KR19990086634A - 스퍼터링 장치의 타겟부 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스퍼터링 장치의 타겟부에 관한 것으로, 타겟부의 전면에서 발생되는 플라즈마의 반응가스 이온의 발생을 촉진시키기 위해 서로 다른 자극을 갖는 전자석으로 이루어지는 마그네트론이 구비된 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 전자석이 소정길이를 갖는 직사각형상의 막대자석으로 이루어지며, 상기 전자석들의 자극이 서로 교번적으로 배열되어 이루어지며, 상기 전자석들을 횡방향으로 소정거리 이동시킬 있도록 조절수단이 설치된다.

따라서 본 발명은 전자석의 형상을 개선하고 그 위치를 이동할 수 있도록하여 타겟의 소모가 균일하게 이루어지도록 함으로써 타겟의 수명을 연장할 수 있으며, 타겟의 이용효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Description

스퍼터링 장치의 타겟부

본 발명은 스퍼터링 장치(sputtering machine)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스퍼터링 장치의 마그네트론(magnetron)의 형상을 변경하여 타겟(target)의 이용효율을 향상시킬 수 있는 스퍼터링 장치의 타겟부에 관한 것이다.

일반적인 스퍼터링 장치가 도 1에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 내부에 진공을 뽑아줄 수 있도록 진공펌프(1)가 구비된 챔버(2) 내부에 타겟부(3)와 기판부(4)가 구비된다. 상기 타겟부(3)에는 증착하고자 하는 물질 즉, 타켓이 장착되고 상기 기판부(4)에는 소스물질이 증착되는 기판(5)이 장착된다.

상기 타겟부(3)에는 캐소드 전극(미도시됨)이 연결되며, 상기 기판부에 애노드 전극(미도시됨)이 연결되어 타겟부(3)와 기판부(4) 사이에 전계가 형성되어 있다.

타겟부(3)의 전방에는 셔터(6)가 구비되어 증착시간 등을 제어할 수 있도록 되어 있다.

챔버(2)의 일단에는 반응가스를 주입하기 위한 가스밸브(7)와 주입된 반응가스를 플라즈마 상태로 만들기 위한 고주파발생장치(도면상 미도시됨)가 구비된다.

도 2는 종래의 스퍼터링 장치의 타켓부를 도시한 단면도이며, 도 3은 도2의 저면도로서, 타겟부(3)에는 진공 중에서 발생하는 플라즈마 상태의 일렉트론이 사이클로이드 운동해서 반응가스 이온의 발생을 증진시키기 위한 마그네트론(8)이 구비되어 있다. 상기 마그네트론(8)은 서로 극성이 다른 전자석(9)을 구비한다. 상기 전자석(9) 전면에는 기판(5)에 증착하고자하는 물질로 이루어진 타켓(10)이 장착되며, 상기 타켓(10)을 탈부착시키기 위한 장착수단(11)이 타켓(10)의 가장자리에 구비된다.

그런데 이와같은 종래의 스퍼터링 장치의 타켓부는 전자석(9)의 형상이 도우넛 형상을 갖는 어느 하나의 자극(9a)과 그 중심부에 형성되는 다른 하나의 극성으로 이루어지는 자극(9b)으로 이루어져 마그네트론 스퍼터링시 타켓(10)이 도우넛 형상으로 소모되어 타겟(10)의 효율이 떨어지는 단점이 있었다(도 4 참조).

이를 더욱 상세히 설명하면, 마스네트론 스퍼터링은 전자석(9)의 N극에서 S극으로 자장을 형성하며 그 자장안에 포함되는 일렉트론을 자장을 따라 이동시켜 분자상태의 반응가스와 충돌을 일으키도록하여 반응가스 이온의 발생을 촉진시킨다. 이와같이 이온화된 반응가스가 전계를 따라 타겟(10)에 충돌하여 스퍼터링하게 된다. 따라서, 자극(9a, 9b)에서는 일렉트론의 이동이 거의 없으므로 타켓(10)의 소모가 거의 일어나지 않으며, 일렉트론의 이동이 이루어지는 자극과 자극 사이의 범위에 이온화된 반응가스의 밀도가 높아 스퍼터링 일드(sputtering yeild)가 집중되어 타겟(10)의 소모가 가속된다. 즉, 전자석(9)이 형성된 도우넛 형상의 자극(9a)과 그 중심에 형성된 다른 자극(9b)의 전면에 위치한 타겟부위는 타겟물질이 소모되지 않고 전자석(9)과 대면하지 않는 부위(도 4의 빗금친 부분)에서 타겟물질의 소모가 집중되는 것이다.

따라서 본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마그네트론의 전자석 형상을 개선하여 타켓의 소모가 균일하게 이루어지도록하므로써 타겟의 이용효율을 향상시킬 수 있는 스퍼터링 장치의 타겟부를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 타겟부의 전면에서 발생되는 플라즈마의 반응가스 이온의 발생을 촉진시키기 위해 서로 다른 자극을 갖는 전자석으로 이루어지는 마그네트론이 구비된 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 전자석이 소정길이를 갖는 직사각형상의 막대자석으로 이루어지며, 상기 전자석들의 자극이 서로 교번적으로 배열되어 이루어지며, 상기 전자석들을 횡방향으로 소정거리 이동시킬 있도록 조절수단이 설치되는 스퍼터링 장치의 타겟부를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 스퍼터링 장치를 도시한 모식도,

도 2는 종래의 타겟부를 도시한 단면도,

도 3은 도 2의 저면도,

도 4는 종래의 타켓소모부위를 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 타겟부를 확대 도시한 요부확대 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 도 4의 저면도,

도 7은 본 발명에 따른 전자석의 이동을 도시한 작동도,

도 8은 본 발명에 따른 타겟의 소모부위를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

22 ; 챔버 23 ; 타겟부

28 ; 마그네트론 29 ; 전자석

30 ; 타겟 35 ; 조절수단

32 ; 케이스 33 ; 조절홈

34 ; 손잡이

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치의 타겟부에 대해 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 타겟부를 확대 도시한 요부확대 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 도 4의 저면도이다.

도시된 바와 같이, 스퍼터링 장치는 내부에 진공을 뽑아줄 수 있도록 진공펌프(21)가 구비된 챔버(22)와, 그 내부에 증착하고자하는 물질로 된 타겟(30)이 장착되는 타겟부(23)와 타겟(30)의 물질이 증착되는 기판(25)을 장착하는 기판부(24)가 구비된다.

도면상 미도시되어 있으나, 상기 타겟부(23)에는 캐소드 전극이 연결되며, 상기 기판부(24)에는 애노드 전극이 연결되어 타겟부(23)와 기판부(24) 사이에 전계가 형성된다.

한편, 타겟부(23)의 전방에는 셔터(26)가 구비되어 증착시간 등을 제어한다.

챔버(22)의 일단에는 반응가스를 주입하기 위한 가스밸브(27)와 주입된 반응가스를 플라즈마 상태로 만들기 위한 고주파발생장치(도면상 미도시됨)가 구비된다.

특히, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 타켓부(23)는 진공 중에서 발생하는 플라즈마 상태의 일렉트론이 사이클로이드 운동해서 반응가스 이온의 발생을 증진시키기 위한 마그네트론(28)이 구비되어 있다. 상기 마그네트론(28)은 서로 극성이 다른 전자석(29)을 구비한다. 상기 전자석(29) 전면에는 기판(25)에 증착하고자하는 물질로 이루어진 타켓(30)이 장착되며, 상기 타켓(30)을 탈부착시키기 위한 장착수단(31)이 타켓(30)의 가장자리에 구비된다.

특히, 상기 전자석(29)은 소정길이를 갖는 직사각형의 막대자석형상으로 이루어지며, 상기 전자석(29)들은 자극이 서로 교번적으로 배열되어 이루어지며, 상기 전자석(29)들은 횡방향으로 소정거리 이동될 수 있도록 이루어지며, 이를 이동시키기 위한 조절수단(35)이 별도로 설치된다.

상기 전자석(29)들이 횡방향으로 이동되는 폭(w)은 어느 하나의 전자석(29a)과 이웃하는 다른 전자석(29b) 사이의 폭만큼 이동할 수 있도록 이루어진다.

상기 조절수단(35)은 일예로서, 전자석(29)을 지지하는 케이스(32)의 일단에 전자석의 이동방향으로 조절홈(33)이 형성되며, 상기 전자석(29)에 고정된 손잡이(34)가 조절홈(33)을 따라 이동할 수 있도록 결합되어 손잡이(34)를 이동함에 따라 전자석(29)의 위치가 횡방향으로 이동하게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 작용을 설명한다.

스퍼터링 장치의 타겟부(23)에는 증착하고자하는 물질로 된 타겟(30)을 장착하고, 기판부(24)에는 기판(25)을 장착한 다음 공기중의 불순물 유입 또는 산화를 방지하기 위해 진공펌프(21)를 이용해 챔버(22)에 진공 상태를 형성한다.

이어서, 챔버(22) 내부에 반응가스, 예컨대 아르곤가스(Ar)를 주입한 후 미도시된 고주파발생장치를 이용해 아르곤가스로부터 플라즈마를 발생시킨다.

즉, 분자상태의 아르곤가스는 Ar⁺상태의 아르곤 이온과 일렉트론(e^-)으로 분리되어 (+)이온인 아르곤 이온이 전계를 따라 캐소드 전극에 연결된 타겟(30)에 충돌하면서 타겟물질이 스퍼터링되어 기판(25)에 물리적으로 증착된다.

한편, 마스네트론(28)은 전자석(29)의 N극에서 S극으로 자장을 형성하며 그 자장안에 포함되는 일렉트론을 자장을 따라 이동시켜 분자상태의 아르곤가스와 충돌을 일으키도록하여 아르곤 이온의 발생을 촉진시키며, 이와같이 아르곤 이온이 전계를 따라 타겟(30)에 충돌하여 스퍼터링하게 된다.

한편, 자극(29a, 29b)에서는 일렉트론의 이동이 거의 없으므로 타켓(30)물질의 소모가 거의 일어나지 않으며, 일렉트론의 이동이 이루어지는 자극과 자극 사이의 범위에서 아르곤 이온의 밀도가 높아 스퍼터링 일드(sputtering yeild)가 집중되어 타겟(20)의 소모가 가속된다.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 소정길이를 갖는 직사각형상의 전자석(29)을 소정의 시간간격으로 횡방향으로 이동하면서 스퍼터링을 수행하여 타겟(30)의 소모가 균일하게 진행되도록 한다. 도 8에는 타겟의 소모부위를 도시하고 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

따라서 본 발명은 전자석의 형상을 개선하고 그 위치를 이동할 수 있도록하여 타겟의 소모가 균일하게 이루어지도록 함으로써 타겟의 수명을 연장할 수 있으며, 타겟의 이용효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 타겟부의 전면에서 발생되는 플라즈마의 반응가스 이온의 발생을 촉진시키기 위해 서로 다른 자극을 갖는 전자석으로 이루어지는 마그네트론이 구비된 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 전자석이 소정길이를 갖는 직사각형상의 막대자석으로 이루어지며, 상기 전자석들의 자극이 서로 교번적으로 배열되어 이루어지며, 상기 전자석들을 횡방향으로 소정거리 이동시킬 있도록 조절수단이 설치되는 스퍼터링 장치의 타겟부.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자석들이 횡방향으로 이동되는 거리는 어느 하나의 전자석과 이웃하는 다른 전자석 사이의 폭만큼 이동할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치의 타켓부.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 조절수단은 전자석을 지지하는 케이스의 일단에 전자석의 이동방향으로 조절홈이 형성되며, 상기 전자석에 고정된 손잡이가 조절홈을 따라 이동할 수 있도록 결합되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치의 타겟부.