었으나, 여전히 타겟 효율면에서 문제점을 드러내고 있다. In order to solve this problem, much research has been conducted in the 1990s to improve the evaporation rate (1991 W. Posadowski, Surf. Coat. Technol. 49, 290 (1991)) and target efficiency. Using these methods, a high evaporation rate of about 1 μm per minute is obtained at a distance of 15 cm. However, although the above methods have improved evaporation rate, they still exhibit problems in terms of target efficiency.
현재, 타겟 효율을 향상시키는 방법으로는 자석 또는 타겟을 움직이는 방법과 자장의 분포를 타겟 전체에 고르게 하는 방법 등이 실용화되어 있다. Currently, as a method of improving the target efficiency, a method of moving a magnet or a target, a method of evenly distributing a magnetic field to the entire target, and the like have been put into practical use.
따라서, 본 발명의 목적은 마그네트론 증발원의 냉각방식과 자력선의 형태 및 세기 등을 변화시켜, 타겟효율과 증발율을 향상시킨 마그네트론 스퍼터링 증발원을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a magnetron sputtering evaporation source having improved target efficiency and evaporation rate by changing the cooling method of the magnetron evaporation source and the shape and strength of magnetic lines.
본 발명의 다른 목적은 냉각 효율을 향상시켜 고전력 인가기술을 확립하고, 자성체 디스크를 삽입하여 타겟 표면에서의 자기장을 평활하게 하므로써, 타겟 효율을 향상시킨 마그네트론 스퍼터링 증발원을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a magnetron sputtering evaporation source having improved target efficiency by improving cooling efficiency to establish a high power application technique and inserting a magnetic disk to smooth the magnetic field on the target surface.
본 발명의 또 다른 목적은 자성체 디스크를 삽입하여 플라즈마 영역을 확대하고 냉각효율을 향상시키므로써 증발율을 대폭 향상시키며, 타겟 위의 자기력선 수평성분을 확대하여 타겟 효율을 향상시킨 고속 증발용 마그네트론 스퍼터링 증발원을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to increase the evaporation rate by inserting a magnetic disk to enlarge the plasma region and to improve the cooling efficiency, and to increase the efficiency of the target magnetron sputtering evaporation source by expanding the horizontal component of the magnetic field lines on the target to improve the target efficiency. To provide.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 증발되는 물질인 타겟, 상기 타겟을 지지하는 타겟홀더, 및 상기 타겟 표면에 자력선을 형성시키는 다수개의 영구자석을 포함하는 마그네트론 스퍼터링 증발원에 있어서, 상기 자력선을 평활한 형태로 만들면서 자력선의 세기를 크게하는 자성체 디스크, 및 타겟홀더를 냉각시키기 위해 타겟홀더의 내주면에 접촉하여 설치되는 냉각수 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 증발원을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention in the magnetron sputtering evaporation source comprising a target which is a material to be evaporated, a target holder for supporting the target, and a plurality of permanent magnets to form a magnetic force line on the target surface, the magnetic force line is smoothed It provides a magnetron sputtering evaporation source, characterized in that it comprises a magnetic disk to increase the strength of the line of magnetic force while making a form, and a cooling water line is installed in contact with the inner peripheral surface of the target holder to cool the target holder.
상기 자성체 디스크는 순철이 바람직하며, 상기 각 영구자석 사이 또는 타겟홀더 내에 삽입되는 것이 바람직하다. The magnetic disk is preferably pure iron, it is preferably inserted between each permanent magnet or in the target holder.
이하, 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings showing a preferred embodiment of the present invention described above in detail as follows.
본 발명은 기본적으로 마그네트론형 방식의 원리를 채택하고 있다. 도1은 본 발명을 설명하기 위한 종래의 마그네트론 스퍼터링 증발원의 단면도이며, 도2는 본 발명에 따른 일 실시예로서 마그네트론 스퍼터링 증발원의 단면도이다. The present invention basically adopts the principle of the magnetron type. 1 is a cross-sectional view of a conventional magnetron sputtering evaporation source for explaining the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of a magnetron sputtering evaporation source according to an embodiment of the present invention.
도1에 도시된 바와 같이, 기존의 마그네트론 방식이 채택하고 있는 증발원의 구성은, 타겟(7) 및 이를 지지하기 위한 타겟홀더(4), 상기 타겟 표면에 자력선을 형성시키는 영구자석(1,1',1"), 자장을 집속하며 자석을 지지하기 위한 보강판 (2), 및 상기 타겟홀더의 냉각을 위한 냉각수 라인(3) 등으로 구성되어 있다. 한편 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 철 디스크(16)가 새롭게 삽입되었으며, 냉각수 라인(13)이 타겟홀더의 내주면에 접촉되고 영구자석의 바깥쪽으로 이동되어져 있다.As shown in FIG. 1, the configuration of the evaporation source adopted by the conventional magnetron method includes a target 7 and a target holder 4 for supporting the permanent magnet, and a permanent magnet 1 and 1 for forming magnetic lines of force on the target surface. ', 1 "), a reinforcing plate 2 for focusing the magnetic field and supporting the magnet, and a coolant line 3 for cooling the target holder, etc. Meanwhile, as shown in Fig. In the invention, the iron disk 16 is newly inserted, and the coolant line 13 is in contact with the inner circumferential surface of the target holder and moved outward of the permanent magnet.
우선 도1을 보면, 타겟(7) 표면의 자기력선(8)이 타원형의 형태를 보여주는데, 기존 스퍼터링 증발원에서는 가운데 부분이 상대적으로 뾰쪽하게 나타난다. 이에 따라, 자기장과 전자기장(도면에 표시하지 않음)이 수직으로 만나는 부분(자기력선이 타겟과 평행한 부분)의 면적이 매우 작고, 그 부분에서만 집중적으로 스퍼터링이 일어나며, 따라서 타겟 효율이 매우 낮게된다. First, as shown in Figure 1, the magnetic field lines 8 of the surface of the target (7) shows an elliptical shape, in the existing sputtering evaporation source, the center portion appears relatively sharp. Accordingly, the area of the portion where the magnetic field and the electromagnetic field (not shown in the drawing) vertically meet (the portion where the magnetic force lines are parallel to the target) is very small, intensively sputtering occurs only at that portion, and thus the target efficiency is very low.
그러나, 도2에 도시된 바와 같이 철 디스크(16)를 삽입하면, 자기력선(18)에 변화가 생겨 수평방향 성분이 대폭 늘어난 자기력선(18)이 형성된다. 자력선의 형태가 수평방향으로 늘어나면 타겟 효율이 향상되고, 플라즈마 영역이 확대 되므로써 다량으로 발생된 이온을 스퍼터링에 이용할 수 있게 된다. 따라서, 고진공에서도 스퍼터링이 가능하게 되고, 증발율도 동시에 증가되며, 자력선의 세기가 증가하여 플라즈마 내의 임피던스가 감소하고, 따라서 그 만큼 고전력을 인가하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 증발원은 타겟에 30W/㎠이상의 전력을 인가할 수 있고, 4×10-5토르 이하의 진공도에서도 스퍼터링이 가능하게 된다.However, when the iron disk 16 is inserted as shown in Fig. 2, a change occurs in the magnetic force line 18, so that a magnetic force line 18 in which the horizontal component is greatly increased is formed. As the shape of the magnetic lines increases in the horizontal direction, the target efficiency is improved, and as the plasma region is expanded, ions generated in a large amount can be used for sputtering. Therefore, sputtering is possible even at high vacuum, the evaporation rate is also increased at the same time, the intensity of the magnetic lines increases, and the impedance in the plasma is reduced, so that it is possible to apply high power. Therefore, the magnetron sputtering evaporation source according to the present invention can apply power of 30 W / cm 2 or more to the target, and sputtering is possible even at a vacuum degree of 4 × 10 -5 Torr or less.
이상과 같이 철 디스크(16)가 삽입되면, 첫째로 자력선의 형태가 수평방향으로 늘어나게 되어 타겟효율이 향상되고, 둘째로 자력선의 세기가 증가되어 고전력을 인가할 수 있으므로 증발율이 증가된다. 상기 철 디스크(16)는 타겟 표면에서 자력선의 변화를 유도하는 위치에 설치되는데, 바람직하게는 각 영구자석 (11,11',11") 사이에 설치되거나 타겟 홀더(14)내부에 삽입하고, 각 영구자석 (11,11',11") 사이에 설치되는 것이 가장 바람직하다.When the iron disk 16 is inserted as described above, first, the shape of the magnetic force line is increased in the horizontal direction, and thus the target efficiency is improved. The iron disk 16 is installed at a position that induces a change in the line of magnetic force on the target surface, preferably between each permanent magnet (11, 11 ', 11 ") or inserted into the target holder 14, Most preferably, it is provided between each permanent magnet 11, 11 ', 11 ".
상기 철 디스크 대신 통상의 자성체 디스크를 사용할 수 있으나, 자성체 디스크 중에서 철 디스크가 가장 바람직하다. 왜냐하면, 철은 큐리온도가 높으므로 타겟홀더에 가능한 가깝게 둘 수 있으며, 심지어 타겟홀더 내부에 장착하는 것도 가능하기 때문이다. 일반 영구자석의 경우는, 큐리온도가 낮아 타겟 홀더에 가깝게 위치시키면 자성을 잃게 된다. 또한, 보자력이 너무 큰 물질을 디스크로 사용할 경우는, 자장의 형태가 왜곡되어, 타겟 표면에 자기력선이 2개의 포물선으로 그려질 수 있으므로, 본 발명의 효과를 얻을 수 없게 될 우려가 있다. A conventional magnetic disk may be used instead of the iron disk, but an iron disk is most preferred among the magnetic disks. Because iron has a high Curie temperature, it can be placed as close to the target holder as possible, and even mounted inside the target holder. In the case of ordinary permanent magnets, the Curie temperature is low, and the magnet is lost when placed close to the target holder. In addition, when a material having too large coercive force is used as a disk, the shape of the magnetic field may be distorted, and the lines of magnetic force may be drawn as two parabolas on the target surface, so that the effect of the present invention may not be obtained.
또한, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 증발원은 타겟홀더(14)를 냉각시키기 위해 타겟홀더(14)의 내주면에 접촉하여 설치되는 냉각수 라인(13)을 제공한다. 즉, 도1의 영구자석(1,1',1") 사이에 위치한 냉각수 라인(13)이 도2에 도시된 바와 같이 타겟 홀더(14)의 내주면에 접촉되므로써, 상기 타겟홀더(14)를 직접 냉각시킬 수 있게 되므로 냉각 효율을 높일 수 있게 되었고, 따라서 높은 전력이 인가될 수 있게 되었다.In addition, the magnetron sputtering evaporation source according to the present invention provides a cooling water line 13 installed in contact with the inner circumferential surface of the target holder 14 to cool the target holder 14. That is, the coolant line 13 located between the permanent magnets 1, 1 ', 1 "of FIG. 1 contacts the inner circumferential surface of the target holder 14, as shown in FIG. The direct cooling allows the cooling efficiency to be increased, so that high power can be applied.
도3은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 것으로, 종래 및 본 발명에 따른 증발원에 구리 타겟을 부착한 경우, 기판과 타겟 사이의 거리에 따른 증발율을 측정하여 나타낸 그래프이다. 상기 도3에서 ■는 종래의 마그네트론 스퍼터링 증발원에 따른 값을 나타내고, ○는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 증발원에 따른 값을 나타낸 것이다. 상기 도3에 나타낸 실시예에서, 타겟은 지름 4 인치(inch), 두께 6mm의 원형이었고, 증발조건은 인가전력 4.5kW 및 진공도 5 x 10-4 토르 였다.Figure 3 is for explaining the effect of the present invention, when a copper target is attached to the evaporation source according to the conventional and the present invention, it is a graph showing the measurement of the evaporation rate according to the distance between the substrate and the target. 3 in FIG. 3 represents a value according to a conventional magnetron sputtering evaporation source, and ○ represents a value according to the magnetron sputtering evaporation source of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 3, the target was circular with a diameter of 4 inches and a thickness of 6 mm, and the evaporation conditions were 4.5 kW applied power and 5 x 10 -4 Torr vacuum.
도3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 증발원을 사용하여 기판에 구리를 증착시킬 경우, 15cm의 거리에서 기존 증발원에 비해 약 5배의 증발율 향상 효과가 나타남을 알 수 있었다. 특히, 기존의 증발원에서는 플라즈마가 소멸되어, 스퍼터링이 불가능한 것으로 알려진 5 x 10-4 토르 이하의 진공에서도, 본 발명에 따른 증발원에서는 스퍼터링이 가능함을 알 수 있었다. 한편, 타겟 효율의 경우, 기존 증발원이 약 25%의 사용량을 나타낸 반면, 본 발명의 증발원을 이용할 경우 40%이상의 타겟 효율을 얻을 수 있었다.As shown in Figure 3, when the copper is deposited on the substrate using the magnetron sputtering evaporation source according to the present invention, it can be seen that the evaporation rate improvement effect of about 5 times compared to the existing evaporation source at a distance of 15 cm. In particular, it can be seen that in the evaporation source according to the present invention, sputtering is possible even in a vacuum of 5 x 10 -4 torr or less, which is known to be impossible to sputter due to the disappearance of plasma in the conventional evaporation source. On the other hand, in the case of the target efficiency, while the existing evaporation source represented about 25% of the amount used, the target efficiency of 40% or more was obtained when the evaporation source of the present invention was used.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링을 이용하면, 금속 또는 화합물을 코팅할 경우, 증발율 및 타겟 효율이 향상되어 코팅 비용 절감 및 코팅 특성 향상에 크게 기여할 수 있다. As described above, by using the magnetron sputtering according to the present invention, when coating a metal or a compound, the evaporation rate and target efficiency may be improved, thereby greatly reducing the coating cost and improving the coating properties.
즉, 본 발명에 따른 마그네트론 증발원은 자력선의 세기가 증가되고, 냉각수 라인을 이동시키므로써 냉각효율이 향상되어, 고전력을 인가할 수 있고 증발율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 증발원에서는 타겟에 30W/㎠이상의 전력을 인가할 수 있고, 4×10-5토르 이하의 진공도에서도 스퍼터링을 할 수 있다.That is, in the magnetron evaporation source according to the present invention, the strength of the magnetic lines is increased, and the cooling efficiency is improved by moving the cooling water line, so that high power can be applied and the evaporation rate can be improved. Therefore, in the magnetron sputtering evaporation source according to the present invention, power of 30 W / cm 2 or more can be applied to the target, and sputtering can be performed even at a vacuum degree of 4 × 10 -5 Torr or less.
또한, 본 발명에 따른 마그네트론 증발원은 자성체 디스크의 삽입으로 플라즈마 영역을 확대하므로써, 다량으로 발생된 이온을 스퍼터링에 이용하여 증발율을 향상시킬 수 있고, 타겟 표면의 자기력선 수평성분을 확대하여 타겟 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the magnetron evaporation source according to the present invention can improve the evaporation rate by using a large amount of ions generated for sputtering by enlarging the plasma region by the insertion of a magnetic disk, and improve the target efficiency by expanding the magnetic field line horizontal component of the target surface. You can.
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도 1은 종래 마그네트론 스퍼터링 증발원을 예시하는 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating a conventional magnetron sputtering evaporation source.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네트론 스퍼터링 증발원의 단면도.2 is a cross-sectional view of a magnetron sputtering evaporation source according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 효과를 설명하기 위해 타겟과 기판 사이의 거리에 따라 증착율을 나타낸 것으로서, 종래 마그네트론 스퍼터링 증발원과 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원을 비교한 그래프.Figure 3 is a graph showing the deposition rate according to the distance between the target and the substrate in order to explain the effect of the present invention, a graph comparing the conventional magnetron sputtering evaporation source and the evaporation source according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
1, 1', 1", 11, 11', 11" : 영구자석 2, 12 : 보강판1, 1 ', 1 ", 11, 11', 11": permanent magnets 2, 12: reinforcement plate
3, 13 : 냉각수 라인 4, 14 : 타겟 홀더3, 13: coolant line 4, 14: target holder
5, 15 : 냉각수 흐름 방향 16 : 순철 디스크5, 15: Coolant flow direction 16: Pure iron disk
7, 17 : 타겟 8, 18 : 자기력선 모양7, 17: target 8, 18: magnetic field lines
■ : 종래의 마그네트론 스퍼터링 증발원 ■: Conventional Magnetron Sputtering Evaporation Source
○ : 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 증발원○: magnetron sputtering evaporation source according to the present invention
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