KR100517439B1 - 증대된 타겟 이용 효율을 갖는 아크 플라즈마 증발 소스 - Google Patents

증대된 타겟 이용 효율을 갖는 아크 플라즈마 증발 소스 Download PDF

Info

Publication number
KR100517439B1
KR100517439B1 KR10-2003-0029151A KR20030029151A KR100517439B1 KR 100517439 B1 KR100517439 B1 KR 100517439B1 KR 20030029151 A KR20030029151 A KR 20030029151A KR 100517439 B1 KR100517439 B1 KR 100517439B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
evaporation source
magnetic field
evaporation
arc
magnetic
Prior art date
Application number
KR10-2003-0029151A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040096271A (ko
Inventor
서용운
조상무
정희섭
Original Assignee
아이티엠 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아이티엠 주식회사 filed Critical 아이티엠 주식회사
Priority to KR10-2003-0029151A priority Critical patent/KR100517439B1/ko
Publication of KR20040096271A publication Critical patent/KR20040096271A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100517439B1 publication Critical patent/KR100517439B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32614—Consumable cathodes for arc discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32055—Arc discharge

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 아크 증발 소스의 자계 분포를 개선하여 아크 방전의 소멸을 억제하고, 증발 원 표면의 마모가 균일하게 일어나도록 하여 증발 원 물질의 이용률을 증가시킴으로써 공정 단가의 저감이 가능한 아크 증발 소스를 제공하고자 하는 것이다. 그 구성은, 아크 방전을 위한 음극의 기능을 하며, 적어도 그 한 쪽 표면이 증발시켜 기판 상에 제공하고자 하는 물질로 이루어지는 증발 원; 및 증발 원의 주위를 둘러싸고 배치되며, 자극 방향이 증발 원이 배치된 중앙부로부터 멀어지는 방향을 향하도록 배열되는 자계발생 수단을 포함하며, 증발 원 표면 중의 적어도 주변부 상에서는, 증발 원 표면을 관통하는 자기력선의 관통 지점에서 자기력선이 증발 원 표면 중심 방향의 성분을 가지며, 중심 방향 성분은 증발 원 표면 상의 주변부로 갈수록 그 크기가 커지도록 된 자계 발생 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

증대된 타겟 이용 효율을 갖는 아크 플라즈마 증발 소스{ARC-PLASMA EVAPORATION SOURCE HAVING IMPROVED EFFICIENCY OF TARGET USE}
본 발명은 아크 플라즈마 증발 소스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자기장에 의하여 증발 원의 중심부에 아크를 집속시키는 종래 기술의 아크 플라즈마 증발 소스의 자계 분포를 개선하여 아크 방전의 소멸을 억제하고, 증발 원 표면의 마모가 균일하게 일어나도록 하여 증발 원 물질의 이용률을 증가시킴으로써 공정 단가의 저감이 가능한 아크 플라즈마 증발 소스를 제공하고자 하는 것이다.
아크 플라즈마 증발 소스(arc-plasma evaporation source)를 이용한 코팅 장치는 증발 원 표면에 발생시킨 아크 방전(arc discharge)을 이용해서 소정의 증발 원 물질을 기화시키고 이를 장치 내에 적절히 배치된 소정의 기판 위에 증착시키는 진공 증착 장치의 일종이다. 아크 플라즈마 증발 소스는 구성이 간단하고, 고속 증착에 사용하는 것이 가능하여 생산성이 높은 장점을 갖고 있어 금속 등의 박막 코팅을 위하여 많이 사용되고 있다.
도 1에서는 종래 기술의 아크 플라즈마 증발 소스를 이용한 코팅 장치의 한 예를 나타낸다.
도 1의 코팅 장치는 진공 챔버(150)와, 그 내부에 설치된 기판 지지대(170)와, 기판 지지대(170) 상에 장착되는 기판(160)을 포함한다. 기판(160)은 평판이거나 또는 다양한 형상으로 가공된 모재일 수 있으며, 재질은 유리, 플라스틱 등 다양한 것일 수 있다. 기판(160)의 형상, 규격, 재질 등은 이러한 코팅 장치를 사용하고자 하는 응용 분야에 따라 결정되게 된다.
기판과 대향하는 위치에는 아크 플라즈마 증발 소스(200)가 배치된다. 아크 플라즈마 증발 소스(200)는 기화시켜 기판 표면에 증착하고자 하는 재료의 덩어리로 이루어지는 증발 원(110)을 포함한다. 증발 원(110)은 아크 방전이 그 표면에 발생되어야 하므로 금속 등의 전도체로 이루어지며, 아크 방전을 위한 음극의 기능을 한다. 아크 플라즈마 증발 소스(200) 중심부의 증발 원(110)을 둘러싸고 자계 발생 수단(120)이 배치되어 증발 원(110) 부근에 도 1과 같은 자계 분포(124)(magnetic field distribution)를 형성시킨다.
도 2에서는 종래 기술의 아크 플라즈마 증발 소스의 구성과 자계 분포를 나타내었다. 도 1에서는 아크 플라즈마 증발 소스가 하단부의 기판을 향하게 배치된 상태를 도시하고 있으나 도 2에서는 편의상 상단부에 기판이 배치된 상태(기판은 도시되지 않음)를 나타내었으며, 원통형 대칭 좌표계이므로 중심축의 한 쪽 단면만을 도시하였다. 아크(ARC)는 도 2와 같이 증발 원(110) 표면에 형성된다. 이러한 종래 기술에서 자계 발생 수단(120)은 영구자석이나 전자석등의 어떠한 것이라도 사용될 수 있으며, 자극 방향(122)이 증발 원(110)의 아크 발생 표면과 수직을 이루도록 배치되어 있다.
아크(ARC) 플라즈마 방전은 주변 환경에 따라 다양한 특성 변화가 일어나 제어하기 용이하지 않은 성질을 가지고 있고, 특히 증발 원(110) 표면에서 아크가 발생되는 지점을 의미하는 아크 스폿(spot)은 불안정한 특성이 있어 공정 중 시시각각 그 위치가 변화해 갈 가능성이 크다. 만일 아크 스폿이 증발 원(110)의 표면을 벗어나는 경우에는, 통상 증발되어 기판 표면으로 제공되어야 하는 재료가 아닌 다른 재료의 기화를 일으켜 기판 표면에 증착될 박막에 불순물이 섞이는 등 막질의 저하가 가능하며, 또는 아크 방전이 갑자기 소멸하여 공정이 중단되는 등의 문제를 발생시키게 된다.
통상 자계 발생 수단으로부터의 거리에 따른 자속 밀도는 자계 발생 수단으로부터의 거리가 증가함에 따라 감소하기 때문에, 위와 같은 자계 분포에 따르면 증발 원(110) 표면의 중심부에서 외곽으로 갈수록 자속밀도가 낮아지게 된다. 아크(ARC)는 자속 밀도가 높은 방향에서 낮은 쪽으로 이동하려는 성질을 가지고 있기 때문에 이러한 종래 기술의 자계 분포에 의하여 아크(ARC)는 증발 원(110) 표면의 중심부에 가두어지는 경향을 가지게 되고, 아크 스폿이 증발 원(110) 표면을 벗어나는 일이 줄어들게 된다.
위와 같은 종래 기술의 아크 플라즈마 증발 소스에서, 자계가 약할 경우에는 아크를 충분히 집속시키기 어렵게 되어, 아크 스폿이 증발 원(110) 표면을 벗어나는 일이 여전히 자주 발생하게 된다.
반면에 이를 방지하기 위하여 강한 자계를 발생시키도록 하는 경우에는 증발 원(110) 표면의 중심부에만 아크가 집속되어 증발 원(110) 표면 전체를 균일하게 이용할 수 없게 되어 증발 원(110) 재료의 이용률이 떨어지고 증발 원(110)을 자주 교환하여야 하므로 공정 단가가 상승하게 된다.
자속 밀도는 자계 발생 수단으로부터의 거리가 증가함에 따라 연속적으로 감소하는 성질이 있기 때문에 자속 밀도가 높은 영역에서 낮은 영역으로 향하려는 힘도 아크 스폿의 위치에 따라 연속적으로 변화하게 되어, 상술한 종래 기술의 구조로는 증발 원(110) 전체를 균일하게 사용하면서도 아크 스폿이 증발 원(110) 표면을 벗어나지 않도록 정확히 제어하는 것이 매우 어렵게 된다.
또한, 아크가 증발 원(110) 표면에서 자기력선의 경사 방향을 따라 이동하는 경향을 가진 것을 이용하여 아크가 증발 원(110) 표면을 벗어나는 것을 더욱 방지할 수 있도록, 도 2의 110 (b)와 같이 증발 원의 설치 위치를 변경하여 증발 원 표면에서 자기력선이 증발 원의 중심부를 향하여 경사지도록 배치하는 기술이 제안되어 있으며, 더 나아가서 일본 특개2000-328236호에는, 증발 원의 측면부에 철심 등의 자성체를 추가 배치하여 증발 원 외곽부에서 증발 원 중심부를 향하는 자기력선의 경사가 더욱 커지도록 하는 기술도 제안되어 있다.
그러나 증발 원 측면부에 철심 등의 자성체를 추가 배치하는 구조로도 아크 스폿이 증발 원 표면을 벗어나는 것을 완전히 차단하기에는 부족하며, 아크 스폿이 만일 증발 원 표면을 벗어나는 경우에는 자성체 등 주변 구조물의 순간적인 증발에 의하여 증착된 박막에 불순물이 혼입될 가능성이 있으며, 증발 원 주변부에 자성체 등을 추가 배치하는 이러한 종래 기술의 복잡한 구조는 제조도 복잡하여 질 뿐만 아니라 증발 원의 단가 상승 요인이 되므로 공정 비용을 추가 상승시키는 요인이 된다.
또한, 위와 같이 자성체를 주변부에 배치하는 경우에는 자성체에 의하여 자기력선이 왜곡되어 주변부에서의 자계 해석이 어려워질 뿐만 아니라, 인접한 자성체에 의한 자기력선의 왜곡에 따라 증발 원 표면 외곽부분의 자계 강도가 약화될 우려가 있어, 상술한 종래 기술이 갖는 증발 원 표면 중심부와 외곽부분의 자계 강도(자속 밀도)의 차이에 의한 중심부로의 아크 가둠 효과가 오히려 약화될 우려가 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 적절한 자계 분포를 형성시켜 자기력선의 경사 방향으로 이동하는 아크의 특성을 이용하여 증발 원(110)의 표면상에서 아크의 위치를 적절히 제어하고, 증발 원(110) 표면의 주변부에 경사지게 가공 처리된 모서리 부를 형성하여 아크가 상기 모서리 부를 넘어 증발 원(110) 표면을 벗어나는 일이 발생하지 않도록 하면서도 증발 원(110) 표면을 균일하게 사용할 수 있도록 하여 이용률을 높일 수 있는 아크 플라즈마 증발 소스를 제공하고자 하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 특징에 의한 아크 플라즈마 증발 소스는, 아크 방전을 위한 음극의 기능을 하며, 적어도 그 한 쪽 표면이 증발시켜 기판 상에 제공하고자 하는 물질로 이루어지는 증발 원; 및 상기 증발 원의 주위를 둘러싸고 배치되며, 자극 방향이 상기 증발 원이 배치된 중앙부로부터 멀어지는 방향(r-방향)을 향하도록 배열되는 자계발생 수단을 포함하며,
여기서, 상기 자계 발생 수단에 의해 발생되는 자계는, 증발 원 표면 중의 적어도 주변부 상에서 상기 증발 원 표면을 관통하는 자기력선의 관통 지점에서 상기 자기력선이 상기 증발 원 표면 중심축 방향을 향해 소정의 각도(α)로 경사진 성분을 가지며, 상기 경사 각도(α)은 상기 증발 원 표면 상의 주변부로 갈수록 그 크기가 작아지도록 된 것이며,
여기서, 상기 증발 원은 상기 아크 방전이 발생하는 표면의 최 외곽에 경사지게 가공 처리된 모서리 부를 포함하며, 상기 모서리 부는 그 표면에 인접하거나 또는 이를 관통하는 자기력선과 상기 모서리 부 표면 사이의 각도가 적어도 상기 증발 원 표면과 상기 증발 원 표면을 관통하는 자기력선이 이루는 각도보다는 작도록 경사지게 가공 처리된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 특징에 의한 아크 플라즈마 증발 소스는, 아크 방전을 위한 음극의 기능을 하며, 적어도 그 한 쪽 표면이 증발시켜 기판 상에 제공하고자 하는 물질로 이루어지는 증발 원; 상기 증발 원의 주위를 둘러싸고 배치되며, 자극 방향이 상기 증발 원이 배치된 중앙부로부터 멀어지는 방향(r-방향)을 향하도록 배열되는 자계발생 수단; 및 상기 증발 원의 측부를 둘러싸고 상기 측부 면의 적어도 일부에 접하여 결합되며, 상기 증발 원을 고정하는 클램핑 수단을 포함하며,
여기서, 상기 자계 발생 수단에 의해 발생되는 자계는, 증발 원 표면 중의 적어도 주변부 상에서 상기 증발 원 표면을 관통하는 자기력선의 관통 지점에서 상기 자기력선이 상기 증발 원 표면 중심축 방향을 향해 소정의 각도(α)로 경사진 성분을 가지며, 상기 경사 각도(α)은 상기 증발 원 표면 상의 주변부로 갈수록 그 크기가 작아지도록 된 것이며,
여기서, 상기 클램핑 수단은 상기 아크 방전이 발생하는 표면의 최 외곽에 경사지게 가공 처리된 모서리 부를 포함하며, 상기 모서리 부는 그 표면에 인접하거나 또는 이를 관통하는 자기력선과 상기 모서리 부 표면 사이의 각도가 적어도 상기 증발 원 표면과 상기 증발 원 표면을 관통하는 자기력선이 이루는 각도보다는 작도록 경사지게 가공 처리된 것임을 특징으로 한다.
여기서, 상기 자계 발생 수단은 복수개의 영구 자석 및/또는 복수개의 전자석을, 그 각각의 자극 방향이 상기 증발 원이 배치된 중앙부로부터 멀어지는 방향(r-방향)을 향하도록 배열한 자기 다중극(magnetic multipole)인 것임이 바람직하다.
또한, 상기 증발 원은 일정한 두께를 가진 원반(disk)상의 형태를 가지며, 상기 증발 원의 중심부에서, 상기 자계 발생 수단에 의해 발생된 자기력선이 상기 증발 표면을 관통하여 발산하도록 조정하기 위한 중심부 자계 보정 수단을 더 포함하는 것임이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 예시적으로 기술한다.
도 3은 본 발명의 아크 플라즈마 증발 소스의 한 바람직한 실시 예를 도시한다. 도 3에 도시한 아크 플라즈마 증발 소스의 단면은 z-축을 중심으로 한 원통형 좌표계이며, z-축을 중심으로 한 쪽만을 도시하였음에 유의하여야 한다. 본 실시 예의 아크 플라즈마 증발 소스는 중앙에 배치된 전체적으로 원판(disk) 형태를 갖는 증발 원(10), 이를 둘러싸고 외곽에 배치되는 자계 발생 수단(20)을 포함한다. 본 발명의 한 주요한 특징으로서, 자계 발생 수단(20)은 도 3에 도시한 바와 같이 아크 방전이 발생하는 증발 원(10)의 상부 표면(14)에 대해서 자극(22)의 방향이 거의 평행하도록 정렬시킨다. 이는 상술한 종래 기술의 경우, 도 2에서 보는 바와 같이 자극(122)의 방향이 증발 원(110)의 표면에 대해서 수직으로 배열되는 것과는 구별되며, 이러한 배열을 통해 증발 원(110) 표면 부근의 자계 분포가 현저하게 달라진다. 도 2의 종래 기술의 경우에는 증발 원(110)을 관통하여 표면으로 이어지는 자기력선이 증발 원(110)의 표면에 대하여 거의 수직인 분포를 가지게 되는데 반하여, 도 3의 실시 예에서는 증발 원(10)을 관통하여 표면으로 이어지는 자기력선이 증발 원(10)의 표면에 대하여 소정의 각도(α)로 경사져 있게 되고, 특히 증발 원(10) 표면의 주변부에서 충분한 경사를 가지는 자계 분포를 쉽게 얻을 수 있게 되어 아크 스폿을 매우 용이하게 제어할 수 있게 된다.
이러한 자계 분포를 얻기 위한 자계 발생 수단(20)의 배열을 위해서는 다양한 방식을 사용할 수 있으나, 일례로서 도 5에서 보는 바와 같은 다중극 배열이 사용될 수 있다. 개개의 자계 발생 수단(20)을 증발 원(10)을 둘러싸고 도 5와 같은 형태로 배열하여 다중극 자장을 형성하도록 한다. 각각의 자계 발생 수단(20)의 자극 배열은 도 5에 도시된 바와 같으며, 자계 발생 수단은 영구자석 또는 전자석이 사용될 수 있다.
도 6에서는 자계 발생 수단(20)을 위해 전자석이 사용된 경우에 있어서, 자계 발생 수단(20)의 한 실시 예를 설명하기 위한 도면이다. 코일(24)에 전류를 공급하고, 이 전류의 방향(26)이 도면에 도시된 바와 같을 경우, 도시된 바와 같은 자극 방향(22)을 얻을 수 있다. 도 5의 복수 개의 자계 발생 수단(20)의 각각의 코일은 직렬로 연결되도록 하거나 병렬로 연결되도록 할 수도 있으며, 사용되는 전원의 전류 용량과 필요한 자장의 세기에 따라 다양한 연결이 가능하다.
도 5에서는 증발 원(10) 표면의 아크 스폿의 움직임을 나타내었다. 예시한 아크 스폿 Sa 및 Sb는 증발 원(10) 표면에서 자계 발생 수단(20)에 의하여 제공되는 경사진 자계의 영향에 의하여 중심부로 이동하려는 힘을 받게 된다. 또한, 종래 기술의 경우와 같이 주변부와 중심부의 자속 밀도 차이에 의하여, 자계 발생 수단(20)에 가까운 주변부의 고 자속밀도 영역으로부터 중심부의 저 자속밀도 영역으로 이동하려는 힘도 역시 작용할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 다른 한 주요한 특징은 도 3에 도시된 바와 같이 증발 원(10) 표면(14)의 모서리 부(16)에 경사진 표면을 형성하여 그 표면과 주변 자기력선과의 각도(θ)가 극히 낮아지거나 또는 거의 0도에 가깝도록 처리한 점에 있다. 이러한 처리에 의하여, 증발 원(10)의 표면(14)과 모서리 부(16)에서는 아크가 받는 힘이 불연속적으로 급격히 변화하게 되며, 특히 모서리 부(16)에서는 주변 자기력선과의 각도(θ)가 극히 낮거나 거의 0도에 가까우므로 증발 원(10) 표면(14)에 비하여 아크가 중심부를 향하여 이동하도록 하는 힘이 현저히 커지게 되어 약한 자계 강도로도 아크 스폿이 증발 원(10)의 표면(14)을 벗어나 아크가 소멸되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이와 같이 증발 원(10)의 표면(14)에 비하여 불연속적인 자계 분포를 갖는 모서리 부(16)를 형성함에 의하여 증발 원(10)의 표면(14)에서는 전반적인 증발 원(10) 물질의 소모가 일어날 수 있도록 하여 이용률을 높이면서도, 아크 스폿이 모서리 부(16)에 진입하는 것을 방지하여 아크가 공정 중에 소멸되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 한 바람직한 실시 예를 나타낸다. 도 4의 실시 예에서는 증발 원(10) 표면(14)의 반대쪽 면 중앙부에 영구 자석이나 전자석으로 된 중심부 자계 보정 수단(30)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 중심부 자계 보정 수단(30)은 도 4에 나타낸 바와 같이 중심부에서 발산하는 자계(34) 분포를 형성하여, 아크 스폿이 증발 원(10) 표면의 정 중앙부로만 집속되어 표면(14)의 다른 부분이 증발되지 못하는 것을 방지하고 증발 원(10) 표면(14)이 전반적으로 마모되도록 하여 증발 원(10)의 이용률을 높이는 역할을 한다.
도 3 및 도 4에서는 각각의 실시 예에서 증발 원(10)의 마모 상태를 나타내고 있다. 점선(12)은 증발 원의 마모가 진행되는 양상을 나타내는데, 도 3의 실시 예의 경우에는 증발 원 표면(14)에서 상술한 자속 밀도의 차이와 자기력선의 경사에 의하여 아크가 중심부로 집속되는 경향을 갖고 있기 때문에 중심부의 마모가 주변부보다 높게 되어 도시된 바와 같이 마모되나, 도 4의 경우는 중심부의 발산 자장에 의해 아크가 중앙부로 덜 집속되는 경향을 갖게 되고 아크 스폿이 주변부에 존재하는 것이 가능하기 때문에 도시한 바와 같이 증발 원(10)의 표면(14)이 전반적으로 균일하게 마모되는 것이 가능하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 형태에 관해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 받아들여져야 하며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
예를 들어 증발 원(10)을 둘러싸고 배치되는 자계 발생 수단(20)의 개수나 각각의 모양은 다양하게 달라질 수 있으며, 필요에 따라서는 균일한 자계 발생 수단(20)을 사용하지 않고 큰 것과 작은 것을 번갈아 배치하거나 하는 등의 변형이 얼마든지 가능할 것이다. 또한, 모서리 부(16)의 형상도 단순 평면으로 가공 처리하는 것이 아니고 곡면을 이루도록 변형할 수도 있을 것이다.
증발 원(10)과 자계 발생 수단(20)에 관하여서도, 원형의 평면 형상을 가지는 원반형(disk)의 것 뿐만 아니라 사각형의 판 형태의 증발 원 및 이를 둘러싸는 자계 발생 수단(20) 등이 사용될 수도 있을 것이며, 그 이외 다양한 형태의 변형이 가능하므로, 본 발명의 범위는 도 5에 도시된 증발 원(10)의 모양이나 자계 발생 수단(20)의 배열에 구속되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같은 직사각형 증발 원(10)으로의 변형이 가능하며, 기타 다양한 기하학적 형태로의 변형이 가능하다.
또한, 증발 원(10)의 외곽부에 경사지게 가공 처리된 모서리 부(16)를 마련하는 상술한 실시예 이외에도, 도 8과 같이 증발 원(10)을 아크 플라즈마 증발 소스에 고정시키기 위한 클램프(18)의 외곽부에 경사지게 가공 처리된 모서리 부(16)를 마련하여도 동일한 효과를 얻을 수가 있다. 통상 클램프(18)를 사용하여 증발 원(10)을 고정하는 경우에는 불순물의 혼입을 막기 위하여, 증발 원(10)과 클램프(18)의 재질을 동일하게 하는 것이 보통이다. 이러한 경우에, 클램프(18)의 외곽을 도 8에 도시한 바와 같이, 경사지게 가공 처리하면 아크가 증발 원(10)의 표면(14)을 벗어나는 일이 없이 증발 원 표면이 균일하게 마모되도록 하면서도 클램프(18) 사용에 의해 탈착이 용이한 장점을 살릴 수가 있으며, 이 경우 증발 원(10)의 외곽부에 일일이 경사진 모서리 부를 형성하기 위한 가공을 하지 않아도 되므로 공정 단가를 더욱 저감하는 것이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 의하여, 자계 분포를 최적화하고, 자기력선의 경사 방향으로 이동하는 아크의 특성을 이용하여 증발 원의 표면상에서 아크의 위치를 적절히 제어하는 것이 가능하고, 증발 원 표면의 주변부에 경사지게 가공 처리된 모서리 부를 형성하여 아크가 상기 모서리 부를 넘어 증발 원 표면을 벗어나는 일이 발생하지 않도록 하면서도, 증발 원 표면을 균일하게 사용할 수 있도록 하여 아크 플라즈마 증발 소스의 이용률을 높일 수 있다.
그러므로 본 발명이 응용될 때, 공정 단가의 저감이 가능하고 공정의 불안정이나 불순물의 혼입 등을 방지할 수 있어 공정의 질 역시도 현저히 상승시키는 것이 가능하다.
도 1은 종래 기술의 아크 플라즈마 증발 소스를 사용한 코팅 장치 구성의 한 예를 나타낸다.
도 2는 종래 기술의 아크 플라즈마 증발 소스의 한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 개선된 자계 분포를 갖는 아크 플라즈마 증발 소스의 한 바람직한 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 개선된 자계 분포를 갖는 아크 플라즈마 증발 소스의 다른 한 바람직한 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 개선된 자계 분포를 갖는 아크 플라즈마 증발 소스의 바람직한 실시 예의 평면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 아크 플라즈마 증발 소스에서 다중 극 자계 분포의 발생을 위해 사용 가능한 전자석의 한 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 개선된 자계 분포를 갖는 아크 플라즈마 증발 소스의 또 다른 한 바람직한 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 개선된 자계 분포를 갖는 아크 플라즈마 증발 소스의 또 다른 한 바람직한 실시 예를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 110: 증발 원 20, 120: 자계 발생 수단
14: 아크 발생 표면 16: 모서리 부
22, 32: 자극 방향 24, 34: 자기력선
30: 중심부 자계 보정 수단

Claims (4)

  1. 아크 플라즈마 증발 소스에 있어서,
    아크 방전을 위한 음극의 기능을 하며, 적어도 그 한 쪽 표면이 증발시켜 기판 상에 제공하고자 하는 물질로 이루어지는 증발 원; 및
    상기 증발 원의 주위를 둘러싸고 배치되며, 자극 방향이 상기 증발 원이 배치된 중앙부로부터 멀어지는 방향(r-방향)을 향하도록 배열되는 자계발생 수단을 포함하며,
    여기서, 상기 자계 발생 수단에 의해 발생되는 자계는, 증발 원 표면 중의 적어도 주변부 상에서 상기 증발 원 표면을 관통하는 자기력선의 관통 지점에서 상기 자기력선이 상기 증발 원 표면 중심축 방향을 향해 소정의 각도(α)로 경사진 성분을 가지며, 상기 경사 각도(α)은 상기 증발 원 표면 상의 주변부로 갈수록 그 크기가 작아지도록 된 것이며,
    여기서, 상기 증발 원은 상기 아크 방전이 발생하는 표면의 최 외곽에 경사지게 가공 처리된 모서리 부를 포함하며, 상기 모서리 부는 그 표면에 인접하거나 또는 이를 관통하는 자기력선과 상기 모서리 부 표면 사이의 각도가 적어도 상기 증발 원 표면과 상기 증발 원 표면을 관통하는 자기력선이 이루는 각도보다는 작도록 경사지게 가공 처리된 것임을 특징으로 하는 아크 플라즈마 증발 소스.
  2. 아크 플라즈마 증발 소스에 있어서,
    아크 방전을 위한 음극의 기능을 하며, 적어도 그 한 쪽 표면이 증발시켜 기판 상에 제공하고자 하는 물질로 이루어지는 증발 원;
    상기 증발 원의 주위를 둘러싸고 배치되며, 자극 방향이 상기 증발 원이 배치된 중앙부로부터 멀어지는 방향(r-방향)을 향하도록 배열되는 자계발생 수단; 및
    상기 증발 원의 측부를 둘러싸고 상기 측부 면의 적어도 일부에 접하여 결합되며, 상기 증발 원을 고정하는 클램핑 수단을 포함하며,
    여기서, 상기 자계 발생 수단에 의해 발생되는 자계는, 증발 원 표면 중의 적어도 주변부 상에서 상기 증발 원 표면을 관통하는 자기력선의 관통 지점에서 상기 자기력선이 상기 증발 원 표면 중심축 방향을 향해 소정의 각도(α)로 경사진 성분을 가지며, 상기 경사 각도(α)은 상기 증발 원 표면 상의 주변부로 갈수록 그 크기가 작아지도록 된 것이며,
    여기서, 상기 클램핑 수단은 상기 아크 방전이 발생하는 표면의 최 외곽에 경사지게 가공 처리된 모서리 부를 포함하며, 상기 모서리 부는 그 표면에 인접하거나 또는 이를 관통하는 자기력선과 상기 모서리 부 표면 사이의 각도가 적어도 상기 증발 원 표면과 상기 증발 원 표면을 관통하는 자기력선이 이루는 각도보다는 작도록 경사지게 가공 처리된 것임을 특징으로 하는 아크 플라즈마 증발 소스.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 자계 발생 수단은 복수개의 영구 자석 및/또는 복수개의 전자석을, 그 각각의 자극 방향이 상기 증발 원이 배치된 중앙부로부터 멀어지는 방향(r-방향)을 향하도록 배열한 자기 다중극(magnetic multipole)인 것을 특징으로 하는 아크 플라즈마 증발 소스.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 증발 원은 일정한 두께를 가진 원반(disk)상의 형태를 가지며, 상기 증발 원의 중심부에서, 상기 자계 발생 수단에 의해 발생된 자기력선이 상기 증발 표면을 관통하여 발산하도록 조정하기 위한 중심부 자계 보정 수단을 더 포함하는 아크 플라즈마 증발 소스.
KR10-2003-0029151A 2003-05-07 2003-05-07 증대된 타겟 이용 효율을 갖는 아크 플라즈마 증발 소스 KR100517439B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0029151A KR100517439B1 (ko) 2003-05-07 2003-05-07 증대된 타겟 이용 효율을 갖는 아크 플라즈마 증발 소스

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0029151A KR100517439B1 (ko) 2003-05-07 2003-05-07 증대된 타겟 이용 효율을 갖는 아크 플라즈마 증발 소스

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040096271A KR20040096271A (ko) 2004-11-16
KR100517439B1 true KR100517439B1 (ko) 2005-09-28

Family

ID=37375016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0029151A KR100517439B1 (ko) 2003-05-07 2003-05-07 증대된 타겟 이용 효율을 갖는 아크 플라즈마 증발 소스

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100517439B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1180940A (ja) * 1997-09-05 1999-03-26 Nissin Electric Co Ltd アーク式蒸発源
JPH11209874A (ja) * 1998-01-22 1999-08-03 Applied Materials Inc スパッタリング装置及びターゲット
JPH11269634A (ja) * 1998-03-20 1999-10-05 Kobe Steel Ltd 真空アーク蒸発源
JP2000328236A (ja) * 1999-05-21 2000-11-28 Kobe Steel Ltd アーク蒸発源及び真空蒸着装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1180940A (ja) * 1997-09-05 1999-03-26 Nissin Electric Co Ltd アーク式蒸発源
JPH11209874A (ja) * 1998-01-22 1999-08-03 Applied Materials Inc スパッタリング装置及びターゲット
JPH11269634A (ja) * 1998-03-20 1999-10-05 Kobe Steel Ltd 真空アーク蒸発源
JP2000328236A (ja) * 1999-05-21 2000-11-28 Kobe Steel Ltd アーク蒸発源及び真空蒸着装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040096271A (ko) 2004-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100396456B1 (ko) 절단된 코니칼 스퍼터링 타겟용 고 타겟 이용 자기 장치
US5174880A (en) Magnetron sputter gun target assembly with distributed magnetic field
KR100212087B1 (ko) 스퍼터링 장치
US5865961A (en) Magnetron sputtering apparatus and method
JP4906331B2 (ja) シートプラズマ成膜装置
US6334405B1 (en) Vacuum arc evaporation source and vacuum arc vapor deposition apparatus
JPH07278809A (ja) マグネトロンスパタリング源とその利用
CN100573802C (zh) 具有磁场发生装置的真空电弧光源
JP2007529633A (ja) 薄膜を製造するためのスパッタリング装置
US6066242A (en) Conical sputtering target
KR100517439B1 (ko) 증대된 타겟 이용 효율을 갖는 아크 플라즈마 증발 소스
JP3766762B2 (ja) マグネトロンスパッタリング方法および装置
KR20150103384A (ko) 아크식 증발원
US6432286B1 (en) Conical sputtering target
US6235170B1 (en) Conical sputtering target
JP2835462B2 (ja) スパッタ装置
JPH03257159A (ja) ダイポールリング型磁気回路を用いたスパッタ装置
JP6074573B2 (ja) アーク蒸発源
KR101629131B1 (ko) 아크식 증발원
JP4504208B2 (ja) マグネトロン型イオンスパッタ用ターゲット電極
US20100096254A1 (en) Deposition systems and methods
JPH02290971A (ja) スパッタ装置
WO2023011509A1 (zh) 磁控溅射设备
JP4502975B2 (ja) スパッタリング装置
JP2006083458A (ja) スパッタリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080922

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee