KR20000002750A - Target unit of sputtering machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스퍼터링 장치(sputtering machine)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스퍼터링 장치의 마그네트론(magnetron)을 구성하는 전자석의 배열구조를 개선하여 타겟(target)의 이용효율을 향상시킬 수 있는 스퍼터링 장치의 타겟부에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering machine, and more particularly, to a target of a sputtering apparatus capable of improving the utilization efficiency of a target by improving the arrangement of electromagnets constituting a magnetron of the sputtering apparatus. It's about wealth.
일반적인 스퍼터링 장치가 도 1에 도시되어 있다.A typical sputtering apparatus is shown in FIG.
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.As shown, a target portion 3 and a substrate portion 4 are provided inside the chamber 2 in which the vacuum pump 1 is provided to draw the vacuum therein. The target portion 3 is equipped with a material to be deposited, that is, a target, and the substrate portion 4 is equipped with a substrate 5 on which a source material is deposited.
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.A cathode electrode (not shown) is connected to the target portion 3, and an anode electrode (not shown) is connected to the substrate portion to form an electric field between the target portion 3 and the substrate portion 4. .
타겟부(3)의 전방에는 셔터(6)가 구비되어 증착시간 등을 제어할 수 있도록 되어 있다.A shutter 6 is provided in front of the target portion 3 to control the deposition time and the like.
챔버(2)의 일단에는 반응가스를 주입하기 위한 가스밸브(7)와 주입된 반응가스를 플라즈마 상태로 만들기 위한 고주파발생장치(도면상 미도시됨)가 구비된다.One end of the chamber 2 is provided with a gas valve 7 for injecting the reaction gas and a high frequency generator (not shown in the figure) for making the injected reaction gas into a plasma state.
도 2는 종래의 스퍼터링 장치의 타켓부를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 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.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a target portion of a conventional sputtering apparatus, and FIG. 3 is a bottom view of FIG. 2, in which the target portion 3 is subjected to a cycloidal movement of a plasma state generated in a vacuum to enhance generation of reaction gas ions. A magnetron 8 is provided for the purpose. The magnetron 8 has electromagnets 9 of different polarities from each other. A target 10 made of a material to be deposited on the substrate 5 is mounted on the front surface of the electromagnet 9, and a mounting means 11 for attaching and detaching the target 10 is provided at the edge of the target 10. .
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).By the way, the target portion of the conventional sputtering device is composed of any one magnetic pole (9a) having the shape of the electromagnet (9) having a donut shape and the other magnetic pole (9b) formed in the center of the magnetron sputtering target 10 has a disadvantage in that the efficiency of the target 10 is reduced because it is consumed in a doughnut shape (see Fig. 4).
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.In more detail, the masnetron sputtering forms a magnetic field from the N pole of the electromagnet 9 to the S pole, and moves the electrons contained in the magnetic field along the magnetic field to cause collision with the molecular reaction gas. Promote the generation of ions. As such, the ionized reaction gas collides with the target 10 along the electric field to sputter. Therefore, since the movement of the electrons is hardly performed in the magnetic poles 9a and 9b, the consumption of the target 10 hardly occurs, and the density of the reaction gas ionized in the range between the magnetic pole and the magnetic pole where the electrons are moved is high. yeild) is concentrated and the consumption of the target 10 is accelerated. That is, the target portion located in front of the donut-shaped magnetic pole 9a having the electromagnet 9 formed thereon and the other magnetic pole 9b formed at the center thereof does not consume the target material and does not face the electromagnet 9 (FIG. 4). In the shaded area of) the consumption of the target material is concentrated.
따라서 본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마그네트론의 전자석 형상을 개선하여 타켓의 소모가 균일하게 이루어지도록 하므로써 타겟의 이용효율을 향상시킬 수 있는 스퍼터링 장치의 타겟부를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a target portion of a sputtering apparatus that can improve the efficiency of use of a target by improving the electromagnet shape of the magnetron to uniformly consume the target by improving the shape of the magnetron. have.
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 "ㄷ"형상의 말발굽형상으로 이루어지는 복수개의 전자석A와, 상기 전자석A와 동일한 형상을 가지며 전자석A의 반대방향에서 말발굽사이에 그 일단이 삽입되어 전자석A와 서로 엇갈리게 배열되는 복수개의 전자석B로 이루어지며, 상기 복수개의 전자석A에 권취되는 코일A와 상기 복수개의 전자석B에 권취되는 코일B를 구비하며, 상기 전자석A와 전자석B가 서로 번갈아가면서 자장을 형성하는 스퍼터링 장치의 타겟부를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a sputtering apparatus equipped with a magnetron made of electromagnets having different magnetic poles to promote generation of reactive gas ions of plasma generated from the front surface of the target portion, wherein the electromagnet is " And a plurality of electromagnets A having a shape of a horseshoe, and a plurality of electromagnets B having the same shape as the electromagnet A and having one end inserted between the horseshoe in the opposite direction of the electromagnet A, and alternately arranged with the electromagnet A. A coil A wound on a plurality of electromagnets A and a coil B wound on a plurality of electromagnets B, and the electromagnet A and the electromagnet B alternate with each other to provide a target portion of a sputtering apparatus.
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.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
도 1은 종래의 일반적인 스퍼터링 장치를 도시한 모식도,1 is a schematic diagram showing a conventional general sputtering apparatus,
도 2는 종래의 타겟부를 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view showing a conventional target portion,
도 3은 도 2의 저면도,3 is a bottom view of FIG. 2;
도 4는 종래의 타켓소모부위를 도시한 도면,4 is a view showing a conventional target consumption portion,
도 5는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 타겟부를 확대 도시한 요부확대 단면도,5 is an enlarged cross-sectional view of a main portion showing an enlarged target portion of a sputtering apparatus according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 도 4의 저면도,6 is a bottom view of FIG. 4 in accordance with the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 타겟의 소모부위를 도시한 도면.7 is a view showing a consumed portion of the target according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
22 : 챔버 23 : 타겟부22 chamber 23 target portion
28 : 마그네트론 29 : 전자석A, B28: magnetron 29: electromagnets A, B
30 : 타겟 35 : 코일A, B30 target 35 coil A, B
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 스퍼터링 장치의 타겟부에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a target unit of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 타겟부를 확대 도시한 요부확대 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 도 4의 저면도이다.FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view illustrating main parts of the sputtering apparatus according to the present invention, and FIG. 6 is a bottom view of FIG. 4 according to the present invention.
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.As shown, the sputtering apparatus includes a chamber 22 having a vacuum pump 21 so as to draw a vacuum therein, and a target portion 23 on which a target 30 made of a material to be deposited is mounted. ) And a substrate portion 24 for mounting the substrate 25 on which the material of the target 30 is deposited.
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.Although not shown in the drawing, a cathode electrode is connected to the target portion 23, and an anode electrode is connected to the substrate portion 24 to form an electric field between the target portion 23 and the substrate portion 24.
한편, 타겟부(23)의 전방에는 셔터(26)가 구비되어 증착시간 등을 제어한다.On the other hand, the shutter 26 is provided in front of the target portion 23 to control the deposition time and the like.
챔버(22)의 일단에는 반응가스를 주입하기 위한 가스밸브(27)와 주입된 반응가스를 플라즈마 상태로 만들기 위한 고주파발생장치(도면상 미도시됨)가 구비된다.One end of the chamber 22 is provided with a gas valve 27 for injecting the reaction gas and a high frequency generator (not shown in the figure) for making the injected reaction gas into a plasma state.
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.In particular, the target portion 23 of the sputtering apparatus according to the present invention is provided with a magnetron 28 for promoting the generation of reaction gas ions by the cycloidal movement of the plasma state generated in the vacuum. The magnetron 28 includes electromagnets 29 having different polarities from each other. A target 30 made of a material to be deposited on the substrate 25 is mounted on the front surface of the electromagnet 29, and a mounting means 31 for attaching and detaching the target 30 is provided at the edge of the target 30. .
특히, 상기 전자석(29)은 "ㄷ"형상의 말발굽형상으로 이루어지는 복수개의 전자석A(29a)와, 상기 전자석A(29a)와 동일한 형상을 가지며 전자석A(29a)의 반대방향에서 말발굽사이에 그 일단이 삽입되어 전자석A(29a)와 서로 엇갈리게 배열되는 복수개의 전자석B(29b)로 이루어지며, 상기 복수개의 전자석A(29a)에 권취되는 코일A(35a)와 상기 복수개의 전자석B(29b)에 권취되는 코일B(35b)를 구비하며, 상기 전자석A(29a)와 전자석B(29b)가 서로 번갈아가면서 자장을 형성하도록 전기적으로 연결된다.In particular, the electromagnet 29 has a plurality of electromagnets A29a having a horseshoe shape of "C" shape, the same shape as the electromagnets A29a, and between the horseshoe in the opposite direction of the electromagnet A29a. One end is inserted into a plurality of electromagnets B (29b) which are arranged to alternate with the electromagnet A (29a), coil A (35a) and the plurality of electromagnets (29b) wound around the plurality of electromagnets (A) (a) It is provided with a coil B (35b) wound on, and the electromagnet A (29a) and the electromagnet B (29b) are electrically connected to alternately to form a magnetic field.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation according to the embodiment of the present invention will be described.
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.The target portion 23 of the sputtering apparatus is equipped with a target 30 made of a material to be deposited, and the substrate portion 24 has a substrate 25 mounted thereon, and a vacuum pump to prevent inflow or oxidation of impurities in the air. A vacuum state is formed in the chamber 22 using the 21.
이어서, 챔버(22) 내부에 반응가스, 예컨대 아르곤가스(Ar2)를 주입한 후 미도시된 고주파발생장치를 이용해 아르곤가스로부터 플라즈마를 발생시킨다.Subsequently, a reaction gas such as argon gas (Ar 2 ) is injected into the chamber 22, and then plasma is generated from the argon gas using a high frequency generator (not shown).
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.That is, the argon gas in the molecular state is separated into argon ions in the Ar + state and electrons (e − ), and the target material is sputtered while the (+) ions argon ions collide with the target 30 connected to the cathode electrode along the electric field. Physically deposited on the substrate 25.
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.On the other hand, the masnetron 28 forms a magnetic field from the N pole of the electromagnet 29 to the S pole, and moves the electrons included in the magnetic field along the magnetic field to cause collision with the argon gas in the molecular state, thereby generating argon ions. In this way, argon ions collide with the target 30 along the electric field to sputter.
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.On the other hand, since there is almost no movement of the electrons in the magnetic poles 29a and 29b, almost no consumption of the target 30 material occurs. ) Is concentrated and the consumption of the target 20 is accelerated.
즉, 코일A(35a)에 전류가 인가될때에는 전자석A(29a)에만 자장이 형성되어 전자석A의 자극의 위치에 있는 타겟(30)에서는 소모가 거의 일어나지 않으며, 자극과 자극 사이, 즉 전자석B(29b)의 자극의 위치에 있는 타겟(30)의 소모가 집중된다.That is, when a current is applied to the coil A 35a, a magnetic field is formed only in the electromagnet A 29a, so that little consumption occurs at the target 30 at the position of the magnetic pole of the electromagnet A, that is, between the magnetic pole and the magnetic pole B. Consumption of the target 30 at the position of the magnetic pole of 29b is concentrated.
한편, 코일B(35b)에 전류가 인가될때에는 전자석B(29b)에만 자장이 형성되어 전자석B의 자극의 위치에 있는 타겟(30)에서는 소모가 거의 일어나지 않으며, 자극과 자극 사이, 즉 전자석A(29a)의 자극의 위치에 있는 타겟(30)의 소모가 집중된다.On the other hand, when a current is applied to the coil B 35b, a magnetic field is formed only in the electromagnet B 29b, so that consumption rarely occurs in the target 30 at the position of the magnetic pole of the electromagnet B, that is, between the magnetic pole and the magnetic pole A. Consumption of the target 30 at the position of the magnetic pole of 29a is concentrated.
이처럼, 코일A(35a)와 코일B(35b)에 전류가 번갈아가면서 인가되므로 전자석A(29a)와 전자석B(29b)에 형성되는 자장도 번갈아가면서 형성되어 타겟의 소모도 균일하게 이루어지게 된다. 도 7에는 타겟의 소모부위를 도시하고 있다.As such, since current is alternately applied to the coils A 35a and B 35b, the magnetic fields formed on the electromagnets A 29a and the electromagnets B 29b are alternately formed, thereby uniformly consuming the target. 7 shows the consumed portion of the target.
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.In the above description, it should be understood that those skilled in the art can make modifications and changes to the present invention without changing the gist of the present invention as it merely illustrates a preferred embodiment of the present invention.
따라서 본 발명은 한쌍의 전자석의 서로 엇갈리게 배열하여 번갈아가면서 전류를 인가하여 타겟의 전면에 자장이 형성되도록 함으로써 타겟의 소모가 균일하게하여 타겟의 수명을 연장할 수 있으며, 타겟의 이용효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, in the present invention, the magnetic field is formed on the front of the target by alternately arranging a pair of electromagnets alternately with each other so that the consumption of the target is uniform, thereby extending the life of the target, and improving the efficiency of using the target. The effect can be obtained.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980023654A KR20000002750A (en) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | Target unit of sputtering machine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019980023654A KR20000002750A (en) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | Target unit of sputtering machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=19540452
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019980023654A KR20000002750A (en) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | Target unit of sputtering machine |
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|---|---|
| KR (1) | KR20000002750A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100848851B1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-07-30 | 주식회사 탑 엔지니어링 | Plasma damage free sputter gun, sputter, plasma process apparatus and film-forming method |
-
1998
- 1998-06-23 KR KR1019980023654A patent/KR20000002750A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100848851B1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-07-30 | 주식회사 탑 엔지니어링 | Plasma damage free sputter gun, sputter, plasma process apparatus and film-forming method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |