KR20020069603A - A sputtering target for a magnetron sputtering apparatus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A sputtering target for a magnetron sputtering apparatus is provided to prevent the economical loss of an unused portion by disposing a target material only in a portion eroded when a sputtering process proceeds, and to form a thin film of a uniform thickness on a substrate by replacing the target before efficiency of usage decreases. CONSTITUTION: A target plate is composed of a material to deposit. A holder is fixed to the target plate, surrounding the edge of the upper surface of the target plate and the side and bottom surfaces of the target plate. A magnetron is disposed on the rear surface of the holder. A hole is formed in a portion of the target plate not affected by magnetic force generated by a magnet so that a deposition material does not exist in the portion of the target plate not affected by the magnetic force.

Description

마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟{A sputtering target for a magnetron sputtering apparatus}Sputtering target for magnetron sputtering apparatus

본 발명은 마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering target structure for a magnetron sputtering device.

스퍼터링에 의한 박막 형성방법은 진공챔버내에 형성하고자 하는 박막재료로 이루어진 타겟을 놓고, 타겟에 대응되는 위치에 기판을 배치한후 아르곤 이온을 주입하면 진공챔버내에 형성된 플라즈마에 의해 이온화된 아르곤 입자등의 충돌입자가 음으로 대전된 타겟면에 충돌되어 그 에너지에 의해 타겟입자가 튀어나와 기판상에 증착된다.In the method of forming a thin film by sputtering, a target made of a thin film material to be formed in a vacuum chamber is placed, and a substrate is disposed at a position corresponding to the target, and then argon ions are injected, such as argon particles ionized by plasma formed in the vacuum chamber. Collision particles collide with the negatively charged target surface, and the target particles are ejected by the energy and deposited on the substrate.

상기 스퍼터링에 의한 박막 형성방법으로는 다이오드 스퍼터링 방법, 바이어스 스퍼터링 방법, 고주파 스퍼터링 방법, 트라이오드 스퍼터링 방법, 마그네트론 스퍼터링 방법이 있으며, 가장 많이 사용되고 있는 마그네트론 스퍼터링 방법의 경우 타겟 뒷면에 마그네트가 장착되어 스퍼터링시 마그네트가 있는 타겟부위가 다른 부위보다 고밀도의 플라즈마가 형성되는 관계로 더 많은 타겟 원자가 방출되어 박막 증착속도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.The thin film forming method by sputtering includes a diode sputtering method, a bias sputtering method, a high frequency sputtering method, a triode sputtering method, a magnetron sputtering method, and the most frequently used magnetron sputtering method is provided with a magnet mounted on the back of the target when sputtering. Since a target portion with a magnet is formed with a higher density plasma than other portions, more target atoms are released, thereby improving the thin film deposition rate.

그러나 이와 같은 장점과는 달리 스퍼터링이 진행될수록 특정 부위에 대한 타겟 침식속도가 빨라 전체적인 타겟의 사용효율이 떨어짐은 물론 기판상에 형성되는 박막두께의 불균일성을 초래하여 박막특성에 지대한 영향을 끼치게 된다.However, unlike this advantage, as the sputtering progresses, the target erosion rate for a specific site is faster, which lowers the overall efficiency of use of the target and also causes the non-uniformity of the thin film thickness formed on the substrate, which greatly affects the thin film properties.

종래에는 이와같은 문제점을 인식하고도 비용적인 측면때문에 고가인 타겟을 자주 교체할 수 없었다. 또한 타겟중 특정부위만 심하게 침식되고 나머지 부분은 그대로 있는 상황에서도 어쩔 수 없이 타겟 전체를 교체해야 하는 경제적 손실이 있었다.In the related art, it was not possible to frequently replace expensive targets due to cost aspects even after recognizing such a problem. In addition, even if only a certain portion of the target is badly eroded and the remainder is intact, there was an economic loss to replace the entire target.

본 발명에서는 상기와 같은 종래기술의 단점을 극복하고자 창안된 것으로서, 타겟판중 마그네트에 의해 형성되는 자기력선의 영향을 받지 않는 부위에는 증착물질이 존재하지 않도록 구멍이 형성된 타겟을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was devised to overcome the disadvantages of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a target in which a hole is formed so that a deposition material does not exist in a portion of the target plate which is not affected by the magnetic force lines formed by the magnet. .

도 1 은 일반적인 마그네트론 스퍼터링 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a general magnetron sputtering apparatus.

도 2 는 타겟 부분의 침식상태를 나타낸 도면이다.2 is a view showing an eroded state of the target portion.

도 3 은 본 발명에 의한 타겟구조의 제1 실시예에 상응하는 마그네트의 배치 구성도이다.3 is a layout diagram of a magnet corresponding to the first embodiment of the target structure according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 의한 타겟구조의 제1 실시예에 상응하는 타겟의 평면도이다.4 is a plan view of a target corresponding to the first embodiment of the target structure according to the present invention;

도 5 는 본 발명에 의한 타겟구조의 제2 실시예에 상응하는 마그네트의 배치 구성도이다.5 is a layout view of a magnet corresponding to the second embodiment of the target structure according to the present invention.

도 6 은 본 발명에 의한 타겟구조의 제1 실시예에 상응하는 타겟의 평면도이다.6 is a plan view of a target corresponding to the first embodiment of the target structure according to the present invention;

본 발명에 의한 마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟은, 증착하고자 하는 물질로 이루어진 판 형태의 타겟판과, 상기 타겟판의 윗면 가장자리와 타겟판의 옆면 및 밑면 전체를 둘러싼 형태로 타겟판과 고정 결합된 홀더와, 상기 홀더의 뒷면에 배치된 마그네트로 이루어진 마그네트론 스퍼터링 장치의 스퍼터링 타겟에 있어서, 타겟판중 상기 마그네트에 의해 형성되는 자기력선의 영향을 받지 않는 부위에는 증착물질이 존재하지 않도록 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.The sputtering target for a magnetron sputtering apparatus according to the present invention is a plate-shaped target plate made of a material to be deposited, and a holder fixedly coupled to the target plate in a form surrounding the top edge of the target plate and the sides and bottom of the target plate. And a sputtering target of the magnetron sputtering apparatus, which is formed of a magnet disposed on a rear surface of the holder, wherein holes are formed in a portion of the target plate not affected by the magnetic force lines formed by the magnet. do.

본 발명에 의한 마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟의 제1 실시예로는, 상기 홀더의 외각이 사각구조를 가지고 있으며, 타겟판의 윗면과 이어지는 홀더 윗면의 내부 4 모서리는 라운드 형태를 이루어 외부로 노출된 타겟판이 트랙형 운동장 형태를 갖는다.In a first embodiment of the sputtering target for a magnetron sputtering apparatus according to the present invention, the outer shell of the holder has a rectangular structure, the inner four corners of the upper surface of the holder and the upper surface of the holder that is connected to the upper surface of the holder is exposed to the outside in a round shape The target plate has a track-like playground form.

이때 상기 마그네트가 상기 홀더에 의해 노출된 상기 타겟판의 영역내에 위치하고, 외곽에는 길다란 사각형 고리형태의 마그네트 구조와 중앙부위에는 상기 사각형 고리 형태의 마그네트와 극성이 다른 길다란 막대형태의 마그네트 구조를 갖도록 형성된 경우, 상기 두 마그네트로 부터 발생하는 자기력선에 의해 증착물질이 스퍼터링되는 영역 이외의 상기 타겟판의 영역에 마그네트 물질이 없도록 구멍이 형성된 것이 바람직하다.In this case, the magnet is located in the region of the target plate exposed by the holder, and is formed to have a magnet structure of a long rectangular ring shape at the outer side and a long rod-shaped magnet structure having a different polarity from the magnet of the rectangular ring shape at the center portion thereof. The hole is preferably formed so that there is no magnet material in the region of the target plate other than the region where the deposition material is sputtered by the magnetic force lines generated from the two magnets.

더욱 바람직하게는 상기 타겟판은 상기 마그네트중 중앙부위의 막대형 마그네트에 해당되는 부위가 마그네트 물질이 없도록 구멍이 형성된다.More preferably, the target plate is formed with a hole such that a portion of the magnet corresponding to the bar-shaped magnet in the center portion does not have a magnet material.

한편 본 발명에 의한 마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟의 제2 실시예로는, 상기 홀더의 윗면이 소정 폭을 가진 원형 고리 형태를 가지며, 노출된 타겟판도 원형 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.On the other hand, as a second embodiment of the sputtering target for a magnetron sputtering apparatus according to the present invention, the upper surface of the holder has a circular ring shape having a predetermined width, characterized in that the exposed target plate also has a circular shape.

이때 상기 마그네트가 상기 홀더에 의해 노출된 상기 타겟판의 영역내에 위치하고, 외곽에는 원형 고리형태의 마그네트 구조와 중앙부위에는 상기 원형 고리 형태의 마그네트와 극성이 다른 막대형태 또는 원형 형태의 마그네트 구조를 갖도록 형성된 경우, 상기 두 마그네트로 부터 발생하는 자기력선에 의해 증착물질이 스퍼터링되는 영역 이외의 상기 타겟판의 영역에 마그네트 물질이 없도록 구멍이 형성된 것이 바람직하다.At this time, the magnet is located in the region of the target plate exposed by the holder, and formed to have a magnet structure of a circular ring shape at the outside and a rod or circular magnet structure having a different polarity from the magnet of the circular ring shape at the center portion thereof. In this case, it is preferable that holes are formed so that there is no magnet material in the region of the target plate other than the region where the deposition material is sputtered by the magnetic force lines generated from the two magnets.

더욱 바람직하게는 상기 타겟판은 상기 마그네트중 중앙부위의 막대형 또는 원형 마그네트에 해당되는 부위가 마그네트 물질이 없도록 구멍을 형성한다.More preferably, the target plate forms a hole so that a portion of the magnet corresponding to the rod-shaped or circular magnet in the center portion is free of magnet material.

본 발명에 의한 타겟구조를 사용한 경우 다음과 같은 경제적 효과가 있었다. 즉, 100 미리미터 원형타겟을 제작하는 경우 종래에 비해 약 17%의 비용절감이 있었으며, 250 미리미터 원형타겟의 경우 약 32%의 비용절감이 있었다. 또한 660 X 120 미리미터 사각형 타겟을 제작하는 경우 종래에 비해 약 18%의 비용절감이 있었다. 특히 킬로그램당 1000만원정도 하는 금의 경우 비용절감 효과는 더욱 증가한다.In the case of using the target structure according to the present invention had the following economic effects. In other words, when manufacturing a 100mm circular target, there was a cost reduction of about 17% compared to the conventional, and a 250mm circular target had a cost reduction of about 32%. In addition, the fabrication of a 660 X 120 mm square target resulted in a cost savings of approximately 18%. Especially in the case of gold, which costs about 10 million won per kilogram, the cost savings effect increases.

도 1 은 일반적인 마그네트론 스퍼터링 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a general magnetron sputtering apparatus.

도 2 는 타겟 부분의 침식상태를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 마그네트에 의해 형성되는 자기력선의 영향을 받는 타겟판의 부위에서만 침식이 이루어지고 있음을 알 수 있다.2 is a view showing an eroded state of the target portion. As shown, it can be seen that the erosion is performed only at the site of the target plate affected by the lines of magnetic force formed by the magnet.

도 3 은 본 발명에 의한 타겟구조의 제1 실시예에 상응하는 마그네트의 배치 구성도이다.3 is a layout diagram of a magnet corresponding to the first embodiment of the target structure according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 의한 타겟구조의 제1 실시예에 상응하는 타겟의 평면도이다.4 is a plan view of a target corresponding to the first embodiment of the target structure according to the present invention;

도 5 는 본 발명에 의한 타겟구조의 제2 실시예에 상응하는 마그네트의 배치 구성도이다.5 is a layout view of a magnet corresponding to the second embodiment of the target structure according to the present invention.

도 6 은 본 발명에 의한 타겟구조의 제1 실시예에 상응하는 타겟의 평면도이다.6 is a plan view of a target corresponding to the first embodiment of the target structure according to the present invention;

본 발명에 의한 스퍼터링 타겟 구조는 마그네트에 의해 형성되는 자기력선의 영향을 받지 않는 부위에는 증착물질이 존재하지 않도록 구멍이 형성되어 있으므로, 스퍼터링이 진행됨에따라 침식되는 부분에만 타겟물질을 배치하여 사용하지 않는 부분에 대한 경제적 손실을 방지할 수 있으며, 경제적 부담감이 없으므로 전체적인 타겟의 사용효율이 떨어지기전에 타겟을 교체하는 것이 가능하여 기판상에 형성되는 박막두께의 불균일성이 없고 이로인해 양질의 박막특성을 얻을 수 있다.In the sputtering target structure according to the present invention, since the hole is formed so that the deposition material does not exist in the portion that is not affected by the magnetic force lines formed by the magnet, the target material is not used by arranging the target material only in the eroded portion as the sputtering proceeds. Economic loss on the part can be prevented, and there is no economic burden, so it is possible to replace the target before the overall use efficiency of the target decreases, so that there is no non-uniformity of the film thickness formed on the substrate, thereby obtaining high quality thin film characteristics. Can be.

Claims (7)

증착하고자 하는 물질로 이루어진 판 형태의 타겟판과, 상기 타겟판의 윗면 가장자리와 타겟판의 옆면 및 밑면 전체를 둘러싼 형태로 타겟판과 고정 결합된 홀더와, 상기 홀더의 뒷면에 배치된 마그네트로 이루어진 마그네트론 스퍼터링 장치의 스퍼터링 타겟에 있어서,A target plate in the form of a plate made of a material to be deposited, a holder fixedly coupled to the target plate in a form surrounding the top edge of the target plate and the sides and bottom of the target plate, and a magnet disposed on the back of the holder In the sputtering target of the magnetron sputtering device, 타겟판중 상기 마그네트에 의해 형성되는 자기력선의 영향을 받지 않는 부위에는 증착물질이 존재하지 않도록 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는, 마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟.A sputtering target for a magnetron sputtering apparatus, characterized in that a hole is formed so that a deposition material does not exist in a portion of the target plate which is not affected by the magnetic force lines formed by the magnet. 제 1 항에 있어서, 상기 홀더의 외각은 사각구조를 가지고 있으며, 타겟판의 윗면과 이어지는 홀더 윗면의 내부 4 모서리는 라운드 형태를 이루어 외부로 노출된 타겟판이 트랙형 운동장 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟.According to claim 1, wherein the outer shell of the holder has a quadrangular structure, the upper surface of the holder and the inner four corners of the upper surface of the holder is formed in a round shape so that the target plate exposed to the outside has a track-type playground form , Sputtering target for magnetron sputtering device. 제 2 항에 있어서, 상기 마그네트가 상기 홀더에 의해 노출된 상기 타겟판의 영역내에 위치하고, 외곽에는 길다란 사각형 고리형태의 마그네트 구조와 중앙부위에는 상기 사각형 고리 형태의 마그네트와 극성이 다른 길다란 막대형태의 마그네트 구조를 갖도록 형성된 경우, 상기 두 마그네트로 부터 발생하는 자기력선에 의해 증착물질이 스퍼터링되는 영역 이외의 상기 타겟판의 영역에 마그네트 물질이없도록 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는, 마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟.The magnet of claim 2, wherein the magnet is located in an area of the target plate exposed by the holder, and a magnet structure having a long rectangular ring shape at the outer side and a long rod-shaped magnet having a polarity different from the magnet having a rectangular ring shape at the center portion thereof. When formed to have a structure, a sputtering target for a magnetron sputtering apparatus, characterized in that the hole is formed in the region of the target plate other than the region where the deposition material is sputtered by the lines of magnetic force generated from the two magnets. 제 3 항에 있어서, 상기 타겟판은 상기 마그네트중 중앙부위의 막대형 마그네트에 해당되는 부위가 마그네트 물질이 없도록 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는, 마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟.The sputtering target of claim 3, wherein the target plate is formed such that a hole corresponding to a bar magnet in a center portion of the magnet is free of a magnet material. 제 1 항에 있어서, 상기 홀더의 윗면은 소정 폭을 가진 원형 고리 형태를 가지며, 노출된 타겟판도 원형 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟.The sputtering target of claim 1, wherein the upper surface of the holder has a circular ring shape having a predetermined width, and the exposed target plate also has a circular shape. 제 5 항에 있어서, 상기 마그네트가 상기 홀더에 의해 노출된 상기 타겟판의 영역내에 위치하고, 외곽에는 원형 고리형태의 마그네트 구조와 중앙부위에는 상기 원형 고리 형태의 마그네트와 극성이 다른 막대형태 또는 원형 형태의 마그네트 구조를 갖도록 형성된 경우, 상기 두 마그네트로 부터 발생하는 자기력선에 의해 증착물질이 스퍼터링되는 영역 이외의 상기 타겟판의 영역에 마그네트 물질이 없도록 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는, 마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟.The magnet of claim 5, wherein the magnet is located in an area of the target plate exposed by the holder, and a magnet structure of a circular ring shape on the outside and a rod or circle shape different in polarity from the magnet of the circular ring shape on the center portion thereof. When formed to have a magnet structure, a sputtering target for a magnetron sputtering device, characterized in that the hole is formed in the region of the target plate other than the region where the deposition material is sputtered by the magnetic force lines generated from the two magnets. 제 6 항에 있어서, 상기 타겟판은 상기 마그네트중 중앙부위의 막대형 또는 원형 마그네트에 해당되는 부위가 마그네트 물질이 없도록 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는, 마그네트론 스퍼터링 장치용 스퍼터링 타겟.The sputtering target of claim 6, wherein the target plate is formed such that a hole corresponding to a rod-shaped or circular magnet in the center of the magnet is free of a magnet material.
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