KR200141803Y1 - Magnetron type sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
본 고안은 마그네트론 타입 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 특히 스퍼터링 장치 음극의 자극의 갯수를 여러개로 하여 자장형성 영역을 넓혀 스퍼터링 타겟 전표면을 고르게 사용하도록 하므로서 타겟 사용 효율을 높일 수 있게 한 것이다.The present invention relates to a magnetron type sputtering device, and in particular, the number of magnetic poles of the sputtering device cathode is increased to increase the magnetic field forming area so as to evenly use the entire surface of the sputtering target, thereby increasing the target use efficiency.
종래의 기술은 자장이 가장 강하게 형성되는 영역을 중심으로 타겟이 소모되므로 그 사용효율이 매우 낮으며 또 자석 배치를 잘 하더라도 타겟 소모율이 10-20%를 넘기가 어렵고, 자석을 사용하지 않는 다이오드 방법을 사용하면 타겟 소모율은 매우 높아지나 스퍼터링 속도가 매우 느리고 낮은 아르곤 압력에서는 플라즈마가 잘 형성되지 않는 문제점이 있었다.In the conventional technology, since the target is consumed around the region where the magnetic field is formed most strongly, its efficiency is very low, and even if the magnet is placed well, the target consumption rate is difficult to exceed 10-20%, and the diode method does not use the magnet. When using, the target consumption rate is very high, but the sputtering rate is very slow, there is a problem that the plasma is not formed well at low argon pressure.
따라서 본 고안은 스퍼터링 장치의 음극 자석 배열을 단일자극이 아닌 여러개의 자극으로 형성되는 자석 구조를 갖게 하여 스퍼터링이 가장 활발하게 일어나는 자장 영역을 타겟의 전 표면에 걸쳐 형성되도록 하는 마그네트론 타입 스퍼터링 장치의 음극 자석구조를 구성한 것이다.Therefore, the present invention has a magnet structure in which the cathode magnet array of the sputtering device is formed by a plurality of magnetic poles instead of a single pole, so that the magnetic field region where the sputtering is most active is formed over the entire surface of the target. It is a magnetic structure.
Description
제1도는 종래의 원형음극 하부구조 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional circular cathode substructure.
제2도는 제1도의 음극에 배치시킨 자석부분 사시도.2 is a perspective view of a magnet portion disposed on the cathode of FIG.
제3도는 종래의 직사각형 음극구조 단면도.3 is a cross-sectional view of a conventional rectangular cathode structure.
제4도는 종래 원형 타겟의 소모형상도.4 is a consumption diagram of a conventional circular target.
제5도는 종래 직사각형 타겟의 소모형상도.5 is a consumption diagram of a conventional rectangular target.
제6도는 본 고안에 의한 원형음극 구조 평면도.6 is a plan view of a circular cathode structure according to the present invention.
제7도는 본 고안에 의한 직사각형 음극구조 평면도.7 is a plan view of a rectangular cathode structure according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
3' : 원형 음극구조체 3a' : 직사각형 음극구조체3 ': circular cathode structure 3a': rectangular cathode structure
5 : 막대형 자석5: bar magnet
본 고안은 마그네트론 타입 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 특히 스퍼터링 장치 음극의 자극의 갯수를 여러개로 하여 자장형성 영역을 넓혀 스퍼터링 타겟 전표면을 고르게 사용하도록 하므로서 타겟 사용 효율을 높일 수 있게 한 것이다.The present invention relates to a magnetron type sputtering device, and in particular, the number of magnetic poles of the sputtering device cathode is increased to increase the magnetic field forming area so as to evenly use the entire surface of the sputtering target, thereby increasing the target use efficiency.
일반 스퍼터링 장치중 가장 일반적으로 쓰이고 있는 마그네트론 스퍼터링 장치는 어떤 형태로든 음극내부에 자석을 장착하고 있으며, 도면 제1도 및 제2도와 같이 사용타겟이 원형인 음극구조체(3)에 상,하로 반대극을 갖는 원형의 자석(2)(2')이 중심과 가장자리에 위치되고 냉각수 입출구(4)가 뚫린 자석지지판(1)으로 상기 자석(2)(2')이 지지되어 구성되고, 또한 다른 형태의 음극구조는 도면 제3도와 같이 사용타겟이 직사각형인 음극구조체(3a)에 상,하로 반대극을 갖는 직사각형의 자석(2a)과 막대자석(2a')이 위치되는 구성으로 된다.The most commonly used magnetron sputtering device of the general sputtering device has a magnet mounted inside the cathode in any form, and the opposite pole up and down on the cathode structure (3) having a circular target as shown in FIGS. 1 and 2. Circular magnets (2) (2 ') having a magnetic support plate (1), which is located at the center and the edge and the coolant inlet and outlet (4) is perforated, and the magnets (2) (2') are supported and configured. In the negative electrode structure of FIG. 3, rectangular magnets 2a and bar magnets 2a 'having opposite and vertical poles are positioned on the negative electrode structure 3a whose target is rectangular.
이러한 종래 구성에서 자석 설계 방법은 도면 제2도 및 제3도의 화살표와 같이 단일 자장을 형성하게 되므로 이 자석에 부착되어 있는 음극으로부터 전자가 입사되면 이 전자는 양극으로 이동하는 과정에서 이 자기장의 영향으로 자기장에 수직하게 힘을 받아 자기장방향을 축으로 하는 나선 운동을 하게 된다.In this conventional configuration, the magnet design method forms a single magnetic field as shown by the arrows in Figs. 2 and 3, so that when an electron is incident from the cathode attached to the magnet, the electron is moved to the anode. As a result, the force is applied perpendicularly to the magnetic field to perform a spiral motion around the magnetic field.
그리고 상기 과정에서 스퍼터링 챔버내로 분사된 아르곤 기체와 충돌하여 아르곤을 이온화시키거나 아르곤 중성입자를 타겟에 충돌시키는데 이러한 스퍼터링 현상이 자장영역에서 매우 활발하게 일어나므로 타겟은 도면 제4도 및 제5도와 같이 원형 음극구조체(3)에서는 원형상(A)으로, 직사각형 음극 구조체(3a)에서는 타원형상(B)으로 소모된다.And in the process, collide with the argon gas injected into the sputtering chamber to ionize the argon or impinge the argon neutral particles to the target. Since this sputtering phenomenon is very active in the magnetic field region, the target is shown in FIGS. 4 and 5. In the circular cathode structure 3, it is consumed in a circular shape A, and in the rectangular cathode structure 3a in an elliptical shape B.
상기와 같은 종래 기술에서는 이미 설명한 바와 같이 자장이 가장 강하게 형성되는 영역을 중심으로 타겟이 소모되므로 그 사용효율이 매우 낮으며 또 자석 배치를 잘 하더라도 타겟 소모율이 10-20%를 넘기가 어렵고 한편 자석을 사용하지 않는 다이오드 방법을 사용하면 타겟 소모율은 매우 높아지나 스퍼터링 속도가 매우 느리고 낮은 아르곤 압력에서는 플라즈마가 잘 형성되지 않는 문제점이 있었다.In the prior art as described above, since the target is consumed around the region where the magnetic field is formed most strongly, the use efficiency is very low, and even if the magnet is placed well, the target consumption rate is difficult to exceed 10-20%. When using a diode method that does not use the target consumption rate is very high, but the sputtering rate is very slow and there is a problem that the plasma is not formed well at low argon pressure.
따라서 본 고안은 스퍼터링 장치의 음극 자석 배열을 단일자극이 아닌 여러개의 자극으로 형성되는 자석 구조를 갖게 하여 스퍼터링이 가장 활발하게 일어나는 자장 영역을 타겟의 전 표면에 걸쳐 형성되도록 하는 마그네트론 타입 스퍼터링 장치의 음극 자석 구조를 제공하고자 한 것으로서, 이하에서 본 고안의 구성을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Therefore, the present invention has a magnet structure in which the cathode magnet array of the sputtering device is formed by a plurality of magnetic poles instead of a single pole, so that the magnetic field region where the sputtering is most active is formed over the entire surface of the target. As to provide a magnet structure, the configuration of the present invention will be described in detail by the accompanying drawings as follows.
제6도는 본 고안에 의한 원형 음극 구조를 나타낸 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 원형의 음극구조체(3')의 중심으로부터 반경 방향으로 나란하게 서로 다른 반경을 갖고 그 이웃하는 것끼리 엇갈리게 되면서 평면상으로 반대극을 갖도록 다수개의 막대형 자석(5)을 원형의 음극구조체(3')에 위치시켜 자장영역이 원형타겟의 전표면에 걸쳐 형성되도록 구성한다.Figure 6 shows a circular cathode structure according to the present invention, as shown in the figure, the radially parallel to each other in the radial direction from the center of the circular cathode structure (3 ') and their neighbors are staggered between the planes A plurality of bar-shaped magnets 5 are positioned on the circular cathode structure 3 'so as to have opposite poles, so that a magnetic field region is formed over the entire surface of the circular target.
제7도는 본 고안에 의한 직사각형 음극구조를 나타낸 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 직사각형의 음극구조체(3a')의 길이 방향으로 나란하고 그 이웃하는 것끼리 엇갈리게 되면서 평면상으로 반대극을 갖는 다수의 막대형 자석(5)을 직사각형의 음극구조체(3a')에 위치시켜 자장영역이 직사각형 타겟의 전표면에 걸쳐 형성되도록 구성한다.Figure 7 shows a rectangular cathode structure according to the present invention, as shown in the drawing, parallel to the longitudinal direction of the rectangular cathode structure (3a ') and the neighbors are staggered with a plurality of neighboring poles in plane The bar-shaped magnet 5 is placed in the rectangular cathode structure 3a 'so that the magnetic field region is formed over the entire surface of the rectangular target.
이와같이 구성되는 본 고안의 작용 및 효과는 다음과 같다.The operation and effects of the present invention configured as described above are as follows.
먼저 본 고안에 의한 원형 음극구조체(3')는 도면 제6도와 같이 음극구조체의 중심쪽에서 반경방향으로 나란하게 위치한 다수의 자극으로부터 그와 이웃하는 반대자극 방향으로 자장(점선으로 표시됨)이 형성되어 원형 타겟의 가장자리까지 균일한 자장 영역이 형성되고, 본 고안에 의한 직사각형 음극구조체(3a')는 도면 제7도와 같이 음극구조체의 길이 방향으로 나란하게 배열된 다수의 자극으로부터 그와 이웃하는 반대자극 방향으로 자장(점선으로 표시됨)이 형성되어 직사각형 타겟의 가장 자리까지 균일한 자장영역이 형성되므로 자석구조물에 부착된 음극으로부터 전자가 입사되면 이 전자는 양극으로 이동하는 과정에서 타겟의 전 표면에 걸쳐 형성된 균일자장의 영향을 받게 되어 챔버내에 분사된 아르곤 기체와 충돌하여 아르곤을 이온화하거나 아르곤 중성입자를 타겟 전표면에 고르게 충돌시켜 스퍼터링을 일으키게 된다.First, the circular cathode structure 3 'according to the present invention has a magnetic field (indicated by dashed lines) in a direction opposite to that of a plurality of magnetic poles located radially side by side in the radial direction from the center of the cathode structure as shown in FIG. A uniform magnetic field region is formed up to the edge of the circular target, and the rectangular cathode structure 3a 'according to the present invention is opposite to the opposite magnetic poles from a plurality of magnetic poles arranged side by side in the longitudinal direction of the cathode structure as shown in FIG. A magnetic field (indicated by dashed lines) is formed in the direction to form a uniform magnetic field up to the edge of the rectangular target, so that when electrons are incident from the cathode attached to the magnet structure, the electrons travel across the entire surface of the target in the process of moving to the anode. Are affected by the formed uniform magnetic field and collide with the argon gas injected into the chamber to ionize the argon, B) Argon neutral particles are evenly collided with the target surface, causing sputtering.
따라서 본 고안은 자극의 갯수를 여러쌍으로 하여 자장형성 영역을 넓힘으로써 타겟 전 표면에 걸쳐 고르게 사용할 수 있으며, 이로 인하여 타겟 사용효율을 매우 높일 수 있을 뿐만 아니라 자장형성 영역이 고르게 형성되는 이유로 스퍼터링에 의한 박막의 균일성 문제를 해결할 수 있는 유용함이 있다.Therefore, the present invention can be used evenly over the entire surface of the target by widening the magnetic field forming area by the number of stimulus in pairs, and this can not only increase the target use efficiency but also cause sputtering evenly. There is a usefulness that can solve the problem of uniformity of the thin film.
Claims (3)
Priority Applications (1)
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| KR2019930003691U KR200141803Y1 (en) | 1993-03-13 | 1993-03-13 | Magnetron type sputtering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2019930003691U KR200141803Y1 (en) | 1993-03-13 | 1993-03-13 | Magnetron type sputtering apparatus |
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| KR940022675U KR940022675U (en) | 1994-10-20 |
| KR200141803Y1 true KR200141803Y1 (en) | 1999-06-01 |
Family
ID=19352010
Family Applications (1)
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| KR2019930003691U KR200141803Y1 (en) | 1993-03-13 | 1993-03-13 | Magnetron type sputtering apparatus |
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| KR (1) | KR200141803Y1 (en) |
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1993
- 1993-03-13 KR KR2019930003691U patent/KR200141803Y1/en not_active IP Right Cessation
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| KR940022675U (en) | 1994-10-20 |
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