KR101275672B1 - Sputtering magnetron - Google Patents

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Abstract

본 발명의 스퍼터링 마그네트론은, 고정형 타겟과; 상기 타겟을 지지하도록 상기 타겟 상에 배치되는 백플레이트; 상기 백플레이트 상에 이격 거리를 두고 대향하여 배치되는 제1,2자석군과, 상기 제1,2자석군의 대응하는 양측 단부 사이에 각각 배치되는 제3,4자석군을 포함하여 폐루프를 형성하는 고정형 자석단; 상기 고정형 자석단으로부터 상측으로 이격하여 배치되며, 상기 제1,2자석군의 길이방향으로 연장하는 회전축을 중심으로 회전하는 회전원통부를 가진 회전체; 및 상기 회전원통부 상에 각도 간격을 두고 이격하여 배치되는 복수의 자석군을 가진 회전형 자석단을 포함함으로써 상기 회전원통부의 회전에 의해 상기 복수의 자석군이 회전하여 상기 타겟의 표면에 형성되는 플라즈마 레이스 트랙을 이동시키는 것을 특징으로 한다.The sputtering magnetron of the present invention, the fixed target; A backplate disposed on the target to support the target; A closed loop including first and second magnet groups disposed to face each other at a distance apart from each other on the back plate, and third and fourth magnet groups respectively disposed between corresponding opposite ends of the first and second magnet groups. Fixed magnet stage to form; A rotating body spaced upwardly from the fixed magnet end, the rotating body having a rotating cylinder portion rotating around a rotation axis extending in the longitudinal direction of the first and second magnet groups; And a rotatable magnet end having a plurality of magnet groups spaced apart from each other at angular intervals on the rotation cylinder to form the surface of the target by rotating the plurality of magnet groups by the rotation of the rotation cylinder. Move the plasma race track.

Description

스퍼터링 마그네트론 {Sputtering magnetron}Sputtering Magnetron {Sputtering Magnetron}

본 발명은, 스퍼터링(sputtering)장치의 스퍼터링 마그네트론(sputtering magnetron)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타겟(garget)의 플라즈마 레이스 트랙(plasma race track)을 이동하여 타겟의 침식면적을 넓힘으로써 타겟의 사용효율을 높이도록 한 스퍼터링 마그네트론(sputtering magnetron)에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to sputtering magnetrons of sputtering apparatuses, and more particularly to moving a plasma race track of a target to widen the erosion area of the target. The present invention relates to a sputtering magnetron to increase the efficiency.

일반적으로 스퍼터링(sputtering) 장치의 스퍼터링 마그네트론(sputtering magnetron)은, 금속 혹은 유기물, 무기물의 증착에 사용되며, 타겟(target), 자석단(magnet assembly) 등을 포함하여 구성된다. 타겟, 예를 들어 고정형 타겟은, 반도체 등에 사용되는 원형 타겟과 일반산업용에 많이 적용되는 대면적의 사각형 타겟으로 구분될 수 있다. In general, a sputtering magnetron of a sputtering apparatus is used for depositing a metal, an organic material, or an inorganic material, and includes a target, a magnet assembly, and the like. The target, for example, the fixed target, may be divided into a circular target used for a semiconductor and the like and a large-area rectangular target widely applied in general industrial use.

대면적 스퍼터에 사용되는, 고정형 타겟과 고정형 자석단을 가진 종래의 스퍼터링 마그네트론의 일예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스퍼터링 마그네트론(100)에서는, 타겟(10)이 백플레이트(back plate)(20)의 하면 상에 배치되고, 자기 보존 철편으로서의 자석단(30)이 백플레이트(20)의 상면을 향하도록 연성의 자성 플레이트(40)의 하면에 배치된 채 자성 플레이트(40)가 백플레이트(20)의 상면 상에 배치되고, 절연성 플레이트(50)가 자성 플레이트(40)의 상면 상에 배치된다. 타겟 실드(target shield)(60)가, 원하지 않는 영역에 타겟(10)의 물질이 증착하는 것을 방지하기 위하여, 타겟(10)의 가장자리부와, 백플레이트(20), 자성 플레이트(40), 및 절연성 플레이트(50)의 측면부 상에 배치된다. 냉매통로(70)가, 외부 플라즈마 열에 의한 자석단(30)의 단위 자석의 탈자 방지와 타겟(10)의 효율적인 냉각을 위하여, 냉매(미도시)를 유통하도록 백플레이트(20) 내에 형성된다. 냉매입력구(71)와 냉매출력구(73)가 절연성 플레이트(50)의 상면에 각각 형성되며, 자성 플레이트(40)와 절연성 플레이트(50)를 순차적으로 통과하여 냉매통로(70)와 연통한다. 전극(80)이, 스퍼터링 마그네트론(1)에 저주파(LF), 중간파(MF), 고주파(RF), 직류(DC), 펄스형 직류(Pulsed DC) 등의 전원을 인가하기 위하여, 절연성 플레이트(50)를 관통하여 자성 플레이트(40)와 전기적으로 연결되어 있다. One example of a conventional sputtering magnetron with a fixed target and a fixed magnet stage, used in large area sputters, is shown in FIGS. 1 and 2. As shown in Figs. 1 and 2, in the sputtering magnetron 100, the target 10 is disposed on the lower surface of the back plate 20, and the magnet end 30 as the magnetic preservation iron piece is back. The magnetic plate 40 is disposed on the upper surface of the back plate 20 while the magnetic plate 40 is disposed on the lower surface of the flexible magnetic plate 40 to face the upper surface of the plate 20, and the insulating plate 50 is the magnetic plate 40. It is disposed on the upper surface of the). In order to prevent the target shield 60 from depositing the material of the target 10 in an undesired area, the edge of the target 10, the back plate 20, the magnetic plate 40, And a side portion of the insulating plate 50. A coolant passage 70 is formed in the back plate 20 so as to distribute a coolant (not shown) for preventing demagnetization of the unit magnet of the magnet stage 30 due to external plasma heat and for efficient cooling of the target 10. The coolant input port 71 and the coolant output port 73 are respectively formed on the upper surface of the insulating plate 50, and sequentially communicate with the refrigerant passage 70 through the magnetic plate 40 and the insulating plate 50. . Insulating plate for the electrode 80 to apply power such as low frequency (LF), intermediate frequency (MF), high frequency (RF), direct current (DC), pulsed direct current (Pulsed DC) to the sputtering magnetron 1 It penetrates 50 and is electrically connected with the magnetic plate 40.

또한, 자석단(30)은, 타겟(10)의 표면에서 일정한 자기력선을 형성하면서 플라즈마 레이스 트랙을 발생시키도록 제1자석군(31)과 제2자석군(33)으로 구성된다. 제1자석군(31)이 일직선 형태로 배열되고, 제2자석군(33)이 제1자석군(31)과 이격 간격을 두고 제1자석군(31)을 둘러싸는 형태로 배열된다. 제1자석군(31)의 제1자극부, 예를 들어 타겟(10)에 인접한 자극부가 N극을 형성하고, 제1자석군(31)의 제2자극부가 제1자극부와 반대되는 자화방향을 가진 자극인 S극을 형성한다. 제2자석군(33)의 제1자극부, 예를 들어 타겟(10)에 인접한 자극부가 S극을 형성하고, 제2자극부가 제1자극부와 반대되는 자화방향을 가진 자극인 N극을 형성한다.In addition, the magnet stage 30 is composed of a first magnet group 31 and a second magnet group 33 to generate a plasma race track while forming a constant magnetic force line on the surface of the target 10. The first magnet group 31 is arranged in a straight line shape, the second magnet group 33 is arranged in a shape surrounding the first magnet group 31 at a spaced interval from the first magnet group 31. Magnetization in which the first magnetic pole portion of the first magnet group 31, for example, the magnetic pole portion adjacent to the target 10 forms the N pole, and the second magnetic pole portion of the first magnetic group 31 is opposite to the first magnetic pole portion. Form an S pole, which is a magnetic pole with a direction. The first magnetic pole portion of the second magnet group 33, for example, the magnetic pole portion adjacent to the target 10 forms the S pole, and the second magnetic pole portion is the magnetic pole having a magnetization direction opposite to the first magnetic pole portion. Form.

이와 같은 구조를 가진 종래의 스퍼터링 마그네트론(100)은, 기판(1)을, 이송수단 예를 들어 롤러(3)에 의해 수평 이송하면서 스퍼터링을 진행함에 따라 타겟(10)의 물질을 기판(1)의 상면 상에 증착시킨다.In the conventional sputtering magnetron 100 having such a structure, the material of the target 10 is transferred to the substrate 1 as the sputtering proceeds while the substrate 1 is horizontally transferred by the transfer means, for example, the roller 3. It is deposited on the upper surface of.

그런데, 스퍼터링 마그네트론(100)은, 고정형 타겟(10)과 고정형 자석단(30)을 구비하고 있으므로 도 3에 도시된 바와 같이, 제1자석군(31)과 제2자석군(33)에 의해 생성되는 자기력선(35) 중 타겟(10)의 표면(11)과 수평을 이루는 자기력선에 의해 플라즈마 레이스 트랙이 타겟(10)의 표면(11)에 형성된다. 즉, 전기장(EF)과 수직을 이루는 방향으로 형성되는 자기장의 경로를 따라 플라즈마 레이스 트랙이 타겟(10)의 표면(11)에 형성된다.However, since the sputtering magnetron 100 includes the fixed target 10 and the fixed magnet end 30, as shown in FIG. 3, the sputtering magnetron 100 is formed by the first magnet group 31 and the second magnet group 33. Plasma race tracks are formed on the surface 11 of the target 10 by the lines of magnetic force parallel to the surface 11 of the target 10 among the generated lines of magnetic force 35. That is, the plasma race track is formed on the surface 11 of the target 10 along the path of the magnetic field formed in the direction perpendicular to the electric field EF.

그러나 이와 같이 형성된 플라즈마 레이스 트랙을 따라 타겟(10)의 표면(11)의 국부적인 영역(A)에서 플라즈마 타겟(10)의 침식이 집중적으로 발생한다. 그 결과 타겟(10)의 국부적인 영역(A)에서 홈(미도시)이 집중적으로 형성되어 타겟(10)의 사용효율이 낮을 수밖에 없다.
However, erosion of the plasma target 10 occurs intensively in the local area A of the surface 11 of the target 10 along the plasma race track thus formed. As a result, grooves (not shown) are intensively formed in the local area A of the target 10, resulting in low use efficiency of the target 10.

따라서 본 발명의 목적은, 타겟의 플라즈마 레이스 트랙을 이동하여 타겟의 침식면적을 넓힘으로써 타겟의 사용효율을 높이도록 한 스퍼터링 마그네트론을 제공하는데 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a sputtering magnetron that moves the plasma race track of the target to increase the erosion area of the target to increase the use efficiency of the target.

따라서 본 발명에 따른 스퍼터링 마그네트론은, 고정형 타겟과; 상기 타겟을 지지하도록 상기 타겟 상에 배치되는 백플레이트; 상기 백플레이트 상에 이격 거리를 두고 대향하여 배치되는 제1,2자석군과, 상기 제1,2자석군의 대응하는 양측 단부 사이에 각각 배치되는 제3,4자석군을 포함하여 폐루프를 형성하는 고정형 자석단; 상기 고정형 자석단으로부터 상측으로 이격하여 배치되며, 상기 제1,2자석군의 길이방향으로 연장하는 회전축을 중심으로 회전하는 회전원통부를 가진 회전체; 및 상기 회전원통부 상에 각도 간격을 두고 이격하여 배치되는 복수의 자석군을 가진 회전형 자석단을 포함함으로써 상기 회전원통부의 회전에 의해 상기 복수의 자석군이 회전하여 상기 타겟의 표면에 형성되는 플라즈마 레이스 트랙을 이동시키는 것을 특징으로 한다.Therefore, the sputtering magnetron according to the present invention, the fixed target; A backplate disposed on the target to support the target; A closed loop including first and second magnet groups disposed to face each other at a distance apart from each other on the back plate, and third and fourth magnet groups respectively disposed between corresponding opposite ends of the first and second magnet groups. Fixed magnet stage to form; A rotating body spaced upwardly from the fixed magnet end, the rotating body having a rotating cylinder portion rotating around a rotation axis extending in the longitudinal direction of the first and second magnet groups; And a rotatable magnet end having a plurality of magnet groups spaced apart from each other at angular intervals on the rotation cylinder to form the surface of the target by rotating the plurality of magnet groups by the rotation of the rotation cylinder. Move the plasma race track.

바람직하게는, 상기 제1,2자석군은, 상기 제3,4자석군보다 많은 단위 자석을 갖는 것이 가능하다.Preferably, the first and second magnet groups may have more unit magnets than the third and fourth magnet groups.

바람직하게는, 상기 제1,2자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수평으로 배치되고, 상기 제3,4자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수평으로 배치된 것이 가능하다.Preferably, the magnetic pole portions of each of the first and second magnet groups may be disposed horizontally with respect to the surface of the target, and the magnetic pole portions of each of the third and fourth magnet groups may be disposed horizontally with respect to the surface of the target. .

바람직하게는, 상기 제1,2자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수직으로 배치되고, 상기 제3,4자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수직으로 배치된 것이 가능하다.Preferably, the magnetic pole portions of each of the first and second magnet groups may be disposed perpendicular to the surface of the target, and the magnetic pole portions of each of the third and fourth magnet groups may be disposed perpendicular to the surface of the target. .

바람직하게는, 상기 제1,2자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수평으로 배치되고, 상기 제3,4자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수직으로 배치된 것이 가능하다.Preferably, the magnetic pole portions of each of the first and second magnet groups may be disposed horizontally with respect to the surface of the target, and the magnetic pole portions of each of the third and fourth magnet groups may be disposed perpendicular to the surface of the target. .

바람직하게는, 상기 제1,2자석군과 제3,4자석군은, 연성의 자성 플레이트를 개재하여 백플레이트에 배치되는 것이 가능하다.Preferably, the first and second magnet groups and the third and fourth magnet groups may be disposed on the back plate via a soft magnetic plate.

바람직하게는, 상기 복수의 자석군은, 상기 회전원통부에 동일한 각도 간격을 두고 이격하여 배치되는 것이 가능하다.Preferably, the plurality of magnet groups may be arranged to be spaced apart from each other at the same angular interval as the rotation cylinder.

바람직하게는, 상기 복수의 자석군은, 상기 회전원통부에 연성의 자성 플레이트를 개재하여 배치되는 것이 가능하다.Preferably, the plurality of magnet groups may be disposed via the flexible magnetic plate in the rotating cylinder portion.

바람직하게는, 상기 복수의 자석군은, 상기 회전원통부에 인접한 자극부가 제1자극을 형성하고, 상기 회전원통부에 원접한 자극부가 제2자극을 형성하는 것이 가능하다.Preferably, in the plurality of magnet groups, it is possible for the magnetic pole portion adjacent to the rotary cylinder portion to form a first magnetic pole, and the magnetic pole portion tangential to the rotary cylinder portion to form a second magnetic pole.

바람직하게는, 상기 백플레이트의 내부에, 상기 타겟을 냉각하기 위한 냉매를 유통하기 위한 냉매통로가 형성된 것이 가능하다.
Preferably, it is possible to form a refrigerant passage for circulating a refrigerant for cooling the target inside the back plate.

본 발명에 따른 스퍼터링 마그네트론은, 고정형 자석단과 회전형 자석단을 구비하고, 회전형 자석단의 자석군들 각각을 회전원통부에 각도 간격을 두고 이격하여 배치함으로써 회전원통부의 회전에 의해 회전형 자석단의 자석군들을 회전하여 타겟의 표면에 형성되는 플라즈마 레이스 트랙을 이동시킬 수 있다. 따라서 타겟의 침식영역이 넓어지므로 타겟의 사용효율이 높아진다.
The sputtering magnetron according to the present invention includes a fixed magnet end and a rotating magnet end, and each of the magnet groups of the rotating magnet end is disposed to be spaced apart from each other at angular intervals in the rotating cylindrical part by rotating the rotating cylindrical part. The magnet groups in the stage may be rotated to move the plasma race track formed on the surface of the target. Therefore, since the erosion area of the target is widened, the use efficiency of the target is increased.

도 1은, 종래의 고정형 타겟과 고정 자석단을 구비한 스퍼터링 마그네트론의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는, 도 1의 고정 자석단의 배열을 나타낸 평면도이다.
도 3은, 도 1의 고정 자석단에 의해 생성되는 자기력선 및 타겟의 표면에 발생하는 국부적인 타겟 침식을 나타낸 예시도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 스퍼터링 마그네트론의 구조를 나타낸 측면도이다.
도 5는, 도 4의 스퍼터링 마그네트론을 A-A선을 따라 절단한 횡단면도이다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (d)는, 본 발명에 따른 스퍼터링 마그네트론의 회전형 자석단의 회전에 따른 타겟 표면 상에서의 플라즈마 레이스 트랙 이동을 나타낸 시뮬레이션도이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a sputtering magnetron having a conventional fixed target and a fixed magnet end.
FIG. 2 is a plan view illustrating the arrangement of the fixed magnet ends of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating local target erosion occurring on a surface of a target and magnetic force lines generated by the fixed magnet end of FIG. 1.
4 is a side view showing the structure of the sputtering magnetron according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the sputtering magnetron of FIG. 4 taken along line AA. FIG.
6 (a) to 6 (d) are simulation diagrams showing the plasma race track movement on the target surface according to the rotation of the rotary magnet end of the sputtering magnetron according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 스퍼터링 마그네트론의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the sputtering magnetron according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는, 본 발명에 따른 스퍼터링 마그네트론의 구조를 나타낸 측면도이고, 도 5는, 도 4의 스퍼터링 마그네트론을 A-A선을 따라 절단한 횡단면도이다. 설명의 편의상 도 4 및 도 5를 연합하여 스퍼터링 마그네트론의 구조를 설명하기로 한다.4 is a side view illustrating the structure of the sputtering magnetron according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the sputtering magnetron of FIG. 4 taken along line A-A. For convenience of description, the structure of the sputtering magnetron will be described in conjunction with FIGS. 4 and 5.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 스퍼터링 마그네트론(200)은, 타겟(210), 백플레이트(220), 고정형 자석단(230), 연성의 자성 플레이트(240), 타겟 실드(250), 절연성 플레이트(260), 회전체(270), 연성의 자성 플레이트(280), 회전형 자석단(290)을 포함하여 구성된다.4 and 5, the sputtering magnetron 200 of the present invention includes a target 210, a back plate 220, a fixed magnet end 230, a flexible magnetic plate 240, and a target shield 250. , An insulating plate 260, a rotating body 270, a flexible magnetic plate 280, and a rotating magnet end 290.

여기서, 타겟(210)이 스퍼터링용 챔버(미도시) 내의 기판(미도시)과 평행하게 대면하도록 백플레이트(220)의 일면, 예를 들어 하면 상에 배치된다. 타겟(210)의 표면(211)에는, 기판(미도시)의 증착면 상에 증착하려고 하는 물질이 복수 층으로 이루어져 있을 수 있다. 백플레이트(220)는, 타겟(210)을 지지함과 아울러 타겟(210)에서 발생하는 열의 분포를 균일하게 유지해준다. 타겟(210)과 백플레이트(220)는 예를 들어 사각형의 형상을 가질 수 있고, 그 외의 사용 가능한 다양한 형상을 가지는 것도 가능하다.Here, the target 210 is disposed on one surface, for example, a bottom surface of the back plate 220 such that the target 210 faces in parallel with a substrate (not shown) in the sputtering chamber (not shown). On the surface 211 of the target 210, a material to be deposited on a deposition surface of a substrate (not shown) may be formed of a plurality of layers. The back plate 220 supports the target 210 and maintains a uniform distribution of heat generated by the target 210. The target 210 and the back plate 220 may have a rectangular shape, for example, and may have various other shapes usable.

또한, 자기 보존 철편으로서의 고정형 자석단(230)이 연성의 자성 플레이트(240)를 개재하며 백플레이트(220)의 상면 상에 대략 사각형 형태로 배열된다. 즉, 고정형 자석단(230)의 양측 장변의 제1,2자석군(231,233)이 서로 이격 간격을 두고 대향하여 배치되고, 또한 고정형 자석단(230)의 양측 단변의 제3,4자석군(235,237)이 서로 이격 간격을 두고 대향하여 배치된다. 제1,2자석군(231,233)과 제3,4자석군(235,237)이 폐루프를 형성한다. 제1,2자석군(231,233)과 제3,4자석군(235,237)의 각각은, 일렬로 배열된 복수개의 단위 자석으로 구성된다. 제1,2자석군(231,233)과 제3,4자석군(235,237)의 제1자극부와 제2자극부가 타겟(210)의 표면(211)에 대하여 수평으로 배치된다. 즉, 제1,2자석군(231,233)과 제3,4자석군(235,237)의 제1자극부가 내측부에 위치하고, 제1,2자석군(231,233)과 제3,4자석군(235,237)의 제2자극부가 제1자극부의 외측부에 위치한다.In addition, the fixed magnet end 230 as the magnetic preservation iron piece is arranged in a substantially rectangular shape on the upper surface of the back plate 220 via the flexible magnetic plate 240. That is, the first and second magnet groups 231 and 233 on both sides of the fixed magnet end 230 are disposed to face each other with a spaced interval therebetween, and the third and fourth magnet groups on both side short sides of the fixed magnet end 230 ( 235, 237 are disposed to face each other at a spaced interval from each other. The first and second magnet groups 231 and 233 and the third and fourth magnet groups 235 and 237 form a closed loop. Each of the first and second magnet groups 231 and 233 and the third and fourth magnet groups 235 and 237 is composed of a plurality of unit magnets arranged in a line. The first and second magnetic pole portions of the first and second magnet groups 231 and 233 and the third and fourth magnet groups 235 and 237 are disposed horizontally with respect to the surface 211 of the target 210. That is, the first magnetic pole portions of the first and second magnet groups 231 and 233 and the third and fourth magnet groups 235 and 237 are located at the inner side, and the first and second magnet groups 231 and 233 and the third and fourth magnet groups 235 and 237. The second magnetic pole portion is located outside the first magnetic pole portion.

여기서, 도면에 도시된 바와 같이, 제1,2자석군(231,233)의 단위 자석의 대향하는 제1자극부가 N극을 형성하고, 제3,4자석군(235,237)의 단위 자석의 대향하는 제1자극부가 N극을 형성할 수 있다. 제1,2자석군(231,233)의 단위 자석의 제2자극부가 S극을 형성하고, 제3,4자석군(235,237)의 단위 자석의 제2자극부가 S극을 형성할 수 있다. 물론, 도면에 도시하지 않았지만, 제1,2자석군(231,233)과 제3,4자석군(235,237)의 단위 자석의 제1자극부가 S극을 형성하고, 제1,2자석군(231,233)과 제3,4자석군(235,237)의 단위 자석의 제2자극부가 N극을 형성하는 것도 가능하다.Here, as shown in the drawing, the opposing first magnetic pole portions of the unit magnets of the first and second magnet groups 231 and 233 form an N pole, and the opposing first magnets of the unit magnets of the third and fourth magnet groups 235 and 237. One magnetic pole part can form an N pole. The second magnetic pole portion of the unit magnets of the first and second magnet groups 231 and 233 may form the S pole, and the second magnetic pole portion of the unit magnets of the third and fourth magnet groups 235 and 237 may form the S pole. Although not shown in the drawings, the first magnetic pole portions of the unit magnets of the first and second magnet groups 231 and 233 and the third and fourth magnet groups 235 and 237 form an S pole, and the first and second magnet groups 231 and 233. The second magnetic pole portion of the unit magnets of the third and fourth magnet groups 235 and 237 may also form an N pole.

또한, 연성의 자성 플레이트(240)가, 고정형 자석단(230)을 배치하기 위한 형상, 예를 들어 단면적으로 대략 L자 형상을 이루어 제1,2자석군(231,233)의 하면 및 외측면과 접촉하고, 아울러 제3,4자석군(235,237)의 하면 및 외측면과 접촉할 수 있다.In addition, the flexible magnetic plate 240 is in contact with the bottom and outer surfaces of the first and second magnet groups 231 and 233 in a shape for arranging the fixed magnet end 230, for example, an approximately L shape in cross section. In addition, the lower and outer surfaces of the third and fourth magnet groups 235 and 237 may be contacted.

또한, 타겟 실드(250)가, 원하지 않는 영역에 타겟(210)의 물질이 증착하는 것을 방지하기 위하여, 백플레이트(220)의 측면부에 절연성 플레이트(260)를 개재하며 설치된다.In addition, the target shield 250 is provided with an insulating plate 260 on the side surface of the back plate 220 to prevent the deposition of the material of the target 210 in the unwanted region.

또한, 냉매통로(221)가, 외부 플라즈마 열에 의한 자석단(230)의 단위 자석의 탈자 방지와 타겟(210)의 효율적인 냉각을 위하여, 냉매(미도시)를 유통할 수 있도록 백플레이트(220) 내에 형성된다. 냉매입력구(223) 및 냉매출력구(225)가 백플레이트(220)의 상면부의 정해진 지점에 각각 형성되며, 냉매통로(221)와 연통한다. In addition, the back plate 220 may allow the refrigerant passage 221 to distribute refrigerant (not shown) for preventing demagnetization of the unit magnet of the magnet stage 230 due to external plasma heat and for efficient cooling of the target 210. It is formed within. The coolant input port 223 and the coolant output port 225 are respectively formed at predetermined points of the upper surface portion of the back plate 220 and communicate with the coolant passage 221.

또한, 회전체(270)가 회전축(271)과 회전원통부(273)를 구비하며, 백플레이트(220)의 상면 중앙부로부터 상측으로 이격 거리를 두고 배치된다. 회전축(271)은, 타겟(210)에 평행하며, 고정형 자석단(230)의 제1,2자석군(231,233)의 길이방향으로 연장하되, 제1,2자석군(231,233)의 길이보다 길게 연장한다. 회전축(271)의 일측단에 체결된 회전구동수단, 예를 들어 모터부(275)에 의해 회전축(271)이 일방향 예를 들어 시계방향으로 회전될 수 있다. 회전원통부(273)는, 회전축(281)의 일부분에 결합된 채 회전축(271)의 길이방향으로 연장하되, 고정형 자석단(230)의 제1,2자석군(231,233)의 길이보다 약간 짧게 연장하며, 회전축(271)의 회전에 의해 회전축(271)과 동일한 회전방향으로 회전될 수 있다. In addition, the rotating body 270 includes a rotating shaft 271 and a rotating cylinder portion 273, and is disposed at a distance from the upper center portion of the back plate 220 to an upper side thereof. The rotating shaft 271 is parallel to the target 210 and extends in the longitudinal direction of the first and second magnet groups 231 and 233 of the fixed magnet end 230, but is longer than the length of the first and second magnet groups 231 and 233. Extend. The rotation shaft 271 may be rotated in one direction, for example, in a clockwise direction, by the rotation driving means, for example, the motor 275, coupled to one end of the rotation shaft 271. The rotating cylinder portion 273 extends in the longitudinal direction of the rotating shaft 271 while being coupled to a portion of the rotating shaft 281, but slightly shorter than the length of the first and second magnet groups 231 and 233 of the fixed magnet end 230. It may extend and rotate in the same rotational direction as the rotation shaft 271 by the rotation of the rotation shaft 271.

또한, 연성의 자성 플레이트(280)가 회전원통부(273)의 둘레면, 예를 들어 둘레면의 전역 상에 배치된다. 회전형 자석단(290)이 자성 플레이트(280)의 표면 상에 각도 간격을 두고 이격하여 배치된다. 예를 들면, 90도의 각도 간격을 두고 4개의 자석군, 즉 제1,2,3,4자석군(291,293,295,297)이 배치된다. 제1,2,3,4자석군(291,293,295,297)의 각각은, 일렬로 배열된 복수개의 단위 자석으로 구성될 수 있다.In addition, a flexible magnetic plate 280 is disposed on the circumferential surface of the rotary cylinder portion 273, for example, the entire area of the circumferential surface. The rotatable magnet ends 290 are spaced apart from each other at angular intervals on the surface of the magnetic plate 280. For example, four magnet groups, that is, first, second, third and fourth magnet groups 291, 293, 295, and 297, are disposed at angular intervals of 90 degrees. Each of the first, second, third, and fourth magnet groups 291, 293, 295, and 297 may be configured of a plurality of unit magnets arranged in a line.

여기서, 도면에 도시된 바와 같이 제1,2,3,4자석군(291,293,295,297)의 단위 자석의 제1자극부, 예를 들어 자성 플레이트(280)와 접촉하는 자극부가 예를 들어 N극을 형성하고, 제1,2,3,4자석군(291,293,295,297)의 단위 자석의 제2자극부, 예를 들어 제1자극부 상에 배치되는 자극부가 예를 들어 S극을 형성할 수 있다. 물론, 도면에 도시하지 않았지만, 제1,2,3,4자석군(291,293,295,297)의 단위 자석의 제1자극부, 예를 들어 자성 플레이트(280)와 접촉하는 자극부가 예를 들어 S극을 형성하고, 제1,2,3,4자석군(291,293,295,297)의 단위 자석의 제2자극부, 예를 들어 제1자극부 상에 배치되는 자극부가 예를 들어 N극을 형성하는 것도 가능하다. 90도 외의 다른 각도 간격을 두고 복수 자석군이 배치될 수도 있다.Here, as shown in the drawing, the first magnetic pole portion of the unit magnets of the first, second, third, and fourth magnet groups 291, 293, 295, and 297, for example, the magnetic pole portion contacting the magnetic plate 280, for example, form an N pole. The second magnetic pole portion of the unit magnets of the first, second, third and fourth magnet groups 291, 293, 295 and 297, for example, the magnetic pole portion disposed on the first magnetic pole portion may form an S pole, for example. Of course, although not shown in the drawing, the first magnetic pole portion of the unit magnets of the first, second, third, and fourth magnet groups 291, 293, 295, and 297, for example, the magnetic pole portion contacting the magnetic plate 280, for example, forms an S pole. The second magnetic pole portion of the unit magnets of the first, second, third, and fourth magnet groups 291, 293, 295, and 297, for example, the magnetic pole portion disposed on the first magnetic pole portion may form an N pole, for example. A plurality of magnet groups may be arranged at other angular intervals other than 90 degrees.

또한, 전원인가단(227)이, 백플레이트(220)에 저주파(LF), 중간파(MF), 고주파(RF), 직류(DC), 펄스형 직류(Pulsed DC) 등의 전원을 인가하도록 백플레이트(220)의 일부분에 설치된다.In addition, the power supply stage 227 to apply a power source such as low frequency (LF), intermediate frequency (MF), high frequency (RF), direct current (DC), pulsed DC (Pulsed DC) to the back plate 220. It is installed on a part of the back plate 220.

또한, 스퍼터링용 챔버 내의 진공도를 유지하기 위하여, 백플레이트(220)의 상부면 가장자리를 따라 오링(O-ring)(229)이 설치되고, 타겟 실드(250)의 하부면 가장자리를 따라 오링(251)이 설치된다. In addition, in order to maintain the degree of vacuum in the sputtering chamber, an O-ring 229 is installed along the upper surface edge of the back plate 220 and an O-ring 251 along the lower surface edge of the target shield 250. ) Is installed.

이와 같이 구성되는 본 발명의 스퍼터링 마그네트론(200)에 있어서, 회전체(270)의 모터부(275)를 이용하여 회전축(271)을 일방향, 예를 들어 시계방향으로 회전시키면서 회전체(270)의 회전각도에 따라 타겟(210)의 표면(211) 상에 형성되는 플라즈마 레이스 트랙을 시뮬레이션하여 보면, 도 6의 (a) 내지 도 6의 (d)와 같이 플라즈마 레이스 트랙이 타겟의 표면에 형성된다.In the sputtering magnetron 200 of the present invention configured as described above, the rotating shaft 271 is rotated in one direction, for example, clockwise, by using the motor portion 275 of the rotating body 270. When simulating the plasma race track formed on the surface 211 of the target 210 according to the rotation angle, the plasma race track is formed on the surface of the target as shown in Figs. 6 (a) to 6 (d). .

즉, 회전체(270)의 회전각도가 예를 들어 0도인 경우, 즉 제1자석군(291)의 S극이 타겟(210)에 인접하여 위치하고, 제1자석군(291)과 제3자석군(295)이 회전축(271)의 수직선 상에 위치하고 있을 경우에는, 타겟의 표면 방향에서 자기력선의 세기가 가장 높은 적색으로 표시된, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 플라즈마 레이스 트랙이 타겟의 표면에 형성된다. That is, when the rotation angle of the rotating body 270 is, for example, 0 degrees, that is, the S pole of the first magnet group 291 is located adjacent to the target 210, and the first magnet group 291 and the third magnet When the group 295 is located on the vertical line of the rotation axis 271, the plasma race track as shown in FIG. Is formed on the surface.

이어, 회전체(270)가 예를 들어 30도 회전할 경우, 즉 제1자석군(291)과 제3자석군(295)이 회전축(271)의 수직선으로부터 30도 회전하여 있을 경우에는, 타겟의 표면 방향에서 자기력선의 세기가 가장 높은 적색으로 표시된 도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 플라즈마 레이스 트랙이 타겟의 표면에 형성된다. 따라서 도 6의 (b)에 도시된 플라즈마 레이스 트랙이 도 6의 (a)에 도시된 플라즈마 레이스 트랙의 위치로부터 횡방향으로 이동한 것을 알 수 있다. Subsequently, when the rotating body 270 rotates, for example, 30 degrees, that is, when the first magnet group 291 and the third magnet group 295 are rotated 30 degrees from the vertical line of the rotation axis 271, the target Plasma race tracks as shown in Fig. 6 (b), which are marked in red with the highest intensity of the magnetic field lines in the surface direction of, are formed on the surface of the target. Therefore, it can be seen that the plasma race track shown in FIG. 6B has moved laterally from the position of the plasma race track shown in FIG. 6A.

그 다음에, 회전체(270)가 예를 들어 45도 회전할 경우, 즉 제1자석군(291)과 제3자석군(295)이 회전축(271)의 수직선으로부터 45도 회전하여 있을 경우에는, 타겟의 표면 방향에서 자기력선의 세기가 가장 높은 적색으로 표시된 도 6의 (c)에 도시된 바와 같은 플라즈마 레이스 트랙이 타겟의 표면에 형성된다. 따라서 도 6의 (c)에 도시된 플라즈마 레이스 트랙이 도 6의 (b)에 도시된 플라즈마 레이스 트랙의 위치로부터 횡방향으로 이동한 것을 알 수 있다. Next, when the rotating body 270 rotates, for example, 45 degrees, that is, when the first magnet group 291 and the third magnet group 295 are rotated 45 degrees from the vertical line of the rotation axis 271. Plasma race tracks are formed on the surface of the target, as shown in Fig. 6C, in which the intensity of the lines of magnetic force in the surface direction of the target is the highest in red. Therefore, it can be seen that the plasma race track shown in FIG. 6C has moved laterally from the position of the plasma race track shown in FIG. 6B.

이후, 회전체(270)가 예를 들어 60도 회전할 경우, 즉 제1자석군(291)과 제3자석군(295)이 회전축(271)의 수직선으로부터 60도 회전하여 있을 경우에는, 타겟의 표면 방향에서 자기력선의 세기가 가장 높은 적색으로 표시된 도 6의 (d)에 도시된 바와 같은 플라즈마 레이스 트랙이 타겟의 표면에 형성된다. 따라서 도 6의 (d)에 도시된 플라즈마 레이스 트랙이 도 6의 (c)에 도시된 플라즈마 레이스 트랙의 위치로부터 횡방향으로 이동한 것을 알 수 있다. Subsequently, when the rotating body 270 rotates, for example, 60 degrees, that is, when the first magnet group 291 and the third magnet group 295 are rotated by 60 degrees from the vertical line of the rotation axis 271, the target. Plasma race tracks as shown in Fig. 6 (d), which are marked in red with the highest intensity of the magnetic field lines in the surface direction of, are formed on the surface of the target. Therefore, it can be seen that the plasma race track shown in FIG. 6D has moved laterally from the position of the plasma race track shown in FIG. 6C.

이와 같은 방식으로 회전체(270)가 예를 들어 시계방향으로 회전함에 따라 제1자석군(291)의 S극, 제2자석군(293)의 S극, 제3자석군(295)의 S극, 제4자석군(297)의 S극이 고정형 자석단(230)의 제1,2자석군(231),(233)의 N극 사이에서 순차적으로 회전하므로 플라즈마 레이스 트랙이 타겟(210)의 표면(211) 상에 연속적으로 이동하면서 형성될 수 있다. In this manner, as the rotating body 270 rotates clockwise, for example, the S pole of the first magnet group 291, the S pole of the second magnet group 293, and the S of the third magnet group 295. The pole, the S pole of the fourth magnet group 297 rotates sequentially between the N poles of the first and second magnet groups 231 and 233 of the fixed magnet stage 230, so that the plasma race track is the target 210. It can be formed while continuously moving on the surface 211 of.

따라서 본 발명은, 고정형 자석단과 회전형 자석단을 조합하여 타겟의 표면과 수평을 이루는 자기력선을 조절함으로써 회전체의 회전각도에 따라 플라즈마 레이스 트랙을 타겟의 표면 상에서 이동시킬 수 있다. 그러므로 본 발명은, 종래의 스퍼터링 마그네트론보다 타겟의 침식영역을 넓히고 나아가 타겟의 사용효율을 높일 수가 있다.Therefore, in the present invention, the plasma race track can be moved on the surface of the target according to the rotation angle of the rotating body by adjusting the magnetic force line that is parallel to the surface of the target by combining the fixed magnet stage and the rotating magnet stage. Therefore, the present invention can increase the erosion area of the target and improve the use efficiency of the target, compared to the conventional sputtering magnetron.

한편, 본 발명의 스퍼터링 마그네트론은, 도 4에 도시된 바와 같이 고정형 자석단(230)의 제1,2자석군(231,233)과 제3,4자석군(235,237) 각각이 N극과 S극이 타겟(210)의 표면(211)에 대하여 수평으로 배치되는 구성 대신에, 도면에 도시하지 않았지만 고정형 자석단(230)의 제1,2자석군(231,233)과 제3,4자석군(235,237) 각각이 N극과 S극이 타겟(210)의 표면(211)에 대하여 수직으로 배치되는 구성이 가능하다. 또한, 도면에 도시하지 않았지만, 제1,2자석군(231,233)의 N극과 S극이 타겟(210)의 표면(211)에 대하여 수평으로 배치되고 제3,4자석군(235,237)의 N극과 S극이 타겟(210)의 표면(211)에 대하여 수직으로 배치하되 N극이 S극 아래에 위치하는 구성도 가능하다. 설명의 편의상 설명의 중복을 피하기 위하여 이들 구성에 대한 설명을 생략하기로 한다. Meanwhile, in the sputtering magnetron of the present invention, as shown in FIG. 4, the first and second magnet groups 231 and 233 and the third and fourth magnet groups 235 and 237 of the fixed magnet stage 230 each have an N pole and an S pole. Instead of the configuration arranged horizontally with respect to the surface 211 of the target 210, although not shown in the drawings, the first and second magnet groups 231 and 233 and the third and fourth magnet groups 235 and 237 of the fixed magnet stage 230. Each of the N and S poles may be configured to be perpendicular to the surface 211 of the target 210. In addition, although not shown in the drawings, the N poles and the S poles of the first and second magnet groups 231 and 233 are disposed horizontally with respect to the surface 211 of the target 210 and the N of the third and fourth magnet groups 235 and 237. The pole and the S pole may be disposed perpendicular to the surface 211 of the target 210, but the N pole may be positioned below the S pole. For convenience of description, description of these components will be omitted in order to avoid duplication of description.

이상으로 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명에 따른 스퍼터링 마그네트론의 구성은 상술한 예에 한정되지 아니 하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 변형, 변경, 치환 등이 가능하다.
Although the preferred embodiment has been described above, the configuration of the sputtering magnetron according to the present invention is not limited to the above-described example, and various modifications, changes, substitutions, and the like can be made without departing from the technical spirit of the present invention.

1: 기판
3: 롤러
10: 타겟
20: 백플레이트
30: 자석단
31: 제1자석군
33: 제2자석군
40: 연성의 자성 플레이트
50: 절연성 플레이트
60: 타겟 실드
70: 냉매통로
71: 냉매입력구
73: 냉매출력구
80: 전극
100: 스퍼터링 마그네트론
200: 스퍼터링 마그네트론
210: 타겟
211: 타겟의 표면
220: 백플레이트
221: 냉매통로
223: 냉매입력구
225: 냉매출력구
227: 전원인가단
229: 오링(O-ring)
230: 고정형 자석단
231,233: 고정형 자석단의 제1,2자석군
235,237: 고정형 자석단의 제3,4자석군
240: 연성의 자성 플레이트
250: 타겟 실드
251: 오링
260: 절연성 플레이트
270: 회전체
271: 회전축
273: 회전원통부
275: 모터부
280: 연성의 자성 플레이트
290: 회전형 자석단
291,293,295,297: 회전형 자석단의 제1,2,3,4자석군
1: substrate
3: roller
10: target
20: backplate
30: magnet
31: First magnet group
33: Second magnet group
40: flexible magnetic plate
50: insulating plate
60: target shield
70: refrigerant passage
71: refrigerant input port
73: refrigerant output port
80: electrode
100: sputtering magnetron
200: sputtering magnetron
210: target
211: surface of the target
220: backplate
221: refrigerant passage
223: refrigerant input port
225: refrigerant outlet
227: power off
229 O-ring
230: fixed magnet stage
231,233: first and second magnet group of the fixed magnet stage
235,237: group 3, 4 magnets of fixed magnet
240: soft magnetic plate
250: target shield
251: O-ring
260: insulating plate
270: rotating body
271: axis of rotation
273: rotating cylinder
275: motor unit
280 soft magnetic plate
290: rotating magnet stage
291,293,295,297: first, second, third and fourth magnet groups of rotating magnet

Claims (10)

고정형 타겟과;
상기 타겟을 지지하도록 상기 타겟 상에 배치되는 백플레이트;
상기 백플레이트 상에 이격 거리를 두고 대향하여 배치되는 제1,2자석군과, 상기 제1,2자석군의 대응하는 양측 단부 사이에 각각 배치되는 제3,4자석군을 포함하여 폐루프를 형성하는 고정형 자석단;
상기 고정형 자석단으로부터 상측으로 이격하여 배치되며, 상기 제1,2자석군의 길이방향으로 연장하는 회전축을 중심으로 회전하는 회전원통부를 가진 회전체; 및
상기 회전원통부 상에 각도 간격을 두고 이격하여 배치되는 복수의 자석군을 가진 회전형 자석단을 포함함으로써 상기 회전원통부의 회전에 의해 상기 복수의 자석군이 회전하여 상기 타겟의 표면에 형성되는 플라즈마 레이스 트랙을 이동시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 마그네트론.
A fixed target;
A backplate disposed on the target to support the target;
A closed loop including first and second magnet groups disposed to face each other at a distance apart from each other on the back plate, and third and fourth magnet groups respectively disposed between corresponding opposite ends of the first and second magnet groups. Fixed magnet stage to form;
A rotating body spaced upwardly from the fixed magnet end, the rotating body having a rotating cylinder portion rotating around a rotation axis extending in the longitudinal direction of the first and second magnet groups; And
Plasma magnets are formed on the surface of the target by rotating the plurality of magnet groups by the rotation of the rotary cylinder portion by including a rotary magnet end having a plurality of magnet groups disposed on the rotary cylinder spaced apart at an angular interval A sputtering magnetron characterized by moving a race track.
제1항에 있어서, 상기 제1,2자석군은, 상기 제3,4자석군보다 많은 단위 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 마그네트론.
The sputtering magnetron of claim 1, wherein the first and second magnet groups have more unit magnets than the third and fourth magnet groups.
제1항에 있어서, 상기 제1,2자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수평으로 배치되고, 상기 제3,4자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수평으로 배치된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 마그네트론.
The magnetic pole portion of each of the first and second magnet groups is disposed horizontally with respect to the surface of the target, and the magnetic pole portions of each of the third and fourth magnet groups are disposed horizontally with respect to the surface of the target. A sputtering magnetron characterized by the above.
제1항에 있어서, 상기 제1,2자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수직으로 배치되고, 상기 제3,4자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수직으로 배치된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 마그네트론.
The magnetic pole portion of each of the first and second magnet groups is disposed perpendicular to the surface of the target, and the magnetic pole portions of each of the third and fourth magnet groups are disposed perpendicular to the surface of the target. A sputtering magnetron characterized by the above.
제1항에 있어서, 상기 제1,2자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수평으로 배치되고, 상기 제3,4자석군 각각의 자극부가 상기 타겟의 표면에 대하여 수직으로 배치된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 마그네트론.
The magnetic pole portion of each of the first and second magnet groups is disposed horizontally with respect to the surface of the target, and the magnetic pole portions of each of the third and fourth magnet groups are disposed perpendicular to the surface of the target. A sputtering magnetron characterized by the above.
제1항에 있어서, 상기 제1,2자석군과 제3,4자석군은, 연성의 자성 플레이트를 개재하여 백플레이트에 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 마그네트론.
The sputtering magnetron according to claim 1, wherein the first and second magnet groups and the third and fourth magnet groups are disposed on the back plate via a soft magnetic plate.
제1항에 있어서, 상기 복수의 자석군은, 상기 회전원통부에 동일한 각도 간격을 두고 이격하여 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 마그네트론.
The sputtering magnetron according to claim 1, wherein the plurality of magnet groups are arranged to be spaced apart from each other at equal angular intervals in the rotating cylinder portion.
제1항에 있어서, 상기 복수의 자석군은, 상기 회전원통부에 연성의 자성 플레이트를 개재하여 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 마그네트론.
The sputtering magnetron according to claim 1, wherein the plurality of magnet groups are arranged in the rotating cylinder via a flexible magnetic plate.
제1항에 있어서, 상기 복수의 자석군은, 상기 회전원통부에 인접한 자극부가 제1자극을 형성하고, 상기 회전원통부에 원접한 자극부가 제2자극을 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 마그네트론.
The sputtering magnetron according to claim 1, wherein the plurality of magnet groups have a magnetic pole portion adjacent to the rotary cylinder portion to form a first magnetic pole, and the magnetic pole portion tangential to the rotary cylinder portion to form a second magnetic pole.
제1항에 있어서, 상기 백플레이트의 내부에, 상기 타겟을 냉각하기 위한 냉매를 유통하기 위한 냉매통로가 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 마그네트론. The sputtering magnetron according to claim 1, wherein a refrigerant passage for circulating a refrigerant for cooling the target is formed in the back plate.
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