KR20090127948A - 마그네트론 스퍼터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 타겟 상에서의 순간 순간의 플라즈마 밀도를 상승시켜 성막 속도를 향상시키도록 한 마그네트론 스퍼터링 장치를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 장치는 피처리 기판과, 피러치 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 회전 자석을 가지며, 타겟 표면에 복수의 플라즈마 루프가 형성되고, 또한 해당 플라즈마 루프가 회전 자석의 회전에 따라 회전 자석의 축방향으로 발생, 이동, 소멸하는 마그네트론 스퍼터링 장치이다.

Description

마그네트론 스퍼터링 장치{MAGNETRON SPUTTERING APPARTUS}

본 발명은 액정 표시 기판 또는 반도체 기판 등의 피처리체에 소정의 표면 처리를 실시하기 위한 처리 장치인 마그네트론 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

액정 표시 소자 또는 IC 등의 반도체 소자 등의 제조에 있어서, 그 기판 상에 금속 또는 절연물 등의 박막을 형성하는 박막 형성 공정은 필요불가결한 것이다. 이들 공정에서는 박막 형성용의 원재료를 타겟으로 하여, 직류 고전압 또는 고주파 전력에 의하여 아르곤 가스 등을 플라즈마화하고, 그 플라즈마화 가스에 의해 타겟을 활성화하여 융해하고 비산시켜, 피처리 기판에 피착(被着)시키는 스퍼터링 장치에 의한 성막 방법이 이용되고 있다.

스퍼터링 성막법에 있어서는, 성막 속도를 고속화하기 위해, 타겟의 배면에 자석을 배치하고, 타겟 표면에 자력선을 평행하게 발생시킴으로써, 타겟 표면에 플라즈마를 가두고 고밀도의 플라즈마를 얻는 마그네트론 스퍼터링 장치에 의한 성막법이 주류가 되고 있다.

도 14는, 이러한 종래 기술에 의한 마그네트론 스퍼터링 장치의 주요부 구성을 설명하기 위한 도면이며, 101은 타겟, 102는 박막을 형성하는 피처리 기판, 103은 복수의 마그넷, 104는 자력선(磁力線), 105는 타겟(101)이 융해 박리되는 영역, 즉, 이로젼(erosion) 영역이다.

도 14에 도시한 바와 같이, 타겟(101)의 배면에 복수의 자석(103)을 각각의 N 극과 S 극의 방향을 소정의 방향으로 배치하고, 타겟(101)과 기판(102)과의 사이에 고주파 전력(RF 전력)(106) 또는 직류 고압 전력(107)을 인가하여 타겟(101) 상에 플라즈마를 여기한다.

한편, 타겟(101)의 배면에 설치된 복수의 자석(103)에서, 인접하는 N 극으로부터 S 극을 향하여 자력선(104)이 발생한다. 타겟 표면에서 수직 자기장(타겟 표면과 수직인 자력선 성분)이 제로인 위치에서, 국소적으로 수평 자기장(타겟 표면과 평행한 자력선 성분)이 최대가 된다. 수평 자기장 성분이 많은 영역에서는, 전자가 타겟 표면 근방에 가두어져 밀도가 높은 플라즈마가 형성되므로, 이 위치를 중심으로 하여 이로젼 영역(105)이 형성된다.

이로젼 영역(105)은 다른 영역에 비해 고밀도 플라즈마에 노출되므로, 타겟(101)의 소모가 심해진다. 성막을 계속함으로써, 이 영역에서 타겟 재료가 없어지면, 타겟 전체를 교환해야만 된다. 결과적으로, 타겟(101)의 이용 효율이 악화되고, 또한 타겟(101)과 대향하여 설치된 피처리 기판(102)의 박막의 막 두께에 대해서도, 이로젼 영역(105)에 대향하는 위치의 막 두께가 두꺼워져, 피처리 기판(102) 전체의 막 두께 균일성이 열화된다고 하는 성질을 가진다.

따라서, 자기장을 발생시키는 마그넷을 막대 자석으로 하고, 이 막대 자석을 이동 또는 회전시킴으로써 이로젼 영역을 시간적으로 이동시켜, 시간 평균으로 실질적으로 타겟의 국소적 소모를 없애고, 나아가 피처리 기판의 막 두께의 균일성을 향상시키는 수법이 종래에 제안되어 있다(특허 문헌 1 ~ 3 참조).

이들 수법에서, 막대 자석은 N 극과 S 극이 그 직경 방향의 대향 표면에 그 길이 방향과 평행하게 동일 자기극(磁氣極)의 각 배열을 가지거나, 또는 그 직경 방향의 대향 표면에 그 길이 방향에 관하여 나선 형상의 동일 자기극의 각 배열을 가지고 있다. 또한, 이동 또는 회전하는 막대 자석의 주위에는 이로젼 영역에서 타겟 내에서 폐쇄된 회로를 형성하기 위해, 고정된 막대 자석을 배치하고 있다. 이 고정된 막대 자석은, N 극과 S 극이 그 직경 방향의 대향 표면에 그 길이 방향과 평행하게 동일 자기극의 각 배열을 가지고 있다.

또한, 나선 형상으로 매몰된 성막용 회전 자석을 복수 이용하여 자계(磁界)의 웨이브를 연속 형성시키는 수법이 종래에 제안되어 있다(특허 문헌 4 참조).

특허 문헌 1：일본특허공개공보 평5－148642호

특허 문헌 2：일본특허공개공보 2000－309867호

특허 문헌 3：일본특허공보 제3566327호

특허 문헌 4：일본특허공개공보 2001－32067호

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 상기 종래의 수법에서는, 피처리 기판으로의 성막 속도를 상승시키기 위해, 순간 순간의 이로젼 밀도를 상승시키는, 즉, 이로젼 영역이 전체 타겟 영역에 대해 큰 비율로 하려면, 막대 자석의 강도를 증강시키고, 또한 컴팩트화 된 막대 자석끼리를 근접시킬 필요가 있다. 그러나, 이러한 구성을 채용하면, 자석끼리의 반발력 또는 흡인력에 의하여, 자석 또는 고정하는 막대가 변형되거나 또는 그 힘에 대항하여 이동 또는 회전하는 것이 곤란해지는 문제점이 있었다. 구체적으로는, 자석끼리에 3000 N의 흡인력은 반발력이 생겨, 자석을 지지하고 있는 금속이 변형되거나, 동시에 30 N·m의 토크(torque)가 발생하여, 매우 강력한 모터가 필요하거나, 또는 회전 속도를 상승시키지 못하는 등의 곤란함이 있었다. 이 점에 기인하여, 성막의 균일성이 악화되거나, 장치 수명이 짧다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 주변에 고정된 막대 자석과 인접하는 회전 자석이 회전함에 따라, 회전 자석과 주변에 고정된 막대 자석과의 자기극이 동일해지는 위상이 반드시 발생되고, 이 때 폐쇄된 플라즈마 영역이 형성되지 않는다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 나선 형상으로 매몰된 성막용 회전 자석에서도, 자계의 웨이브는 형성되지만, 폐쇄된 플라즈마 루프가 형성되지 않거나, 인접하는 회전 자석끼리에 강력한 힘이 발생되어, 힘에 대향하여 회전하는 것이 곤란하다고 하는 문제점이 있었다.

여기서, 본 발명은, 상기 종래의 문제점에 비추어보아 이루어진 것이며, 그 목적의 하나는, 타겟 상에서의 순간 순간의 플라즈마 밀도를 상승시켜 성막 속도를 향상시키도록 한 마그네트론 스퍼터링 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 플라즈마 루프를 시간적으로 이동시켜, 타겟의 국소적 마모를 방지하여 균일한 소모를 실현함으로써, 타겟을 장수명(長壽命)화하도록 한 마그네트론 스퍼터링 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 회전 장치 또는 기둥 형상 회전축에 큰 부담을 주지 않는, 장치 수명이 긴 자석 회전 기구를 갖는 마그네트론 스퍼터링 장치를 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명의 제 1 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화(磁氣化)된 자석 또는 미리 자기화되어있지 않은 강자성체(强磁性體)로 이루어진 고정 외주체를 포함하고, 상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치이며, 상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와의 상호 작용에 의하여 발생하는 상기 기둥 형상 회전축에 발생하는 토크(torque)가 0.1 N·m부터 1 N·m의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 2 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고, 상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치이며, 상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와의 상호 작용에 의하여 발생하는 상기 기둥 형상 회전축에 발생하는 토크(torque)가 0.1 N·m부터 1 N·m의 범위에 있고, 상기 기둥 형상 회전축이 어느 한 방향에 걸리는 힘이 1 N부터 300 N 사이에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 3 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고, 상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치이며, 상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와의 상호 작용에 의하여 발생하는 상기 기둥 형상 회전축에 발생하는 토크(torque)가 0.1 N·m부터 10 N·m의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 4 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고, 상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치이며, 상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와의 상호 작용에 의해 발생하는 상기 기둥 형상 회전축에 발생하는 토크(torque)가 0.1 N·m부터 100 N·m의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 5 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 타겟 표면에 복수의 플라즈마 루프가 형성되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 6 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 타겟 표면에 복수의 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 복수의 플라즈마 루프가 상기 자석을 움직임에 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 7 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 자석을 움직임에 따라, 타겟 표면에 형성되는 플라즈마 루프가 생성·이동·소멸을 반복하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 8 태양에 따르면, 제 5 내지 제 7 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치이며, 상기 자석이, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고, 상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 플라즈마 루프의 이동, 또는 생성·소멸하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 9 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 타겟 표면에, 타겟과 수직 방향의 자기장 성분이 실질적으로 없고, 타겟과 평행 방향의 자기장 성분, 즉, 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 영역을 중심으로 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 모든 위치에서의 상기 수평 자기장 성분이, 500 가우스 이상 1200 가우스 이하인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 10 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 타겟 표면에, 타겟과 수직 방향의 자기장 성분이 실질적으로 없고, 타겟과 평행 방향의 자기장 성분, 즉, 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 영역을 중심으로 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 모든 위치에서의 상기 수평 자기장 성분이, 500 가우스 이상 750 가우스 이하인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 11 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 타겟 표면에, 타겟과 수직 방향의 자기장 성분이 실질적으로 없고, 타겟과 평행 방향의 자기장 성분, 즉, 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 영역을 중심으로 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 모든 위치에서의 상기 수평 자기장 성분 중, 최소치가 최대치의 25 퍼센트부터 65 퍼센트의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 12 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 타겟 표면에, 타겟과 수직 방향의 자기장 성분이 실질적으로 없고, 타겟과 평행 방향의 자기장 성분, 즉, 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 영역을 중심으로 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 모든 위치에서의 상기 수평 자기장 성분 중, 최소치가 최대치의 65 퍼센트부터 100 퍼센트의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 13 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 타겟 표면에, 타겟과 수직 방향의 자기장 성분이 실질적으로 없고, 타겟과 평행 방향의 자기장 성분, 즉, 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 영역을 중심으로 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 모든 위치에서의 상기 수평 자기장 성분 중, 최소치가 최대치의 75퍼센트부터 100퍼센트의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 14 태양에 따르면, 제 9부터 제 13 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치이며, 상기 자석이, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고, 상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 플라즈마 루프의 이동, 또는 생성, 소멸하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 15 태양에 따르면, 상기 회전 자석체는, 상기 기둥 형상 회전축 주위에 형성된 복수의 나선체를 포함하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 인접하는 나선체끼리가 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에, 서로 다른 자기극인 N 극과 S 극을 형성하고 있는 나선 형상 자석군이며, 상기 고정 외주체는, 타겟측에서 보아 상기 회전 자석체를 둘러싼 구조를 이루고, 타겟측에 N 극 또는 S 극의 자기극을 형성하고 있거나, 또는 미리 자기화되어 있지 않은 것인 것을 특징으로 하는, 제 1부터 제 4, 제 8 또는 제 14 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 16 태양에 따르면, 상기 기둥 형상 회전축의 축에 수직인 시선에서 상기 기둥 형상 회전축 및 상기 회전 자석체를 보았을 때, 나선을 형성하는 자석의 방향과, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향이 이루는 각도 중, 예각(銳角)쪽의 각도가 35°에서 50° 사이에 있는 것을 특징으로 하는 제 15 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 17 태양에 따르면, 상기 기둥 형상 회전축의 축에 수직인 시선에서 상기 기둥 형상 회전축 및 상기 회전 자석체를 보았을 때, 나선을 형성하는 자석의 방향과, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향이 이루는 각도 중, 예각쪽의 각도가 30°에서 70° 사이에 있는 것을 특징으로 하는 제 15 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 18 태양에 따르면, 상기 기둥 형상 회전축의 축에 수직인 시선에서 상기 기둥 형상 회전축 및 상기 회전 자석체를 보았을 때, 나선을 형성하는 자석의 방향과, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향이 이루는 각도 중, 예각쪽의 각도가 70°에서 88° 사이에 있는 것을 특징으로 하는 제 15 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 19 태양에 따르면, 상기 기둥 형상 회전축의 축에 수직인 시선에서 상기 기둥 형상 회전축 및 상기 회전 자석체를 보았을 때, 나선을 형성하는 자석의 방향과, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향이 이루는 각도 중, 예각쪽의 각도가 75°에서 85° 사이에 있는 것을 특징으로 하는 제 15 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 20 태양에 따르면, 상기 회전 자석체는, 상기 기둥 형상 회전축에 판(板) 자석을 나선 형상으로 설치함으로써, 2 개의 나선을 형성하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 인접하는 나선끼리가 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극인 N 극과 S 극을 형성하고 있는 나선 형상 판(板) 자석군(群)인 것을 특징으로 하는, 제 15부터 제 19 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 21 태양에 따르면, 상기 회전 자석체는, 상기 기둥 형상 회전축에 판 자석을 나선 형상으로 설치함으로써, 4 개, 6 개, 8 개 또는 10 개의 나선을 형성하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 인접하는 나선끼리가 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극인 N 극과 S 극을 형성하고 있는 나선 형상 판 자석군인 것을 특징으로 하는, 제 15부터 제 19 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 22 태양에 따르면, 상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와는 별도로, 자유롭게 움직이는 자석이 상기 회전 자석체의 근방에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 제 15에서 제 21 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 23 태양에 따르면, 상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와는 별도로, 자유롭게 움직이는 자석이 상기 회전 자석체의 근방에 설치되고, 상기 회전 기둥 형상축을 회전시켰을 때에, 상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와의 상호 작용에 의하여 발생되는, 상기 기둥 형상 회전축에 발생하는 토크(torque) 및 힘이, 상기 자유롭게 움직이는 자석이 없는 경우에 비해 항상 감소하고 있는 것을 특징으로 하는 제 22 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 24 태양에 따르면, 상기 기둥 형상 회전축의 적어도 일부가 상자성체(常磁性體)인 것을 특징으로 하는, 제 20부터 제 23 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 25 태양에 따르면, 상기 기둥 형상 회전축이 중공(中空) 구조의 자성체로 이루어지고, 그 두께가, 상기 자성체 내부의 모든 영역의 자속(磁束) 밀도가, 상기 자성체의 포화 자속 밀도의 65% 이하가 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 제 20부터 24 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 26 태양에 따르면, 상기 기둥 형상 회전축이 중공(中空) 구조의 자성체로 이루어지고, 그 두께가, 상기 자성체 내부의 모든 영역의 자속(磁束) 밀도가, 상기 자성체의 포화 자속 밀도의 60% 이하, 또한 상기 회전 자석체를 형성하는 자석의 잔류 자속 밀도보다 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 제 20부터 25 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 27 태양에 따르면, 상기 기둥 형상 회전축이 중공(中空) 구조의 상자성체로 이루어지고, 그 두께가, 상기 상자성체 내의 모든 영역에서의 자속(磁束) 밀도가, 상기 회전 자석체를 형성하는 자석의 잔류 자속 밀도보다 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 제 20부터 26 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 28 태양에 따르면, 상기 고정 외주체의 상기 타겟과는 반대측의 면에, 상기 고정 외주체와 인접하여 고정 외주 상자성체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 제 20부터 27 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 29 태양에 따르면, 상기 고정 외주체로부터 상기 타겟의 외측으로 향하는 자속이, 상기 고정 외주체로부터 상기 타겟의 내측으로 향하는 자속보다 약해지는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는, 제 20부터 28 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 30 태양에 따르면, 상기 수단은, 상기 고정 외주체의 표면 중, 상기 타겟측에서 보아, 외측의 측면과 상기 타겟측의 면의 일부를 연속하여 덮도록 설치된 상자성체 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 20부터 29 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 31 태양에 따르면, 상기 회전 자석체와, 상기 고정 외주체가, 타겟 표면과 수직 방향으로 가동하는 것을 특징으로 하는, 제 20부터 30 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 32 태양에 따르면, 상기 회전 자석체와, 상기 고정 외주체가, 타겟재(材)와, 타겟재가 부착되어 있는 백킹 플레이트 및 백킹 플레이트 주변으로부터 연속하여 설치된 벽면에 의하여 둘러싸인 공간 내에 설치되고, 상기 공간이 감압 가능한 것을 특징으로 하는, 제 20부터 31 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 33 태양에 따르면, 상기 백킹 플레이트의 두께는, 상기 타겟의 초기 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 제 32 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 34 태양에 따르면, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 방향으로, 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 제 20부터 33 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 35 태양에 따르면, 제 20부터 34 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 평행하게 복수 구비하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 36 태양에 따르면, 제 20부터 34 태양 중 어느 하나에 기재된, 타겟 재료가 다른 복수의 마그네트론 스퍼터링 장치를, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 평행하게 복수 구비하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 방향으로 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 37 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

타겟 표면에 복수의 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 타겟 표면과 상기 피처리 기판 표면과의 거리를 30 mm 이하로 하고, 또한 상기 피처리 기판 표면에서의 자기장이 100 가우스 이하가 되도록 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 38 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

타겟 표면에 복수의 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 타겟 표면과 상기 피처리 기판 표면과의 거리를 30 mm 이하로 하고, 또한 상기 피처리 기판 표면에서의 자기장이 20 가우스 이하가 되도록 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 39 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 타겟 유지 수단과, 상기 타겟 유지 수단을 개재하여 상기 타겟에 대향하여 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

타겟 표면에 복수의 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 타겟 유지 수단의 두께를 상기 타겟의 초기 두께의 30% 이하로 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 40 태양에 따르면, 상기 피처리 기판과 상기 타겟과의 사이의 제 1 공간을 감압 가능하게 하고, 상기 타겟 유지 수단과 상기 자석과의 사이의 제 2 공간을 감압 가능하게 하고, 상기 제 1 및 제 2 공간의 압력을 실질적으로 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 제 39 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 41 태양에 따르면, 상기 백킹 플레이트의 두께는, 상기 타겟의 초기 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 제 40 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 42 태양에 따르면, 상기 타겟 유지 수단에 냉각 수단을 설치한 것을 특징으로 하는, 제 39부터 41 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 43 태양에 따르면, 상기 냉각 수단은 상기 타겟 유지 수단의 양단부에 가깝게, 또한 상기 제 2 공간에 설치한 것을 특징으로 하는 제 42 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 44 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고, 상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치이며, 상기 타겟은 금속제(製)의 백킹 플레이트에 부착되어 있고, 상기 회전 자석체는 상기 백킹 플레이트로부터 전기적으로 접속된 금속제의 플레이트로 둘러싸여 있으며, 플라즈마를 여기하는 전력으로서, 적어도 고주파 전력을 상기 금속제의 플레이트를 거쳐 타겟으로 인가하는 기구를 구비하고, 상기 고주파 전력은 하나의 주파수를 가지는 고주파 전력, 또는 복수의 주파수를 중첩시킨 고주파 전력이며, 상기 고주파 전력 중 가장 높은 주파수를 가지는 고주파 전력의 진공에서의 반파장의 10분의 1의 거리보다 짧은 피치로, 회전축 방향으로 복수의 급전(給電)점을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 45 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고, 상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치이며, 상기 피처리 기판의, 상기 타겟과는 반대측에, 자계를 발생시키는 기구를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 46 태양에 따르면, 상기 피처리 기판의 상기 타겟과는 반대측에 설치되고, 상기 피처리 기판을 싣는 설치대를 가지며, 상기 자계를 발생시키는 기구는, 상기 설치대의 내부에 설치된 자석인 것을 특징으로 하는 제 45 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 47 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고, 상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 48 태양에 따르면, 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서, 상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고, 상기 회전 자석체는, 표면이 S 극 또는 N 극 중 어느 하나가 되도록 자기화된 자석을 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치한 제 1 나선체와, 해당 제 1 나선체에 평행하게 인접하도록 미기 자기화되어 있지 않은 강자성체를 상기 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치한 제 2 나선체를 포함하고, 상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 49 태양에 따르면, 제 47 또는 제 48 태양에서, 상기 회전 자석체를, 상기 수평 자기장에 포착된 전자의 라머(Larmor) 반경 및 자기장의 곡률 반경으로 정해지는 타겟 소모 분포에 의하여 결정되는 타겟 이용 효율을 80% 이상으로 하는 자석 구조로 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 50 태양에 따르면, 상기 타겟 소모 분포는, 상기 라머 반경 및 자기장의 곡률 반경으로 정해지는 이로젼 반치폭에 의해 결정된 것인 것을 특징으로 하는 제 49 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 51 태양에 따르면, 이하의 식 (1)을 이용하여 상기 라머 반경이 결정되는 것을 특징으로 하는 제 50 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

r_c：라머 반경

B：자속 밀도

V_DC：셀프 바이어스 전압

본 발명의 제 52 태양에 따르면, 이하의 식 (2)를 이용하여 상기 이로젼 반치폭이 결정되는 것을 특징으로 하는, 제 50 또는 제 51 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

W：이로젼 반치폭

R：자기장의 곡률 반경

본 발명의 제 53 태양에 따르면, 상기 타겟 소모 분포는, 상기 회전 자석체가 회전한 경우의 상기 이로젼 반치폭의 위상 평균으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는, 제 50 ~ 제 52 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 54 태양에 따르면, 타겟 이용 효율은, 상기 타겟 소모 분포가 상기 타겟의 실질적으로 전면에 걸쳐 균일화하도록 결정되는 것을 특징으로 하는, 제 49 ~ 제 53 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 55 태양에 따르면, 상기 회전 자석체는, 복수의 판(板) 자석이 기둥 형상 회전축에 복수의 나선을 형성하도록 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 자석 구조는, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 인접하는 상기 판 자석군 의 자석 간격을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 49 ~ 제 54 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 56 태양에 따르면, 상기 회전 자석체는, 복수의 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 자석 구조는, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 상기 판 자석의 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 49 ~ 제 55 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 57 태양에 따르면, 상기 회전 자석체는, 복수의 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 자석 구조는, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 상기 판 자석의 폭을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 49 ~ 제 56 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 58 태양에 따르면, 상기 회전 자석체는, 복수의 판 자석이 단일 또는 복수의 루프를 이루어 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 자석 구조는, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 상기 루프의 수를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 49 ~ 제 57 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 59 태양에 따르면, 상기 회전 자석체는, 복수의 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 자석 구조는, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 상기 나선 형상으로 연장하는 판 자석의 연재 방향과, 상기 회전축의 축방향이 이루는 각도를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 49 ~ 제 58 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 60 태양에 따르면, 상기 각도는 57° 내지 85°인 것을 특징으로 하는 제 59 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 61 태양에 따르면, 상기 회전 자석체는, 표면이 N 극인 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치되고, 또한, 이에 인접하고 표면이 S 극인 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 표면이 N 극인 판 자석의 폭은, 상기 표면이 S 극인 판 자석의 폭과 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는, 제 49 ~ 제 60 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 62 태양에 따르면, 상기 표면이 N 극인 판 자석의 폭은, 상기 표면이 S 극인 판 자석의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 제 61 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 63 태양에 따르면, 상기 루프의 수가 1 또는 2인 것을 특징으로 하는 제 58 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 64 태양에 따르면, 상기 각도가 75° 이상인 것을 특징으로 하는 제 60 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 65 태양에 따르면, 상기 두께가 5 ~ 15 mm인 것을 특징으로 하는 제 56 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 66 태양에 따르면, 상기 제 1 나선체 및 / 또는 상기 제 2 나선체의 구성을, 이하의 식 (3)으로 나타내는 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 제 48 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

이용 효율 ≡ 이로젼 부분의 단면적 / 타겟 초기의 단면적 … (3)

※ 단, 이용 효율은, 타겟의 최소 두께가 초기 두께의 5%인 때의 계산값으로 한다.

본 발명의 제 67 태양에 따르면, 상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체의 간격을, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 간격으로 한 것을 특징으로 하는 제 66 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 68 태양에 따르면, 상기 간격은 11 ~ 17 mm인 것을 특징으로 하는 제 67 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 69 태양에 따르면, 상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체의 판 두께를, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 두께로 한 것을 특징으로 하는, 제 66 ~ 제 68 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 70 태양에 따르면, 상기 판 두께는 5 ~ 15 mm인 것을 특징으로 하는 제 69 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 71 태양에 따르면, 상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체의 루프 수를, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 수로 한 것을 특징으로 하는, 제 66 ~ 제 70 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 72 태양에 따르면, 상기 루프 수는 1 ~ 5인 것을 특징으로 하는 제 71 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 73 태양에 따르면, 상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체의 폭을, 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되도록, 다른 폭으로 한 것을 특징으로 하는, 제 66 ~ 제 72 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 74 태양에 따르면, 상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체 중, 직경 방향 외측에 N 극을 형성하고 있는 상기 나선체의 폭을, 직경 방향 외측에 S 극을 형성하고 있는 나선체의 폭보다 크게 구성한 것을 특징으로 하는 제 73 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 75 태양에 따르면, 상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체의 연장 방향과 상기 회전축의 축방향이 이루는 각도를, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 각도로 한 것을 특징으로 하는, 제 66 ~ 제 74 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 76 태양에 따르면, 상기 각도는 약 57° ~ 약 84°인 것을 특징으로 하는 제 75 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 77 태양에 따르면, 상기 각도는 75° 내지 85°인 것을 특징으로 하는 제 75 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 78 태양에 따르면, 피처리 기판을 재치해야하는 유지체와, 해당 유지체에 대향하여 설치되어야하는 타겟을 유지하는 백킹 플레이트와, 상기 유지체와 상기 백킹 플레이트와의 사이에 설치된 플라즈마 차폐판을 가지며, 해당 차폐판에는 상기 기판과 상기 타겟과의 사이가 되는 공간에 슬릿이 형성되고, 상기 슬릿의 폭과 상기 플라즈마의 폭의 차이가 20 mm 이내가 되도록 한 것을 특징으로 하는, 제 47 또는 제 48 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 79 태양에 따르면, 피처리 기판을 재치해야하는 유지체와, 해당 유지체에 대향하여 설치되어야하는 타겟을 유지하는 백킹 플레이트와, 상기 유지체와 상기 백킹 플레이트와의 사이에 설치된 플라즈마 차폐판을 가지며, 해당 차폐판에는 상기 기판과 상기 타겟과의 사이가 되는 공간에 슬릿이 형성되고, 상기 차폐판과 타겟의 간격을 3 ~ 15 mm가 되도록 한 것을 특징으로 하는, 제 47 또는 제 48 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 80 태양에 따르면, 장치 내를 이동 가능하게 설치된 이동 자석을 가지며, 상기 이동 자석을 상기 회전 자석군의 회전에 따라 이동시킴으로써, 상기 회전 자석군의 회전 좌표에 의하여 발생되는 강자기장을 완화하도록 구성한 것을 특징으로 하는, 제 47 또는 제 48 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 81 태양에 따르면, 상기 이동 자석은, 상기 회전 자석군과 상기 외주 판 자석 또는 고정 외주 강자성체의 사이에 이동 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 제 80 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 82 태양에 따르면, 상기 이동 자석은, 회전축을 가지며, 해당 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 또한 회전 방향과 수직인 방향으로 자기화되어 있으며, 또한, 상기 이동 자석은, 상기 기둥 형상 회전축의 단부와 상기 외주 판 자석 또는 고정 외주 강자성체와의 사이에, 상기 이동 자석의 회전축이 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 수직인 방향이 되도록 설치되고, 상기 회전 자석군의 회전 좌표에 의하여, 상기 회전 자석군의 단부의 극성과, 상기 고정 외주 자석 또는 고정 외주 강자성체 중, 상기 단부와 대향하는 면의 극성이 일치하는 경우에 발생하는 자기장을 약화시키도록, 상기 이동 자석이 회전하도록 구성한 것을 특징으로 하는 제 81 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 83 태양에 따르면, 상기 이동 자석은, 상기 기둥 형상 회전축의 측면과 상기 고정 외주 판 자석 또는 고정 외주 강자성체와의 사이에, 상기 회전 자석군의 회전축과 평행한 회전축을 가지도록 설치되고, 이 회전축을 중심으로 회전 가능하며, 또한 회전 방향과 수직인 방향으로 자기화되어 있고, 상기 회전 자석군의 회전 좌표에 따라, 상기 회전 자석군의 측면의 일부의 극성과, 상기 고정 외주 자석 또는 고정 외주 강자성체의 상기 측면의 일부와 대향하는 면의 극성이 일치하는 경우에 발생하는 자기장을 약화시키도록, 상기 이동 자석이 회전하도록 구성한 것을 특징으로 하는 제 81 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 84 태양에 따르면, 상기 이동 자석은, 상기 기둥 형상 회전축의 측면과 상기 외주 판 자석 또는 고정 외주 강자성체의 사이에, 상기 회전 자석군의 회전축과 평행한 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 회전 자석군의 회전 좌표에 따라, 상기 회전 자석군의 측면의 일부의 극성과, 상기 고정 외주 자석 또는 고정 외주 강자성체의 상기 측면의 일부와 대향하는 면의 극성이 일치하는 경우에 발생하는 자기장을 약화시키도록, 상기 이동 자석을 상기 회전 자석군의 회전축과 평행한 방향으로 이동하도록 구성한 것을 특징으로 하는, 제 81 또는 제 83 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 85 태양에 따르면, 상기 이동 자석은, 자유롭게 회전하는 회전 자석인 것을 특징으로 하는, 제 81 내지 제 84 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 86 태양에 따르면, 상기 이동 자석은, 표면이 비자성체로 덮여있는 것을 특징으로 하는, 제 80 ~ 85 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 87 태양에 따르면, 제 80 ~ 제 86 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치의 자기장 조정 방법으로서, 상기 회전 자석군의 회전 좌표에 따라, 상기 회전 자석군과 상기 고정 외주 자석 또는 고정 외주 강자성체의 서로 대향하는 면의 극성이 일치하는 경우에, 상기 이동 자석을, 상기 극성과 반대되는 극성이 상기 대향하는 면을 향하도록 이동시키는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치의 자기장 조정 방법을 얻을 수 있다.

본 발명의 제 88 태양에 따르면, 콜리메이터를 가지고, 상기 콜리메이터를, 비산된 상기 타겟의 비산 방향을 일치시키도록 구성한 것을 특징으로 하는, 제 47 또는 제 48 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 89 태양에 따르면, 상기 콜리메이터는, 상기 피처리 기판과 상기 타겟의 사이에 설치되고, 비산된 상기 타겟의 비산 방향을, 성막하는 막의 막 두께 방향에 일치시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 제 88 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 90 태양에 따르면, 상기 콜리메이터는, 상기 타겟에 인접하여 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 제 89 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 91 태양에 따르면, 상기 콜리메이터는 상기 피처리 기판의 이동에 맞추어 이동 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 제 89 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 92 태양에 따르면, 상기 자석은, 복수의 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치되고, 회전이 가능한 회전 자석군과, 회전 자석군의 주변에, 타겟면과 평행하게 설치되고, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 고정 외주 판 자석을 가지는 것을 특징으로 하는, 제 88 ~ 제 91 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 93 태양에 따르면, 상기 콜리메이터를 구성하는 재료는, Ti, Ta, Al, 스텐레스 스틸 중, 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 88 ~ 제 92 중 어느 하나의 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 94 태양에 따르면, 상기 콜리메이터에 부착된 상기 타겟의 재료의 비산체를, 상기 콜리메이터로부터 제거하는 제거 수단을 더 가지는 것을 특징으로 하는, 제 88 ~ 제 93 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 95 태양에 따르면, 상기 제거 수단은, 상기 콜리메이터에 전압을 부가함으로써, 부착된 상기 타겟의 재료의 비산체를 제거하는 수단인 것을 특징으로 하는 제 94 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 96 태양에 따르면, 제 47 또는 제 48 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치에 설치되고, 비산된 상기 타겟의 비산 방향을 일치시키는, 마그네트론 스퍼터링 장치의 타겟 정렬 장치로서, 콜리메이터를 가지고, 상기 콜리메이터를, 비산된 상기 타겟의 비산 방향을 일치시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 타겟 정렬 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 97 태양에 따르면, 상기 콜리메이터를 구성하는 재료는, Ti, Ta, Al, 스텐레스 스틸 중, 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 96 태양에 기재된 타겟 정렬 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 98 태양에 따르면, 상기 콜리메이터에 부착된 상기 타겟을, 상기 콜리메이터로부터 제거하는 제거 수단을 더 가지는 것을 특징으로 하는 제 97 태양에 기재된 타겟 정렬 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 99 태양에 따르면, 상기 제거 수단은, 상기 콜리메이터에 전압을 부하함으로써, 부착된 상기 타겟을, 제거하는 수단인 것을 특징으로 하는 제 98 태양에 기재된 타겟 정렬 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 100 태양에 따르면, 상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체가 타겟 표면과 수직 방향으로 가동되는 것을 특징으로 하는, 제 44 ~ 제 86, 제 88 ~ 제 99 중 어느 하나의 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 101 태양에 따르면, 상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체가, 타겟재와, 타겟재가 부착되어 있는 백킹 플레이트 및 백킹 플레이트 주변으로부터 연속하여 설치된 벽면에 의해 둘러싸인 공간 내에 설치되고, 상기 공간이 감압 가능한 것을 특징으로 하는, 제 44 ~ 제 86, 제 88 ~ 제 100 중 어느 하나의 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 102 태양에 따르면, 상기 타겟은 백킹 플레이트에 장착되어 있고, 해당 백킹 플레이트의 두께는, 상기 타겟의 초기 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는, 제 44 ~ 제 86, 제 88 ~ 제 101 중 어느 하나의 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 103 태양에 따르면, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 방향으로 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는, 제 40 ~ 제 86, 제 88 ~ 제 102 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 104 태양에 따르면, 제 40 ~ 제 86, 제 88 ~ 제 102 중 어느 하나의 태양에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 평행하게 복수 구비하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 방향으로 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 105 태양에 따르면, 제 40 ~ 제 86, 제 88 ~ 제 102 중 어느 하나의 태양에 기재된, 타겟 재료가 상이한 복수의 마그네트론 스퍼터링 장치를, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 평행하게 복수 구비하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 방향으로 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 106 태양에 따르면, 제 1 ~ 제 86, 제 88 ~ 제 105 태양 중 어느 하나에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여, 상기 기둥 형상 회전축을 회전시키면서 피처리 기판에 상기 타겟의 재료를 성막하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 방법을 얻을 수 있다.

본 발명의 제 107 태양에 따르면, 제 106 태양에 기재된 스퍼터링 방법을 이용하여, 피처리 기판에 스퍼터링 성막하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 제조 방법을 얻을 수 있다.

본 발명의 제 108 태양에 따르면, 제 106 태양에 기재된 스퍼터링 방법을 이용하여, 피처리 기판에 스퍼터링 성막하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기(磁氣) 기록 장치의 제조 방법을 얻을 수 있다.

본 발명의 제 109 태양에 따르면, 제 106 태양에 기재된 스퍼터링 방법에 의 하여 형성된 박막을 가지는 것을 특징으로 하는 제품을 얻을 수 있다.

발명의 효과

본 발명에 따르면, 성막 속도를 향상시키며, 또한 타겟의 국소적 마모를 방지하여 균일한 소모를 실현함으로써 타겟을 장수명화할 수 있음과 동시에, 회전 장치 또는 기둥 형상 회전축에 큰 부담을 주지않는, 장치 수명이 긴 자석 회전 기구를 갖는 마그네트론 스퍼터링 장치가 실현된다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치를 도시한 개략 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시된 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 부분을 보다 상세하게 설명하기 위한 사시도이다.

도 3은 본 발명에서의 이로젼 형성을 설명하는 도면이며, S 극은 점으로 나타내고 있다.

도 4는 도 1의 마그네트론 스퍼터링 장치에 이용되는 기둥 형상 회전축의 비투자율(比透磁率)과 수평 자기장 강도와의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 5는 고정 외주 판 자석에 대해 자기 회로를 구성하는 고정 외주 상자성체를 배치한 경우의 수평 자기장 강도의 변화를 설명하는 그래프이다.

도 6은 타겟 표면의 플라즈마의 시간적 변화를 나타낸 사진이다.

도 7은 장시간 사용된 타겟의 소모 상태를 나타낸 사진이다.

도 8a는 단일의 나선 형상 판 자석군을 기둥 형상 회전축 상에 배치한 구조 및 그 작용을 설명하는 도면이며, 도 8b는 복수의 나선 형상 판 자석군을 기둥 형상 회전축 상에 배치한 경우의 구조 및 이 경우의 작용을 설명하는 도면이며, S 극은 점으로 나타내고 있다.

도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치를 설명하는 개략도이다.

도 10은 자성체의 두께와 자성체 내에 발생하는 최대 자속 밀도와의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 11은 나선 형상 자석군의 나선 개수와 자기장의 강도 및 나선각과의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치를 도시한 도면이다.

도 13은 타겟 표면으로부터의 거리와 수평 자기장 강도의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 14는 종래의 마그네트론 스퍼터링 장치를 설명하는 도면이다.

도 15a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치를 도시한 개략 구성도이며, 도 15b는 도 15a의 X 방향 화살표에서 본 도면이다.

도 16은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치를 도시한 개략 구성도이다.

도 17은 이로젼 반치폭과 라머 반경의 관계를 도시한 모식도이다.

도 18은 본 발명의 제 6 실시예에서, 타겟 표면의 이로젼 분포의 실측값과 계산값을 비교한 도면이다.

도 19는 본 발명의 제 6 실시예에서, 기둥 형상 회전축(2) 및 나선 형상 판 자석군(3)의 치수를 나타낸 모식도이다.

도 20은 본 발명의 제 6 실시예에서, 기둥 형상 회전축(2) 및 나선 형상 판 자석군(3)의 치수를 나타낸 모식도이다.

도 21a 및 21b는 본 발명의 제 6 실시예에서, 타겟(1)에서의 기둥 형상 회전축(2)의 회전축과 수직인 면의 단면도이며, 도 21a는 사용 전의 타겟(1)을 도시한 도면, 도 21b는 사용 후(소모 후)의 타겟(1)을 도시한 도면이다.

도 22는 본 발명의 제 6 실시예에서, 자석 간격이 8 mm, 12 mm, 17 mm인 경우의 나선 형상 판 자석군(3)의 형상을 도시한 평면도이다.

도 23은 본 발명의 제 6 실시예에서, 나선 형상 판 자석군(3)의 자석 간격을 변화시킨 경우의 이로젼 분포를 나타낸 도면이다.

도 24는 본 발명의 제 6 실시예에서, 자석 간격과 이용 효율 및 수평 자기장의 관계를 나타낸 도면이다.

도 25는 본 발명의 제 6 실시예에서, 판 두께(tm)와 소모 분포의 관계를 나타낸 도면이다.

도 26은 본 발명의 제 6 실시예에서, 판 두께(tm)와 수평 자기장 및 이용 효율의 관계를 나타낸 도면이다.

도 27은 본 발명의 제 6 실시예에서, 나선 형상 판 자석군(3)의 루프 수(m)와 각도(α)의 관계를 도시한 평면도이다.

도 28은 본 발명의 제 6 실시예에서, 나선 형상 판 자석군(3)의 루프 수(m)와 소모 분포의 관계를 나타낸 도면이다.

도 29는 본 발명의 제 6 실시예에서, 루프 수(m)와 이용 효율 및 자기장 강도의 관계를 나타낸 도면이다.

도 30은 본 발명의 제 6 실시예에서, 각도(α)(나선각)와 이용 효율 및 자기장 강도의 관계를 나타낸 도면이다.

도 31은 본 발명의 제 6 실시예에서, 나선 형상 판 자석군(3)의 S 자석폭을 N 자석폭보다 크게 한 경우에 타겟측에서 본 도면이다.

도 32는 도 31에서 S 자석폭과 소모 분포의 관계를 나타낸 도면이다.

도 33은 본 발명의 제 6 실시예에서, N 극과 S 극의 자석폭을 변화시킨 경우의 이용 효율 및 수평 자기장 강도와의 관계를 나타낸 도면이다.

도 34는 본 발명의 제 6 실시예에서, 자석 직경을 변화시킨 경우의 이로젼 분포를 나타낸 도면이다.

도 35는 본 발명의 제 6 실시예에서, 자석 직경을 변화시킨 경우의 플라즈마 루프폭 및 이로젼폭과의 관계를 나타낸 도면이다.

도 36은 본 발명의 제 6 실시예에서, 타겟(1), 피처리 기판(10), 플라즈마 차폐 부재(16), 슬릿(18)의 위치 관계를 도시한 도면이다.

도 37은 본 발명의 제 6 실시예에서, 타겟 - 슬릿 거리를 변화시킨 경우의 슬릿(18)의 폭과 부착 효율의 관계를 나타낸 도면이다.

도 38은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 부 분을 보다 상세하게 설명하기 위한 (하방에서 본) 사시도이다.

도 39는 도 38을 A2 방향에서 본 도면이다.

도 40은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치를 도시한 개략 구성도이다.

도 41은 도 40에 도시된 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 부분을 보다 상세하게 설명하기 위한 (하방에서 본) 사시도이다.

도 42는 도 41을 A3 방향에서 본 도면이다.

도 43은 본 발명의 제 9 실시예에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 부분을 보다 상세하게 설명하기 위한 (하방에서 본) 사시도이다.

도 44는 도 43의 A4 방향에서 본 평면도이다.

도 45는 본 발명의 제 10 실시예에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치를 도시한 개략 구성도이다.

도 46은 본 발명의 제 11 실시예에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치를 도시한 개략 구성도이다.

부호의 설명

1 : 타겟

2 : 기둥 형상 회전축

3 : 나선 형상 회전 자석군

4 : 고정 외주 판 자석

5 : 외주 상자성체

6 : 백킹 플레이트

8 : 냉매 통로

9 : 절연재

10 : 피처리 기판

11 : 처리실 내 공간

12 : 피더선

13 : 커버

14 : 외벽

15 : 상자성체

16 : 플라즈마 차폐 부재

17 : 절연재

18 : 슬릿

19 : 설치대

20 : 공간

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.

(제 1 실시예)

본 발명의 제 1 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치(회전 마그넷 스퍼터링 장치)의 제 1 실시예의 구성을 설명하는 단면도이다.

도 1에서 1은 타겟, 2는 기둥 형상 회전축, 3은 회전축(2)의 표면에 나선 형상으로 배치된 복수의 나선 형상 판 자석군, 4는 외주에 배치된 고정 외주 판 자석, 5는 고정 외주 판 자석(4)에 타겟과는 반대측에 대향하여 배치된 외주 자성체, 6은 타겟(1)이 접착되어 있는 백킹 플레이트, 15는 기둥 형상 회전축(2) 및 나선 형상 판 자석군(3)을 상기 타겟(1)측 이외의 부분에 대하여 덮는 구조를 이루는 자성체, 8은 냉매를 통과시키는 통로, 9는 절연재, 10은 피처리 기판, 19는 피처리 기판을 설치하는 설치대, 11은 처리실 내 공간, 12는 피더선, 13은 처리실과 전기적으로 접속된 커버, 14는 처리실을 형성하는 외벽, 16은 외벽(14)에 전기적으로 설치되어 접속된 플라즈마 차폐 부재, 17은 내(耐)플라즈마성이 우수한 절연재 및 18은 플라즈마 차폐 부재(17)에 설치된 슬릿이다.

피더선(12)에는 DC 전원, RF 전원 및 정합기가 접속되어 있다. 이 DC 전원 및 RF 전원에 의하여, 정합기를 거쳐, 또한 피더선(12) 및 하우징을 거쳐 백킹 플레이트(6) 및 타겟(1)에 플라즈마 여기 전력이 공급되고, 타겟 표면에 플라즈마가 여기된다. DC 전력만 또는 RF 전력만으로도 플라즈마의 여기는 가능하다. RF 전력을 인가하면 플라즈마 밀도가 대폭 상승하므로, 성막시의 피처리 기판(10)으로의 이온 조사량을 증대시키고자 하는 경우에는 RF 전력만, 또한 성막률도 증대시키고자 하는 경우에는 RF 전력과 DC 전력을 동시에 인가하며, 한편, 이온 조사량을 감소시키고자 하는 경우에는 DC 전력만으로 플라즈마 여기를 행하는 등, 성막종 또는 성막 조건의 요구에 따라 여기 수단 또는 전력량을 선택하는 구조로 하고 있다. 또한, 절연체의 타겟(1)을 이용하는 경우에는 RF 전력으로 플라즈마 여기를 행한다. RF 전력의 주파수는 통상적으로 수 100 kHz부터 수 100 MHz 사이에서 선택할 수 있으나, 플라즈마의 고밀도 저전자 온도화라고 하는 점에서, 높은 주파수가 바람직하다. 본 실시예에서는 13.56 MHz로 했다.

플라즈마 차폐 부재(16)는 RF 전력에 대한 그라운드 판으로서도 기능하고, 이 그라운드 판이 있으면 피처리 기판(10)이 전기적 부유 상태여도 효율적으로 플라즈마 여기가 가능해진다. 자성체(15)는 자석에서 발생된 자계의 자기 실드 효과 및 타겟 부근에서의 외란(外亂)에 의한 자기장의 변동을 감소시키는 효과를 가진다.

보다 상세하게 자석 부분을 설명하기 위하여, 기둥 형상 회전축(2), 복수의 나선 형상 판 자석군(3), 고정 외주 판 자석(4)의 사시도를 도 2에 도시한다. 여기서, 복수의 나선 형상 판 자석군(3)은 기둥 형상 회전축(2)의 회전에 따라 회전하는 회전 자석군을 구성하고 있다.

기둥 형상 회전축(2)의 재질로는, 통상적인 스텐레스 스틸 등이여도 좋으나, 자기(磁氣) 저항이 낮은 자성체, 예를 들면 Ni-Fe계 고투자율 합금 또는 Fe계의 재질로 일부 또는 전체를 구성하는 것이 바람직하다. 동시에, 보다 효율적으로 타겟 표면 상에 강한 자속 밀도를 실현시키기 위해서는, 포화 자속 밀도도 큰 편이 좋다. 본 실시예에서는, 구조용 압연(壓延) 강재(鋼材)이며, 주성분이 Fe인 SS400(투자율 100 이상, 포화 자속 밀도 2T)을 이용하여 기둥 형상 회전축(2)이 구성되어 있다. 기둥 형상 회전축(2)은, 도시하지 않은 기어 유닛 및 모터에 의하여 회전시키는 것이 가능하게 되어 있다.

기둥 형상 회전축(2)은 그 단면이 정16각형으로 이루어져 있고, 한 변의 길이는 16.7 mm로 했다. 각각의 면에 마름모 형태의 판 자석이 다수 장착되고, 복수의 나선 형상 판 자석군(3)을 구성하고 있다. 이 기둥 형상 회전축(2)은 외주에 자석을 장착하는 구조이며, 굵게 하는 것도 용이하고 자석에 가해지는 자력(磁力)에 의한 휘어짐에는 강한 구조로 되어 있다.

나선 형상 판 자석군(3)을 구성하는 각 판 자석은 강한 자계를 안정적으로 발생시키기 위해, 잔류 자속 밀도, 보자력(保磁力), 에너지적(energy product)이 높은 자석이 바람직하고, 예를 들면, 잔류 자속 밀도가 1.1 T 정도의 Sm-Co계 소결 자석, 더 바람직하게는, 잔류 자속 밀도가 1.3 T 정도 있는 Nd-Fe-B계 소결 자석 등이 적합하다. 본 실시예에서는 Nd-Fe-B계 소결 자석을 사용했다.

나선 형상 판 자석군(3)의 각 판 자석은, 그 판면의 수직 방향으로 자기화되어 있고, 기둥 형상 회전축(2)에 나선 형상으로 부착되어 복수의 나선을 형성하고, 기둥 형상 회전축의 축방향으로 인접하는 나선끼리 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극, 즉, N 극과 S 극을 형성하고 있다.

고정 외주 판 자석(4)은, 타겟(1)에서 보면, 나선 형상 판 자석군(3)으로 이루어진 회전 자석군을 둘러싼 구조를 이루고, 타겟(2)측이 S 극이 되도록 자기화되어 있다. 고정 외주 판 자석(4)에 대해서도, 나선 형상 판 자석군(3)의 각 판 자석과 동일한 이유로, Nd－Fe－B계 소결 자석을 이용하고 있다.

또한, 타겟의 온도 상승을 방지하기 위해, 통로(8)에 냉매를 유통시켜 냉각하고 있다. 이에 추가로, 또는 이 대신에, 백킹 플레이트(6)의 양단에 가까운 상방 이고 회전 자석(3) 아래의 양측의 공간부에 냉각 수단을 설치해도 좋다. 또한, 예를 들면, 백킹 플레이트와 타켓의 상하 양 공간(감압되어 있음)의 압력을 대략 같게 함으로써, 백킹 플레이트(6)를 타겟(1)의 초기 두께보다 얇게 하고, 바람직하게는 타겟의 초기 두께의 30% 이하로 할 수 있다.

이어서, 도 3을 이용하여, 본 실시예에서의 이로젼 형성에 대하여 상세히 설명한다. 상술한 바와 같이, 기둥 형상 회전축(2)에 다수의 판 자석을 배치함으로써 나선 형상 판 자석군(3)을 구성한 경우, 타겟측에서 나선 형상 판 자석군(3)을 보면, 근사적으로 판 자석의 N 극 주위를 다른 판 자석의 S 극이 둘러싸고 있는 배치가 된다. 도 3은 그 개념도이다. 이러한 구성 하에서, 판 자석(3)의 N 극에서 발생된 자력선은 주변의 S 극으로 종단한다. 이 결과, 판 자석면으로부터 어느 정도 떨어진 타겟면에서는, 폐쇄된 수평 자기장 영역(플라즈마 루프)(301)이 다수 형성된다. 또한, 기둥 형상 회전축(2)을 회전시킴으로써, 다수의 플라즈마 루프(301)는 회전과 함께 움직인다. 도 3에서는, 화살표가 가리키는 방향으로 플라즈마 루프(301)가 움직이게 된다. 또한, 회전 자석군(3)의 단부에서는, 단부의 일방으로부터 플라즈마 루프(301)가 순차적으로 발생하고, 타방의 단부에서 순차적으로 소멸된다.

또한, 본 실시예에서는, 기둥 형상 회전축(2)의 단면을 정16각형으로 하여 각각의 면에 판 자석을 부착하고 있으나, 보다 매끄러운 나선 형상을 실현하기 위해, 그 단면을 더 많은 수의 정다각형(예를 들면, 정32각형)으로 하여, 촘촘한 판 자석을 부착하거나, 타겟 표면에 수평 자기장 루프가 형성되는 한에서, 비용 삭감 을 위해 적은 수의 다각형(예를 들면, 정8각형)으로 해도 좋다. 또한, 나선을 형성하는 인접하는 판 자석끼리를 근접시키기 하기 위해, 판 자석의 단면을 직사각형이 아닌 회전축 직경 방향에서 외측의 변이 큰 사다리꼴로 해도 좋다.

이어서, 도 4를 이용하여, 기둥 형상 회전축(2)을 자성체로 변경함에 따른 효과를 설명한다.

도 4의 종축 및 횡축은 각각 플라즈마 루프(301)의 수평 자기장 강도 및 기둥 형상 회전축(2)의 비투자율을 나타내고, 수평 자기장 강도의, 기둥 형상 회전축(2)의 비투자율 의존성을 나타내고 있다. 도 4에서는, 비투자율이 1인 경우에서 규격화되어 있다. 도 4로부터, 기둥 형상 회전축(2)의 비투자율이 상승함에 따라, 수평 자기장 강도도 증가됨을 알 수 있고, 특히, 비투자율이 100 이상이면 60% 정도의 자기장 강도 증강을 얻을 수 있었다. 이는 나선을 형성하고 있는 판 자석의 회전 기둥 형상축 측의 자기(磁氣) 저항을 감소시켜, 효율적으로 타겟측에 자력선을 발생시킬 수 있었기 때문이다. 이에 의해, 플라즈마를 여기했을 때의 가두기 효과가 향상되고, 플라즈마의 전자 온도가 저하되어 피처리 기판으로의 데미지를 저감하고, 또한, 플라즈마 밀도가 상승됨에 따라 성막 속도를 향상시키는 것이 가능해졌다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 고정 외주 판 자석(4) 아래에 고정 외주 상자성체(5)를 설치한 경우에는, 설치하지 않는 경우에 비해 수평 자기장 강도가 약 10% 증강하고, 또한, 고정 외주 상자성체(5)의 일부를 기둥 형상 회전축(2)에 인접하는 부분까지 연장하여, 자성 유체를 거쳐 기둥 형상 회전축(2)의 자성체 부분에 인접시켜, 회전 자석군과 고정 외주 판 자석과의 사이에 자기 저항이 낮은 자기 회로를 형성한 경우에 대해서는, 수평 자기장 강도가 약 30% 증강하고, 성막 성능이 향상됨을 알 수 있다.

기둥 형상 회전축(2)은 장치가 대형화된 때에는 변형 발생을 억제하고, 또한 작은 토크로 회전시키기 위해서는 중공 구조로 하여 가볍게 하는 것이 바람직하다. 여기서, 얼마만큼 얇게 해도 자기 회로 형성 효과가 유지되는지를 검토했다.

도 10은 자성체의 두께와 자성체 내에 발생하는 최대 자속 밀도와의 관계를 조사한 것이다. 나선 형상 자석(Ne－Fe－B계 자석)의 잔류 자속 밀도는 1.3T이며, 자성체(SS400)의 투자율은 100, 포화 자속 밀도는 2T이다.

두께는 1 mm부터 10 mm까지 변화시켰다. 도면에서 알 수 있듯이, 자성체의 두께가 1 mm부터 2 mm인 영역은 자성체 내의 자기장이 거의 포화되어, 자기 회로 형성 효과가 나타나지 않음을 알 수 있다. 두께가 4 mm가 되면, 자성체 내의 최대 자속 밀도가 최대 포화 자속 밀도의 65%인 1.3T 정도가 되어, 자기 회로 형성 효과가 나오기 시작한다는 것을 알 수 있다. 또한, 두께를 6 mm로 하면, 자성체 내부의 모든 영역의 자속 밀도가, 상기 자성체의 포화 자속 밀도의 60% 이하가 되는 1.2T 이하가 되어, 자석의 잔류 자속 밀도보다 작아졌다. 이 때, 타겟 표면에서의 수평 자기장이 500 가우스를 넘고, 또한 두께를 두껍게 해도 효과가 변함이 없음을 알 수 있다. 자성체의 두께를 6 mm로 함으로써, 경량화와 자기 회로 형성을 동시에 실현할 수 있었다.

본 실험예에서, 나선 자석 구조는 8 개의 나선을 형성하고, 상기 기둥 형상 회전축(2)의 축방향으로 인접하는 나선끼리가 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극인 N 극과 S 극을 형성하고 있다. 즉, 4 개의 직경 방향 외측이 N 극인 나선 판 자석군, 4 개의 직경 방향 외측이 S 극인 나선 판 자석군을 구비하고 있다. 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극인 N 극과 S 극을 형성하기 위해서는 최저 2 개의 나선이 필요하지만, 본 실시예에서는 8 개의 나선 구조를 구비함으로써, 기둥 형상 회전축의 축에 수직인 시선에서 기둥 형상 회전축 및 나선 판 자석군을 봤을 때, 나선을 형성하는 자석열의 방향과, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향이 이루는 각도 중, 예각 쪽의 각도(이하, 나선각이라고 함)가 41°로 되어 있으며, 심한 경사를 가지는 나선 구조가 실현되어 있다.

도 11에, 나선 자석군의 나선 개수와, 이에 대응하는 나선각 및 폐쇄된 플라즈마 루프 상의, 최대 수평 자기장과 최소 수평 자기장을 나타내고 있다. 나선 자석의 두께를 12 mm로 하고, 도 11의 1101에 도시한 실질적인 폭은 11 mm로 했다. 나선 개수를 증가시키면 나선각이 감소하고, 동시에 최대 수평 자기장이 증대됨을 알 수 있다. 본 실시예와 같이, 8 개의 나선 구조를 이용하면, 나선각이 41°가 되고, 동시에 플라즈마 루프 상의 최대 수평 자기장이 500 가우스를 넘는다는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 자석의 두께와 폭을 한번 규정하면, 나선 개수를 증가시켜 나선각을 감소시킴으로써 효율적으로 수평 자기장을 발생시킬 수 있음을 알 수 있다. 이러한 효과는 나선각이 30°에서 70°, 바람직하게는 35°에서 50°의 사이에 있으면 현저하다는 것을 알 수 있다.

이상으로부터, 이로젼 영역(301)의 수평 자기장, 즉, 타겟면과 평행한 자기 장 강도는 500 가우스를 넘고 있으며, 플라즈마를 가두기 위해서는 충분한 강도를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

고밀도 플라즈마의 폐(閉)루프를 형성하기 위해서는, 회전 자석의 주변에 고정 자석을 설치하는 것은 필수이지만, 동시에 고정 자석에 의하여 기둥 형상 회전축(2)에 발생되는 힘과 토크를 줄이는 것은, 장치를 장기적으로 안정되게 운전시키기 위하여 필요불가결하다.

예를 들면, 도 8b에 도시한 바와 같이, 나선 형상으로 판 자석을 배열한 기둥 형상 회전축을 복수 개 배열하는 것은, 이로젼 영역을 넓히고 피처리 기판의 성막 면적을 넓혀 스루풋을 향상시키는 것에는 기여하지만, 폐쇄된 고밀도 플라즈마 루프를 형성하기 위해서는 인접하는 회전축끼리, 같은 극의 자석을 근접시킬 필요가 있다. 따라서, 기둥 형상 회전축에 발생하는 반발력 및 토크는 증대되어, 이들을 감소시키는 목적에는 부적당하다.

본 실험예는, 도 8a에 도시한 바와 같이, 극성이 다른 나선 구조를 교호적으로 배열하여, 주변에 고정된 자석을 수직 방향으로 모두 동일한 방향으로 자기화시키고 있으므로, 주변 자석에서 보면, 회전 자석군의 N 극과 S 극이 교호적으로 가까워지므로, 반발력과 흡인력이 상쇄되어, 실질적으로는 회전축의 양단 부분에서만 힘과 토크가 정해지는 구조로 하고 있다. 본 실험예의 기둥 형상 회전축에 걸리는 힘과 토크를 조사한 바, 힘으로는 수직 방향으로 220 N, 횡방향(회전 방향)으로 60 N이었다. 또한, 회전 토크는 0.75(N·m)이었다. 종래 장치의 전형예에 비해, 양자의 값을 크게 감소시킬 수 있었다. 이 점으로부터, 기둥 형상 회전축(2)을 소형 모 터로 용이하게 회전시킬 수 있었다.

기둥 형상 회전축(2)을 회전시키면서, 플라즈마 여기를 행한 상태를 도 6에 도시한다. 도 6은 타겟 표면에서의 플라즈마의 시간 변화의 사진을 나타내고 있다. 플라즈마 여기 조건은 아르곤 가스를 매분 1000 cc 도입하고, 13.56 MHz의 RF 전력을 800W 투입했다. 기둥 형상 회전축(2)은 1 Hz로 회전시켰다. 5Hz 정도까지는 회전하면서 안정적으로 플라즈마가 여기될 수 있었다. 도 6의 좌측 사진(위에서부터 아래로 시간적으로 변화하는 상태를 나타냄)으로부터 알 수 있듯이, 회전축의 좌단으로부터 안정적으로 플라즈마 루프(601)(이로젼 루프)가 생성되어, 회전과 함께 이동하고, 도 6의 우측 사진(위에서부터 아래로 시간적으로 변화하는 상태를 나타냄)으로부터 알 수 있듯이, 회전축의 우단으로부터 안정적으로 소멸되고 있다. 또한, 도 7에 장시간 방전 후의 타겟의 소모 상태를 사진으로 나타낸다. 도면으로부터, 타겟(1) 표면이 국소적이지 않고, 균일하게 소모되고 있음을 알 수 있다.

한편, 타겟(1) 표면의 수평 자기장 강도는, 백킹 플레이트(6)를 얇게 하면 타겟(1)은 자석과 가까워져, 보다 증대된다. 수평 자기장 강도가 증대되면, 플라즈마 가두기가 개선되어, 보다 빠른 성막률 또는 플라즈마 여기 효율이 개선된다. 이 때문에, 공간(20)을 감압 가능하게 하여, 백킹 플레이트(6)를 타겟(1)의 초기 두께보다 얇게 함으로써, 성막률 향상을 더욱 도모할 수 있었다.

또한, 균일하게 타겟(1)이 소모되므로, 타겟(1)의 소모에 맞추어 자석을 수직 방향으로 움직임으로써, 타겟 표면 상의 모든 위치에 항상 재현성 좋고 동일한 강도의 수평 자기장의 형성이 가능해져, 장기 연속 운전했을 때의 성막 재현성이 향상되었다.

(제 2 실시예)

본 발명의 제 2 실시예를, 도 12를 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 편의상 설명을 생략한다. 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는 나선 개수를 2 개로 하고 있다. 도 11에서, 나선 개수가 2 개인 경우에는, 최대 수평 자기장과 최소 수평 자기장의 차가 적어지고 있음을 알 수 있다. 루프 상의 자기장이 균일해지면, 루프 상에서의 플라즈마 밀도도 균일해져, 자석을 회전시킴에 따른 타겟(1) 소모의 균일화 효과가 보다 향상된다. 이는, 주변의 고정 자석과 나선 자석의 방향이 보다 수직에 가까워지기 때문이다. 이 때의 나선각은 79°였다. 이러한 균일화 효과를 얻기 위해서는 나선각이 70°에서 88° 사이이면 바람직하고, 75°에서 85° 사이이면 보다 적합하다는 것을 알 수 있다. 단, 도 11로부터 알 수 있듯이, 동일한 자석 두께 및 실질적인 자석 폭이 동일한 경우에는 최대 자기장의 값이 나선 개수를 줄이면 감소된다는 것을 알 수 있다. 이는, 플라즈마 밀도의 저하를 초래하고, 나아가서는 성막률이 감소해, 장치의 스루풋이 저하된다. 따라서, 본 실험예에서는, 자석 두께를 12 mm에서 20 mm로 두껍게 하고, 타겟 표면의 수평 자기장 강도를 증대시켰다. 그 결과, 루프 상의 최대 수평 자기장이 654 가우스, 최소 수평 자기장이 510 가우스가 되고, 모든 루프 상에서 500 가우스를 넘는 수평 자기장 분포가 실현되었다. 이 경우, 수평 자기장의 최소치가 최대치의 78 퍼센트가 되어, 나선이 8 개인 경우에서는 실현이 어려웠던 균일성을 확보할 수 있었다.

본 실험예에서는, 도 12의 1201로 도시한 바와 같은, 자유롭게 회전할 수 있는 자석을, 자성체 커버와 회전 자석의 사이에 설치했다. 이 자석(1201)은 축(1202)을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있도록 되어 있다. 이 점으로부터, 나선 자석을 회전시키면 항상 자석(1201)이 자유롭게 움직여, 기둥 형상 회전축과 인력을 발생시킨다. 이 점으로부터, 축의 중력에 의한 변형을 방지하는 효과가 있어, 장척화되어도 변형되기 어려운 구조로 하고 있다.

또한, 본 실험예에서는, 피처리 기판과 타겟 표면과의 거리를 25 mm로 설정하고 있다. 도 13은, 타겟 표면으로부터의 거리와 수평 자기장의 관계를 나타내고 있다. 횡축의 마이너스 측이 자석측이며, 플러스 측이 피처리 기판측이다. 본 실시예에서의 스퍼터링 성막법은, 성막 균일성이 우수한 것과, 타겟 표면에 500 가우스 이상의 강자기장을 발생시키고 있으므로, 플라즈마가 타겟 표면 근방에서만 여기된다. 도 13으로부터, 타겟 표면과 피처리 기판이 25 mm 떨어져 있으면, 그 위치에서의 자기장 강도는 100 가우스를 밑돌고, 타겟 표면의 자기장 강도의 5분의 1 이하가 되어 있으므로, 플라즈마 여기에는 영향을 거의 주지 않는다. 따라서, 타겟과 피처리 기판을 30 mm 이하, 바람직하게는 20 mm 이하로 근접시켜도, 자석을 회전시키므로, 균일한 성막을 할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 자석 구조를 연구함으로써, 기판 표면에서의 자기장을 20 가우스 이하로 하는 것도 가능하다. 이와 같이, 피처리 기판을 타겟 표면에 근접시킴으로써, 타겟으로부터 나온 성막 입자가 처리실 벽 또는 차폐 부재에 거의 부착되지 않고 피처리 기판에 부착된다. 따라서, 타겟 이용 효율이 높은 성막이 실현되었다.

(제 3 실시예)

본 발명의 제 3 실시예를, 이하의 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 편의상 설명을 생략한다. 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는, 도 9에 도시한 바와 같이, 왕복 이동형 성막 장치로서 사용한 경우에 특히 적합하다.

도 9에서, 401은 처리실, 402은 게이트 밸브, 403은 피처리 기판, 404는 제 3 실험예에 도시한 회전 마그넷 플라즈마 여기부이다. 단, 제 1 실시예에서는 나선 부분의 축방향 길이는 307 mm였으나, 본 실시예에서는 270 mm로 되어 있다. 플라즈마 여기 전력의 주파수는 13.56 MHz로 했다. 플라즈마의 고밀도화, 저전자 온도화라고 하는 관점에서는 높은 주파수, 예를 들면 100 MHz 정도로 하는 것이 바람직하지만, 플라즈마 여기부가 2.7 m 정도이며, 한편 100 MHz의 파장은 3 m이다. 이와 같이, 여기부가 파장과 동일한 정도가 되면 정재파가 여기되어 플라즈마가 불균일해질 우려가 있다. 주파수가 13.56 MHz이면 파장이 22.1 m이므로 플라즈마 여기부의 길이는 파장에 비해 충분히 짧고, 플라즈마가 정재파의 영향으로 불균일해지는 일은 없다.

본 실시예에서는, 회전 마그넷 플라즈마 여기부(404)를 4 개 사용하고 있다. 따라서, 실질적인 성막률을 높이는 것이 가능해진다. 여기부의 개수는 4 개로 한정되는 것은 아니다. 피처리 기판(403)은 2.2 m × 2.5 m의 글라스 기판이며, 본 실험예에서는 종방향을 2.5 m로 하여 설치하고, 기판이 회전 마그넷 플라즈마 여기부인 기둥 형상 회전축에 대해 수직 방향으로 왕복 운동하여 피처리 기판 상에 실질 적으로 균일하게 성막하는 것이 가능해지고 있다. 균일하게 성막하기 위해서는, 피처리 기판(403)을 왕복 운동하지 않고 일방향으로 통과하도록 설정해도 좋고, 회전 마그넷 플라즈마 여기부(404)를 이동시키는 방법을 사용해도 좋다. 본 실험예에서는, 피처리 기판(403)을 왕복 운동시킴으로써, 연속적으로 기판의 일부를 회전 마그넷 플라즈마 여기부에 의해 여기된 플라즈마 영역에 노출시켜, 균일하게 박막을 성막하는 것이 가능해진다. 회전 마그넷의 회전 속도는, 한번 회전하는 시간을 기판의 통과 시간에 비해 빠르게 함으로써, 순간 순간의 이로젼 패턴에 영향받지 않는 균일한 성막이 가능해진다. 전형적으로는, 기판의 통과 속도는 60 초 / 매, 회전 마그넷의 회전 속도는 10 Hz이다. 또한, 본 실험예에서는, 피처리 기판을 왕복 운동시켰으나, 1 개 또는 복수 개의 회전 마그넷 플라즈마 여기부를 한번만 통과시켜 성막하는, 통과 성막형 장치로서 장치를 구성하는 것도 가능하다.

(제 4 실시예)

본 발명의 제 4 실시예를, 도 15를 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 편의상 설명을 생략한다. 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는 백킹 플레이트(6) 및 타겟(1)으로 플라즈마 여기 전력을 공급하기 위한 급전점을 복수로 나눈 것이다.

우선, 종래의 구조, 즉, 급전점이 하나인 경우의 문제점에 대하여 간단히 설명한다.

마그네트론 스퍼터링 장치에서는, 피처리 기판의 대형화와 함께, 회전 자석의 회전축의 길이도 증대된다. 예를 들면, 2.88 m × 3.08 m의 대형 글라스 기판을 처리하는 장치이면, 3.2 m의 회전축 길이를 갖는 스퍼터링 장치가 필요해진다. 타겟의 길이도 이에 따라 동등한 길이를 갖는다. 이러한 길이가 되면, 고주파 전력의 파장과 동등한 정도가 되므로, 예를 들면, 중앙의 한점으로부터만 급전하여 플라즈마를 여기하면, 정재파가 여기되어 플라즈마가 불균일해지는 문제가 있다. 나아가, 플라즈마로부터 흐르는 대전류에 의하여 축방향으로 큰 전류가 흐르므로, 인덕턴스의 효과에 의해, 여기서 의도하지 않은 전압이 발생하여 균일성이 붕괴되는 문제점이 있었다.

이어서, 급전점을 복수로 나눈 마그네트론 스퍼터링 장치에 대하여 설명한다.

도 15에 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치의 대략도를 도시한다. 2는 회전 자석군(기둥 형상 회전축), 1은 타겟, 6은 백킹 플레이트, 15a는 회전 자석군(2)을 둘러싸는, 백킹 플레이트로부터 전기적으로 접속된 금속제의 플레이트, 12a는 플라즈마를 여기하는 고주파 전력을 발생시키는 전원, 12b는 고주파 전력을 타겟으로 인가하기 위한 급전점이다. 도면 중, 도 15a는 회전축에 수직인 면에서의 단면도, 도 15b는 회전축을 옆에서 본 도면(도 15b의 X 방향의 화살표에서 본 도면)이다. 3 m각 정도의 기판을 처리하는 장치이므로, 타겟의 축방향의 길이는 그 길이보다 긴 3.2 m이다.

고주파 전력의 주파수는 13.56 MHz이다. 하기에 대표적인 전력 주파수와 그 진공에서의 반파장, 또한 그 10분의 1의 값을 표 1에 나타낸다.

주파수(MHz)	진공 반파장(m)	진공 반파장/10(m)
13.56	11.1	1.11
27	5.6	0.56
40	3.8	0.38
100	1.5	0.15

13.56 MHz의 진공에서의 반파장은 11.1 m이다. 플라즈마는 타겟 표면과의 사이에 두께 수 mm의 공간 전하층, 즉, 시스를 거쳐 여기된다. 즉, 플라즈마와 타겟 사이에는 시스가 존재한다.

플라즈마는 양도체(良導體)이므로 플라즈마와 타겟에 의하여 축방향으로 병행 평판 선로가 형성된다. 병행 평판 선로에 전자기파가 전파(傳播)되는 경우, 그 파장은 진공의 파장과 동일해진다. 파장은 주파수에 반비례하고, 13.56 MHz에서는 그 반파장은 11.1 m가 되어, 타겟의 길이 3.2 m에 대해 무시할 수 없는 값이 된다.

또한, 성막률 향상 또는 데미지를 저감시키는 데에 효과적인 플라즈마의 고밀도화, 저전자 온도화를 하려고 하면, 주파수가 높은 쪽이 유리해져, 100 MHz 정도의 전력을 사용하는 것도 효과적이다.

이 경우, 진공 반파장은 1.5 m가 되고, 이미 3.2 m의 타겟 길이보다 짧아진다. 이와 같이 파장과 타겟 길이가 동등해지면, 급전을 어느 한 점에서 행하면 정재파 모드가 발생되어, 불균일한 플라즈마가 여기되어 버린다.

동시에, 타겟에는 기생 인덕턴스가 반드시 존재하고, 단위 길이당의 기생 인덕턴스를 L이라고 하면 2πf × L이라고 하는 임피던스가 발생되고, 플라즈마로부터의 수 ~ 수십 암페어의 대전류(I)가 타겟의 축방향으로 흐르면 2πf × L × I라고 하는 전압이 발생되고, 특히 급전점으로부터 먼 위치까지 전력이 도달하지 않는다고 하는 문제도 생긴다.

이 효과도, 임피던스가 주파수에 비례하므로, 주파수가 올라가는 만큼 현저해진다.

발명자들은 이러한 효과를 억제하기 위해, 급전점을 복수로 나누고, 그 피치를 진공 반파장의 1/10 이하로 함으로써, 급전점으로부터 먼 위치를 없애고, 하나의 급전점으로 흐르는 전류값을 감소시켜, 즉, 타겟의 축방향으로 흐르는 전류를 줄임으로써 균일성이 확보되는 것을 알아내었다.

본 실험예에서는, 13.56 MHz의 고주파 전력을 이용하고 있고, 그 진공 반파장의 1/10은 1.11 m인 것으로부터, 그보다 작은 0.8 m 간격으로 급전점을 3 개 설치하였다. 이에 의하여, 플라즈마 균일성 및 성막 균일성을 저해하지 않고 3 m각 클래스의 대형 기판으로의 성막이 가능해졌다. 또한, 본 실시예에서는 3.56 MHz의 고주파 전력만으로 플라즈마를 여기하고 있으나, 이에 DC 전력을 중첩시키는, 또는 별도의 주파수의 전력을 중첩시키는 등도 가능하며, 이 주파수에 특정되는 것은 아니다.

(제 5 실시예)

본 발명의 제 5 실시예를 도 16을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 편의상 설명을 생략한다. 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는 피처리 기판(10)을 탑재하는 설치대(19)의 내부, 즉, 피처리 기판(10)의 타겟(1)과는 반대측에, 자계를 발생시키는 기구로서 자석(19a)을 설치한 것이다.

도 15에 본 발명의 실험예를 도시한 2는 회전 자석군(기둥 형상 회전축), 10은 피처리 기판, 19는 피처리 기판(10)의 타겟(1)과는 반대측에 설치되고, 피처리 기판(10)을 탑재하는 재치대, 19a는 설치대(19) 내에 설치된 자계를 발생시키는 기구로서의 스테이지 내 자석이다. 이 설치대(19) 내에 설치된 자석이 없는 경우, 나선 회전 자석에서 형성되는, 도 3에 도시한 플라즈마 루프에서 루프의 내부에 대응하는 나선 자석, 즉, N 극 자석으로부터 발생된 자력선은 피처리 기판(10)에 도달하므로, 동시에 플라즈마도 자력선을 따라 수송되고, 성막 중에 플라즈마 데미지가 발생한다. 스테이지 내 자석(19a)을 타겟(1)측을 향해 N 극을 형성하도록 하면, 그 자력선을 피처리 기판(10)에 도달시키지 않고 횡방향으로 비껴가게 할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마를 피처리 기판(10)에 도달시키지 않고 성막하는 것이 가능해지고, 특히 성막 초기에 피처리 기판(10)에 데미지를 주지 않고 성막하는 것이 가능해졌다. 또한, 본 실험예에서는, 플라즈마 루프의 내부에 대응하는 나선 자석, 즉, N 극 자석으로부터 발생된 자력선을 피처리 기판(10)에 도달시키지 않게 하기 위해, 스테이지 내 자석도 타겟측을 향해 N 극을 형성하도록 하였으나, 나선 자석의 설계에 따라서는 루프와 루프 사이의 자석으로부터의 자력선이 피처리 기판(10)에 도달하는 경우도 있다. 따라서, 스테이지 내 자석(19a)의 극성은 적절히 변경하면 된다. 또한, 본 실험예에서는 스테이지 내 자석(19a)을 설치대(19) 내에 설치시켰으나, 이에 한정되지 않고, 타겟(1)의 아래, 나아가서는 통과하는 설치대(19)의 아래에 고정된 자석을 놓아두어도 좋고, 또한 전류에 의하여 자기장을 발생시켜도 좋다.

(제 6 실시예)

본 발명의 제 6 실시예를 도 17 내지 도 37을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 편의상 설명을 생략한다. 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는 제 1 실시예에서 회전 자석을 상기 수평 자기장에 가두어진 전자의 라머 반경 및 자기장의 곡률 반경으로 정해지는 타겟 소모 분포에 의하여 결정되는 타겟 이용 효율을 80% 이상으로 하는 자석 구조로 한 것이다

또한, 마그네트론 스퍼터링 장치의 구조는 도 1과 동일하므로 설명을 생략한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 제 1 실시예에서 마그네트론 스퍼터링 장치에서의 타겟의 국소적 소모는 종래의 스퍼터링 장치와 비교하면 극적으로 개선되어 있다.

그러나, 타겟의 회전축 방향, 즉 플라즈마 루프의 진행 방향에서는 이로젼, 즉 소모 분포는 균일하지만, 회전축 방향(플라즈마 루프의 진행 방향)에 직각인 방향에서는 타겟의 소모 분포의 편중이 약간 보여진다. 즉, 도 18의 실측치로 보여지는 바와 같이, 타겟의 양단부(플라즈마 루프의 단부)에서 중앙부보다 많이 소모되어 있다.

본 발명자들은 이러한 타겟 표면의 소모 분포와 장치 구조의 인과 관계를 추급하기 위해 다음과 같은 고찰을 행했다.

본 발명자들은, 우선 자기장에 가두어진 전자의 라머(Larmor) 반경에 착안했다.

도 17에 도시한 바와 같이, 자기장에 가두어진 전자의 라머 반경(rc)이란 자기장 내를 운동하는 하전 입자가 로렌츠 힘을 받아 원 운동할 때의 반경을 말하는데, 완전 축대칭인 원형의 수평 자기장 루프가 형성된 경우, 이로젼 반치폭(半値幅)과 라머 반경의 사이에는 다음의 관계가 있다.

W：이로젼 반치폭

R：수평 자기장의 곡률 반경

r_c： 라머 반경

여기서, 수평 자기장의 곡률 반경이 라머 반경에 대해 충분히 클 경우, 식 a는 이하와 같이 근사할 수 있다.

… 식b (식 2)

한편, 라머 반경은 이하의 식으로 나타내진다.

… 식c

me：전자 질량

V_⊥：전자 속도의 자기장에 수직인 성분

e：기본 전하

B：자속 밀도

또한, 타겟으로부터 발생된 2차 전자는 시스 전기장에 의해, 수평 자기장과 수직으로 가속되지만, 이로젼 영역에서는 수직 자기장 성분이 작으므로, 시스 전기 장은 자석과 대략 직교한다.

따라서, 이하의 식이 성립한다.

… 식d

VDC：셀프 바이어스 전압(그라운드에 대해 타겟(1)에 발생하는 직류 전압)

식 d를 식 c에 대입하면, 이하의 식이 성립한다.

… 식e (식1)

셀프 바이어스 전압(VDC)과 자속 밀도(B)를 변화시킨 경우의 라머 반경은 표 2와 같이 된다. 그리고, 그 때의 이로젼 반치폭(W)은 표 3에 나타낸다. 표 3은 자기장의 곡률 반경(R)이 20 mm인 경우와 10 mm인 경우이다.

|V_DC|, 자기장을 변화시킨 경우의 라머 반경(mm)

	B(G)
|VDC|(V)	300	400	500	600
200	1.6	1.2	1.0	0.8
300	2.0	1.5	1.2	1.0
400	2.3	1.7	1.4	1.1
500	2.5	1.9	1.5	1.3
600	2.8	2.1	1.7	1.4

자기장의 곡률이 20mm인 경우의 이로젼 반치폭(mm)

	B(G)
|VDC|(V)	300	400	500	600
200	16.0	13.9	12.4	11.3
300	17.7	15.3	13.7	12.5
400	19.0	16.5	14.8	13.5
500	20.1	17.4	15.6	14.2
600	21.2	18.3	16.3	14.9

자기장의 곡률이 10mm인 경우의 이로젼 반치폭(mm)

	B(G)
|VDC|(V)	300	400	500	600
200	11.3	9.8	8.8	8.0
300	12.5	10.9	9.7	8.9
400	13.5	11.7	10.4	9.5
500	14.2	12.3	11.0	10.1
600	14.9	12.9	11.5	10.5

그런데, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치에서는, 도 6의 플라즈마 루프 형상이 도시된 바와 같이, 수평 자기장 루프는 완전 축대칭의 원형은 아니다. 따라서, 루프 내의 위치에 따라 수평 자기장(즉, 라머 반경) 및 자기장의 곡률이 변한다.

따라서, 이로젼 반치폭도 루프 내의 위치에 따라 변한다.

본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치에서, 수평 자기장 루프 내의 어느 위치에서도 플라즈마 밀도가 일정하다고 말할 수 있을 것인가는 자명하지는 않으나, 본 발명자들은 루프 내의 어느 위치에서도 플라즈마 밀도가 일정하다고 가정하고, 자석을 회전시켜 위상을 변화시키고, 각각의 경우에 대하여 이로젼 반치폭의 계산을 행하고, 위상 평균을 구하여 타겟의 이로젼 분포를 산출했다. 그리고, 도 18에 도시한 바와 같이, 이 계산값을 실제 이로젼 분포(실험치)와 비교해 본 결과, 매우 잘 일치한다는 것이 판명되었다. 즉, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치에서, 완전 축대칭인 원형의 수평 자기장 루프가 형성된 경우의 식을 이용하여 상기와 같이 계산을 행하면 이로젼 분포를 계산할 수 있음을 알 수 있다.

즉, 자기장의 곡률 반경(R)과 전자의 라머 반경(rc)(셀프 바이어스 전압(VDC)과 자속 밀도(B)에 의해 정해짐)으로부터 타겟의 소모 분포를 계산할 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치의 장치 각 부의 구조를 선택함으로써 타겟의 소모 분포를 계산하고, 타겟의 소모 분포를 균일화, 즉 타겟 사용 효율을 향상시키는 것이 가능하게 되었다. 이에 따라, 종래에는 도저히 불가능했던 80% 이상의 타겟 사용 효율이 본 발명에 의하여 실현 가능하게 되었다.

즉, 발생된 셀프 바이어스 전압으로 규정되는 라머 반경과, 자기장의 곡률 반경으로 정해지는 타겟 소모 분포에 의해 결정되는 타겟 이용 효율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 자석 구조를 가지는 마그네트론 스퍼터링 장치를 얻을 수 있다.

이어서, 상기 계산에 기초한 타겟의 소모 분포의 최적화, 즉 균일화 수법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명자는 타겟의 소모 분포를 최적화하기 위하여, 마그네트론 스퍼터링 장치의 파라미터, 특히 나선 형상 판 자석군(3)의 형상에 착안하여, 상기 계산에 기초한 타겟의 소모 분포의 최적화를 시도했다.

우선, 최적화의 지표가 되어야 하는 이용 효율을 정의했다.

전술한 바와 같이, 마그네트론 스퍼터링 장치를 구동하면, 타겟(1)은 플라즈마에 의해 활성화되어 융해, 비산하고, 도 21a의 상태로부터 도 21b의 상태로 소모된다.

이 때, 가장 깊게 소모된 부분의 나머지 두께(1b)가 사용 전의 초기 두께(1a)의 5%가 된 경우에, 타겟은 수명이 다해 교환되는 것으로서, 회전 자석군의 회전축이 충분히 길 경우에, 이용 효율로서 이하의 식을 정의했다.

이용 효율 ≡ 소모 부분의(축 방향과 수직인 면의) 단면적 / 초기 단면적 … 식 (f)

식 (f)를 기초로, 본 발명자들은 이하에 도시한 바와 같이, 나선 형상 판 자석군(3)의 형상을 변화시키고, 타겟의 소모 분포 및 이용 효율을 계산했다.

우선, 타겟의 소모 분포 및 이용 효율의 계산 시에 착안한 나선 형상 판 자석군(3)의 형상 파라미터에 대하여, 도 19 및 도 20을 참조하여 설명한다.

도 19에 도시한 바와 같이, 나선 형상 판 자석군(3)은 기둥 형상 회전축(2)에 감겨진 형상을 가지고 있으며 서로 이웃하는 나선 형상 판 자석군(3)은 간격 s 만큼 이간되어 있다.

또한, 나선 형상 판 자석군(3)의 연장 방향은 기둥 형상 회전축(2)의 회전축에 대하여 경사져 있으며, 서로가 이루는 각의 예각 성분을 여기에서는 α로 한다.

또한, 자석의 폭(Wn, Ws)을 바꾸지 않고 나선 형상 판 자석군(3)의 수(루프 수(m))를 증가시키면, 도 27에 도시한 바와 같이, 나선 형상 판 자석군(3)의 회전축에 대한 각도(α)가 작아진다. 회전 자석 직경(Da), 자석의 폭(Wn, Ws), 자석 간격(s), 루프 수(m)를 정하면, 자동적으로 각도(α)가 정해진다.

또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 서로 이웃하는 나선 형상 판 자석군(3)끼리는 기둥 형상 회전축(2)의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극인 N 극과 S 극을 형성하고 있으며, 나선 형상 판 자석군(3)은 일정한 폭(Wn, Ws)을 가지고 있다.

도 19에서는, 기둥 형상 회전축(2)의 직경 방향 외측에 N 극을 형성하고 있는 나선 형상 판 자석군(3)의 폭을 Wn, 기둥 형상 회전축(2)의 직경 방향 외측에 S 극을 형성하고 있는 나선 형상 판 자석군(3)의 폭을 Ws로 하고 있다.

또한, 도 20에 도시한 바와 같이, 나선 형상 판 자석군(3)은 기둥 형상 회전축(2)의 직경 방향으로 두께 tm을 가지고 있다.

이어서, 상기한 파라미터에 기초하여, 소모 분포의 최적화를 행한 결과에 대하여 설명한다.

우선, 본 발명자들은 도 19에 도시한 나선 형상 판 자석군(3)의 자석 간격(s)에 착안했다.

나선 형상 판 자석군(3)의 자석 간격(s)을 8 mm ~ 17 mm로 변화시켜, 타겟의 소모 분포를 계산하고, 이용 효율을 계산했다.

나선 형상 판 자석군(3)의 루프 수는 1, 자석 직경(Da)은 150 mm, 자석 폭(Wn·Ws)은 14 mm, 자석 두께(tm)는 12 mm로 했다. 자석 간격이 8 mm, 12 mm, 17 mm인 경우를 도 22에 나타내고, 자석 간격(s)과 소모 분포의 관계를 도 23에, 자석 간격과 이용 효율 및 수평 자기장의 관계를 도 24에 나타낸다.

도 24에 도시한 바와 같이, 자석 간격(s)은 11 mm 이상인 경우에 이용 효율이 안정되어 80%를 넘고, 자석 간격(s)이 12 mm인 경우에 가장 이용 효율이 우수한 것을 알 수 있다.

또한, 수평 자기장 강도는 자석 간격(s)을 크게 함에 따라, 커지는 것을 알 수 있다.

이어서, 본 발명자는 도 20에 도시한 나선 형상 판 자석군(3)의 판 두께(tm)에 착안했다.

나선 형상 판 자석군(3)의 판 두께(tm)를 5 ~ 15 mm로 변화시켜, 타겟의 소모 분포를 계산하고, 이용 효율을 계산했다.

기둥 형상 회전 자석의 직경은 150 mm, 자석 폭은 14 mm, 자석 간격은 12 mm로 했다.

이 경우의 판 두께(tm)와 소모 분포의 관계를 도 25에, 판 두께와 이용 효율 및 자기장 강도의 관계를 도 26에 나타낸다.

도 26에 도시한 바와 같이, 판 두께(tm)가 5 ~ 15 mm인 경우에 이용 효율은 80%를 넘었지만, 판 두께(tm)가 9 ~ 12 mm에서는 이용 효율이 85%를 넘어 이 범위에서 가장 높은 이용 효율을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

이어서, 본 발명자는 도 19에 도시한 나선 형상 판 자석군(3)의 루프 수(m)에 착안했다.

나선 형상 판 자석군(3)의 루프 수(m)를 1 ~ 5로 변화시켜, 타겟의 소모 분포를 계산하고, 이용 효율을 계산했다.

기둥 형상 회전 자석 직경은 150 mm, 자석 폭은 14 mm, 자석 간격은 12 mm로 했다.

이 경우의 각 루프 수(m)와 각도(α)의 관계를 도 27에, 루프 수(m)와 소모 분포의 관계를 도 28에, 루프 수(m)와 이용 효율 및 자기장 강도의 관계를 도 29에 나타낸다.

도 29에 나타낸 바와 같이, 루프 수(m)가 어느 경우에도 이용 효율은 80%를 넘었지만, 루프 수(m)를 증가시키면 이용 효율이 하강하는 경향이 있는 것을 알 수 있다.

또한, 가장 이용 효율이 높은 루프 수(m)는 2 이며, 1 겹 또는 2 겹인 루프가 바람직한 것을 알 수 있다. 또한, 각도(α)와 이용 효율 및 자기장 강도의 관계는 도 30에 나타낸 바와 같으며, 각도 약 57° ~ 약 84°에서 효율은 80%를 넘고, 특히 75°에서 85°가 바람직한 것을 알 수 있다. 경사 각도가 90°에 가까운 편이 좋은 것은 그 편이 타겟에 대해 보다 균일하게 플라즈마 루프가 이동하기 때문이다. 종래의 마그네트론 스퍼터링 장치에서 경사 각도는 49°였다. 종래의 마그네트론 스퍼터링 장치의 타겟 사용 효율이 50% 정도였던 이유는 그 점에 있었다고 생각된다.

이어서, 본 발명자는 도 19에 도시한 나선 형상 판 자석군(3) 중 N극이 표면을 향하고 있는 자석의 폭(Wn)과 S 극이 표면을 향하고 있는 자석의 폭(Ws)에 착안했다.

구체적으로는, S 극이 표면을 향하고 있는 자석의 폭(Ws)을 14 mm로 고정하고, N 극이 표면을 향하고 있는 자석의 폭(Wn)을 14 mm와 18 mm로 하여, 타겟의 소모 분포를 계산하고, 이용 효율을 계산했다. 자석 직경은 150 mm, 자석 간격은 12 mm로 했다.

Ws가 18 mm로, S 자석 폭을 N 자석 폭보다 크게 하여, 루프 형상을 그다지 변화시키지 않고 수평 자기장만을 증강시키는 것을 겨냥한 경우의 타겟 측에서 본 도면을 도 31에 나타내고, S 자석 폭과 소모 분포의 관계를 도 32에, 이용 효율 및 수평 자기장 강도와의 관계를 도 33에 나타낸다.

도 32 및 도 33에 도시한 바와 같이, Ws가 18 mm일 때에 수평 자기장 500 가우스 이상, 소모 폭 12 cm, 이용 효율은 87.6%를 실현했다. 따라서, S 자석 폭을 N 자석 폭보다 크게 하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

이어서, 자석을 대형화하는 것에 대하여 검토했다.　자석　직경을 94 mm(이 때의 플라즈마 루프 폭은 76 mm, 자기장이 500 G를 넘은 폭은 42 mm였음), 150 mm, 260 mm(이 때의 플라즈마 루프 폭은 118 mm, 자기장이 500 G를 넘은 폭은 50 mm였음)로 변화시켰을 경우의 이로젼 분포를 도 34에, 플라즈마 루프 폭 및 이로젼 폭과의 관계를 도 35에 각각 나타낸다. 또한, 루프는 1 겹으로 했다. 도 35에 도시한 바와 같이, 자석 직경을 크게 해도 이로젼 폭은 그다지 넓어지지 않고, 150 mm 정도로 하여 복수 대를 배열하여 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 특히, 대형 기판으로의 고속 성막을 위해서는 복수 대를 배열하는, 즉 회전 자석 플라즈마 여기부를 회전축이 기판의 이동 방향에 직교하도록 기판의 이동 방향에 복수 개 배열하는 것이 바람직하다.

또한, 이용 효율을 80%로 하기 위한 파라미터는 상기에 한정되는 것은 아니고, 다양한 파라미터를 선택할 수 있다. 단, 셀프 바이어스 전압에 대해서는 100 V에서 700 V 정도까지 변화시켜 봤지만, 타겟 사용 효율에는 그다지 영향을 주지 않음을 알 수 있다. 따라서, 자석 구조의 각 파라미터가 중요하다.

이와 같이, 제 6 실시예에 따르면, 자기장의 곡률 반경과 전자의 라머 반경으로부터, 타겟의 소모 분포를 시뮬레이션하고, 나선 형상 판 자석군(3)의 자석 간격(s), 나선 형상 판 자석군(3)의 루프 수(m), 자석 판 두께(tm), N 극이 표면을 향하고 있는 자석의 폭(Wn)과 S 극이 표면을 향하고 있는 자석의 폭(Ws)과의 차, 회전 자석 직경 등의 파라미터를 조정함으로써, 타겟의 이용 효율을 80% 이상으로 할 수 있음을 알 수 있다.

이어서, 타겟의 재료를 낭비 없이 사용할 수 있어, 재료의 사용 효율을 향상시키는 수법에 대하여 검토 한다. 도 36을 참조하면, 타겟(1)으로부터 나온 재료 입자는 일부가 플라즈마 차폐 부재(16)에 부착된다. 타겟(1)으로부터 나온 재료 입자의 합계에서 기판(10)에 부착된 재료 입자의 합계를 나눈 값을 부착 효율이라고 하면, 재료 사용 효율은 타겟 사용 효율과 부착 효율과의 곱으로 나타낼 수 있다. 따라서, 재료의 사용 효율을 향상시키기 위해서는 위에서 언급한 바와 같이 하여 타겟 사용 효율을 증가시키고, 또한 부착 효율을 크게할 필요가 있다. 그러기 위해서는, 도 37에 도시한 바와 같이, 슬릿(18)의 폭을 플라즈마의 폭에 근접시켜, 폭의 차를 20 mm 이내, 바람직하게는 10 mm 이내로 하는 것이 좋다. 또한, 슬릿(18)과 플라즈마 차폐 부재(16)를 가능한 한 타겟에 근접(양자의 거리는 15 ~ 3 mm로 하는 것이 바람직함)시키는 것을 알 수 있다.

표 4에 각 파라미터와 재료 사용 효율과의 관계를 나타낸다. 재료 사용 효율을 향상시키기 위해서는 위에서 언급한 바와 같이, 타겟 사용 효율의 향상, 플라즈마 폭을 크게 하는 것, 슬릿의 폭을 플라즈마 폭에 근접시키는 것, 슬릿과 타겟을 가능한 한 근접시키는 것이 필요하다.

고밀도 플라즈마 폭 : 120 mm, 타겟-슬릿 사이 : 15 mm

총재료 사용 효율(%)	타겟 사용 효율(%)	기판 부착 효율(%)	슬릿 폭(mm)
24	50	48	60
32	50	63	80
44	50	88	120
53	60	88	120
82	85	96	120
91	95	96	120

또한, 자석 치수, 기판 치수 등은 상기 예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 예에서는 주변 고정 자석의 표면 자기극을 S 극으로 했지만, 이를 N 극으로 해도 좋다. 그 경우에는, 나선 형상 판 자석의 폭은 N 극을 S 극보다 크게 하는 것이 좋다.

또한, 제 6 실시예에서는 제 1 실시예와 마찬가지로, 나선 형상 판자석군(3)의 각 판 자석은 그 판면의 수직 방향으로 자기화되어 있으며, 기둥 형상 회전축(2)에 나선 형상으로 부착되어 복수의 나선을 형성하고, 기둥 형상 회전축의 축방향으로 서로 이웃하는 나선끼리 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극, 즉 N 극과 S 극을 형성하고 있다.

또한, 제 6 실시예에서는 고정 외주 판 자석(4)은 타겟(1)에서 보면, 나선 형상 판 자석군(3)으로 이루어진 회전 자석군을 둘러싼 구조를 이루어, 타겟(2)측이 S 극이 되도록 자기화되어 있다.

단, 고정 외주 판 자석(4)은 강자성체이면, 반드시 미리 자기화되어 있지 않아도 된다.

또한, 나선 형상 판 자석군(3)의 각 판 자석도 서로 이웃하는 나선의 일방(제 1 나선체)이 미리 자기화되어 있다면, 타방(제 2 나선체)은 자기화되어 있지 않은 강자성체여도 좋다.

이러한 구조에서도, 미리 자기화된 나선체가 다른 강자성체를 자기화시키기 때문에, 표면의 N 극(또는 S 극)을 루프 형상으로 둘러싸도록 루프 형상의 평면 자계를 얻을 수 있어 종래와 동일한 루프 형상의 플라즈마를 얻을 수 있다.

(제 7 실시예)

본 발명의 제 7 실시예를 도 38 및 도 39를 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 편의 상 설명을 생략한다. 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는, 제 1 실시예에서 나선 형상 고정 자석군(3)의 단부와 고정 외주 판 자석(4)의 회전축 방향과 직교하는 단변(短邊)과의 사이에 자유 회전 자석(이동 자석)(21)을 설치한 것이다.

도 38 및 도 39에 도시한 바와 같이, 자유 회전 자석(이동 자석)(21)은 나선 형상 고정 자석군(3)의 단부와 고정 외주 판 자석(4)의 회전축 방향과 직교하는 단변과의 사이에 설치되어 있다.

이동 자석(21)은 고정 외주 자석(4)의 단변에 평행한 회전축(21a)을 가지도록 설치된 기둥 형상의 형상을 가지고, 회전축(21a)을 중심으로 도 39의 B1 방향으로 자유롭게 회전 가능하다.

또한, 이동 자석(21)은 회전축(21a)과 수직인 방향으로 자기화되어 있다.

이동 자석(21)의 재질로는, 후술하는 강자기장을 완화하기 위해서 잔류 자속 밀도, 보자력(保磁力), 에너지적(energy product)이 높은 자석이 바람직하다. 본 예에서는 주성분이 Fe인 SS400이 이용되고 있다.

또한, 이동 자석(21)은 표면이 플라즈마에 대해 내식성인 비자성체로 덮여있는 것이 바람직하다.

이동 자석(21)의 표면을 상기 비자성체(도시하지 않음)로 덮음으로써, 이동 자석(21)의 표면이 플라즈마로 부식되는 것을 방지하거나 표면에 자성체의 먼지가 부착되는 것을 방지할 수가 있어 장치 내부가 오염되는 것을 방지 할 수 있다.

비자성체의 재료로는 플라즈마 내식성 재료가 바람직하고, 예를 들면 스테인레스, 알루미늄 합금이 이용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는 타겟의 온도 상승을 방지하기 위해 통로(8)에 냉매를 유통시켜 냉각하고 있다. 이에 추가로, 또는 이를 대신하여, 백킹 플레이트(6)의 양단에 가까운 상방이며 나선 형상 판 자석군(3) 아래의 양측 공간부에 냉각 수단을 설치해도 좋다.

또한, 예를 들면 타겟을 장착시킨 백킹 플레이트의 상하 양 공간(감압되어 있음)의 압력을 대략 같게함으로써, 백킹 플레이트를 얇게 하여, 바람직하게는 타겟의 초기 두께의 30% 이하로 할 수 있다.

이어서, 제 7 실시예에서의 이로젼 형성 및 그 때의 이동 자석(21)의 동작에 대하여 상세하게 설명한다. 제 1 실시예와 마찬가지로, 기둥 형상 회전축(2)에 다수의 판 자석을 배치함으로써 나선 형상 판 자석군(3)을 구성한 경우, 타겟측에서 나선 형상 판 자석군(3)을 보면, 도 3에 도시한 바와 같이, 근사적으로 판 자석의 N 극 주위를 양 이웃 판 자석의 S 극 및 외주 고정 자석의 S 극이 둘러싸고 있는 배치가 된다. 이러한 구성 하에, 나선 형상 판 자석군(3)의 N 극으로부터 발생된 자력선은 주변의 S 극으로 종단한다. 이 결과로 판 자석 면으로부터 어느 정도 떨어진 타겟 면에서는 폐쇄된 플라즈마 루프(301)가 다수 형성된다. 또한, 기둥 형상 회전축(2)을 회전시킴으로써, 다수의 플라즈마 루프(301)는 회전과 함께 회전축 방향으로 움직인다. 도 3에서는 화살표가 가리키는 방향으로 움직이게 된다. 또한, 나선 형상 판 자석군(3)의 단부에서는 단부의 일방으로부터 플라즈마 루프(301)가 순차적으로 발생하고, 타방의 단부에서 순차적으로 소멸된다.

제 7 실시예에서도, 제 1 실시예와 마찬가지로, 기둥 형상 회전축(2)을 회전시키면서, 아르곤 가스를 도입하고, 플라즈마 여기를 행하면, 도 6과 마찬가지로, 회전축의 좌단으로부터 안정적으로 플라즈마 루프(601)가 생성되어 회전과 함께 이동하여, 도 6의 우측 사진(위에서 아래로 시간적으로 변화하는 상태를 나타냄)으로부터 알 수 있듯이, 회전축의 우단으로부터 안정적으로 소멸되고 있다.

이 상태에서는 플라즈마화 가스에 의해 타겟(1)은 활성화되어 융해하고, 비산하기 위해, 설치대(19)를 이동시켜, 피처리 기판으로서의 피처리 기판(10)을 타겟(1)과 대향시킴으로써, 비산된 타겟(1)이 피처리 기판(10)의 표면에 부착되어, 박막이 형성(성막)된다.

여기서, 나선 형상 판 자석군(3)의 극성의 방향은 시간과 함께 변화하기 때문에, 회전 좌표에 따라, 고정 외주 판 자석(4)의 단변과 그 대향면에서의 나선 형상 자석의 극성이 일치하여, 강자기장이 형성된다.

예를 들면, 도 39에 도시한 바와 같이, S 극이 표면을 향하고 있는 나선 형상 판 자석군(3)의 단면이 고정 외주 판 자석(4)의 단변과 대향한 경우, 대향면(23)의 극성이 모두 S 극이 되는 부분이 존재하기 때문에, 극성의 반발에 따라 강자기장이 형성되게 된다.

강자기장이 발생된 영역은 타겟(1)의 소모 속도가 상대적으로 상승하기 때문에, 이로젼 분포가 불균일해 진다.

이로젼 분포가 불균일해 지면, 타겟의 사용 효율이 악화되고, 또한 성막된 박막의 막 두께도 불균일해 진다.

제 7 실시예에서는, 나선 형상 판 자석군(3)과 고정 외주 판 자석(4)과의 대향면(23)의 사이에 자유 회전하는 이동 자석(21)이 설치되어 있으므로, 자석(21)은 자유 회전에 의하여 대향면(23)에 역의 극성을 향하게 되어, 도 39에 도시한 바와 같이, 발생되는 강자기장을 완화할 수 있다. 또한, 이동 자석을 자유 회전하지 않는, 도시하지 않은 액츄에이터 등을 이용하여, 나선 자석의 회전과 동기시켜 이동 자석(21)을 도 39의 B1 방향으로 회전시켜, 대향면(23)에 역의 극성을 향하도록 해도 좋다.

이와 같이, 제 7 실시예에 따르면, 마그네트론 스퍼터링 장치가 나선 형상 판 자석군(3)과 고정 외주 판 자석(4)과의 대향면(23)의 사이에 설치된 이동 자석(21)을 가지며, 이동 자석(21)을 회전시켜, 대향면(23)의 극성과 역의 극성을 향하게 함으로써, 발생된 강자기장을 완화한다.

이 결과, 나선 자석의 단부에서 700 G 이상의 강자기장이 발생했던 것을 600 G 정도로 억제할 수 있었다. 이에 의해, 타겟(1)의 국소적인 소모를 방지하여, 이로젼 분포를 균일하게 하여 타겟 사용 효율을 향상시킬 수 있었다.

또한, 제 7 실시예에서는 제 1의 실시예와 마찬가지로, 나선 형상 판 자석군(3)의 각 판 자석은 그 판면의 수직 방향으로 자기화되어 있으며, 기둥 형상 회전축(2)에 나선 형상으로 부착되어 복수의 나선을 형성하고, 기둥 형상 회전축의 축방향으로 서로 이웃하는 나선끼리 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극, 즉 N 극과 S 극을 형성하고 있다.

또한, 제 7 실시예에서는 고정 외주 판 자석(4)은 타겟(1)에서 보면, 나선 형상 판 자석군(3)으로 이루어진 회전 자석군을 둘러싼 구조를 이루어, 타겟(2) 측이 S 극이 되도록 자기화되어 있다.

단, 고정 외주 판 자석(4)은 강자성체이면, 반드시 미리 자기화되어 있지 않아도 된다.

또한, 나선 형상 판 자석군(3)의 각 판 자석도, 서로 이웃하는 나선의 일방(제 1 나선체)이 미리 자기화되어 있다면, 타방(제 2 나선체)은 자기화되어 있지 않은 강자성체여도 좋다.

이러한 구조에서도, 미리 자기화된 나선체가 다른 강자성체를 자기화하기 때문에, 표면의 N 극(또는 S 극)을 루프 형상으로 둘러싸는 루프 형상의 평면 자계를 얻을 수 있어 종래와 동일한 루프 형상의 플라즈마를 얻을 수 있다.

(제 8 실시예)

본 발명의 제 8 실시예를 도 40 내지 도 42를 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 편의 상 설명을 생략한다.

도 40 내지 도 42에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는 나선 형상 자석의 양 단부에서 이동 자석(33)을 기둥 형상 회전축(2)의 측면과 고정 외주 판 자석(4)의 장변과의 사이에 설치하고 있다.

이동 자석(33)은 기둥 형상 회전축(2)의 회전축과 평행한 회전축(33a)을 가지도록 설치된 기둥 형상의 형상을 가지고, 도시하지 않은 엑츄에이터 등을 이용하여, 회전축(33a)을 중심으로 도 42의 B2 방향으로 회전 가능하다.

또한, 이동 자석(33)은 회전 방향과 수직인 방향으로 자기화되어 있다.

이어서, 이동 자석(33)의 동작에 대하여 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는 나선 형상 판 자석군(3)을 회전시키면서 성막을 행하기 때문에, 나선 형상 판자석군(3)의 극성 방향이 시간과 함께 변화한다.

그 때문에, 회전 좌표에 따라서는 고정 외주 판 자석(4)의 장변과의 대향면의 극성이 일치하여, 강자기장이 형성되는 경우가 있다.

예를 들면, 도 42에 도시한 바와 같이, S 극이 표면을 향하고 있는 나선 형상 판 자석군(3)의 측면이 고정 외주 판 자석(4)의 장변과 대향한 경우, 대향면(23a)의 극성이 모두 S 극이 되는 부분이 존재하므로, 극성의 반발에 의하여 강자기장이 형성되게 된다.

강자기장이 발생된 영역은 타겟(1)의 소모 속도가 상대적으로 상승하므로 이로젼 분포가 불균해 진다.

이로젼 분포가 불균일해 지면, 타겟의 사용 효율이 악화되게 된다.

그런데, 제 8 실시예에서는 나선 형상 판 자석군(3)과 고정 외주 판 자석(4)과의 대향면(23a)의 사이에 이동 자석(33)이 설치되어 있으므로, 도시하지 않은 엑츄에이터 등을 이용하여, 이동 자석(33)을 도 42의 B2 방향으로 회전시켜, 대향면(23a)과 역의 극성을 향하게 함으로써, 도 42에 도시한 바와 같이, 발생된 강자기장을 완화할 수 있다. 또한, 이동 자석(33)은 자유 회전하는 것이어도 좋다.

즉, 이동 자석(33)을 이용하여 자기장을 조정함으로써, 이로젼 분포를 균일하게 할 수 있고, 타겟(1)의 소모 및 성막된 박막의 막 두께를 균일하게 할 수가 있어 타겟의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 제 8 실시예에 따르면, 마그네트론 스퍼터링 장치가 기둥 형상 회전축(2)의 측면과 고정 외주 판 자석(4)의 장변과의 사이에 설치된 이동 자석(33)을 가지며, 이동 자석(33)을 회전시켜, 대향면(23a)의 극성과 역의 극성을 향하게 함으로써, 발생된 강자기장을 완화한다.

따라서, 제 7 실시예와 동일한 효과가 있다.

또한, 제 8 실시예에서는 제 1 실시예와 마찬가지로, 나선 형상 판 자석군(3)의 각 판자석은 그 판면의 수직 방향으로 자기화되어 있으며, 기둥 형상 회전축(2)에 나선 형상으로 부착되어 복수의 나선을 형성하고, 기둥 형상 회전축의 축방향으로 서로 이웃하는 나선끼리 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극, 즉 N 극과 S 극을 형성하고 있다.

또한, 제 8 실시예에서는 고정 외주 판 자석(4)은 타겟(1)에서 보면, 나선 형상 판 자석군(3)으로 이루어진 회전 자석군을 둘러싼 구조를 이루어, 타겟(2)측이 S 극이 되도록 자기화되어 있다.

단, 고정 외주 판 자석(4)은 강자성체이면, 반드시 미리 자기화되어 있지 않아도 된다.

또한, 나선 형상 판 자석군(3)의 각 판 자석도 서로 이웃하는 나선의 일방(제 1 나선체)이 미리 자기화되어 있다면, 타방(제 2 나선체)은 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체여도 좋다.

이러한 구조에서도, 미리 자기화된 나선체가 다른 강자성체를 자기화하기 때문에, 표면의 N 극(또는 S 극)을 루프 형상으로 둘러싸는 루프 형상의 평면 자계를 얻을 수 있어 종래와 동일한 루프 형상의 플라즈마를 얻을 수 있다.

(제 9 실시예)

본 발명의 제 9 실시예를 도 43 및 도 44를 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 편의 상 설명을 생략한다.

도 43 및 도 44에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는 이동 자석(43)을 기둥 형상 회전축(2)의 측면과 고정 외주 판 자석(4)의 장변과의 사이에 설치하고, 또한 이동 자석(43)을 기둥 형상 회전축(2)의 축방향으로 이동 가능한 구조로 하고 있다.

이동 자석(43)은 기둥 형상의 형상을 가지며, 도시하지 않은 엑츄에이터 등을 이용하여, 도 44의 B3 방향, 즉 기둥 형상 회전축(2)의 축방향으로 이동 가능하다.

또한, 이동 자석(43)은 이동 방향과 수직인 방향으로 자기화되어 있다.

이어서, 이동 자석(43)의 동작에 대하여 설명한다.

전술한 바와 같이, 나선 형상 판 자석군(3)의 극성의 방향은 시간과 함께 변화하므로, 회전 좌표에 따라, 고정 외주 판 자석(4)과의 대향면의 극성이 일치하여, 강자기장이 형성된다.

예를 들면, 도 44에 도시한 바와 같이, S 극이 표면을 향하고 있는 나선 형상 판 자석군(3)의 측면의 일부가 고정 외주 판 자석(4)의 장변과 대향된 경우, 대향면의 극성이 모두 S 극이 되는 부분이 존재하므로, 극성의 반발에 의하여 강자기장이 형성되게 된다.

강자기장이 발생한 영역은 타겟(1)의 소모 속도가 상대적으로 상승하므로, 이로젼 분포가 불균해 진다.

이로젼 분포가 불균해 지면, 타겟(1)의 소모가 불균해져 타겟 사용 효율이 악화된다.

그런데, 제 9 실시예에서는 나선 형상 판 자석군(3)과 고정 외주 판 자석(4)과의 대향면의 사이에 이동 자석(43)이 설치되어 있으므로, 도시하지 않은 엑츄에이터 등을 이용하여, 이동 자석(43)을 도 44의 B3 방향으로 이동시켜, 대향면의 역의 극성을 향하게 함으로써, 발생된 강자기장을 완화할 수 있다.

즉, 이동 자석(43)을 이용하여 자기장을 조정함으로써, 이로젼 분포를 균일하게 할 수가 있고, 타겟(1)의 소모 및 성막된 박막의 막 두께를 균일하게 할 수가 있어, 타겟의 사용 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 이동 자석(43)은 기둥 형상 회전축(2)의 축 방향을 회전축으로 하여 회전 가능하게 구성해도 좋다.

이와 같이 구성함으로써, 제 8 실시예와 동일한 효과가 있다.

이와 같이, 제 9 실시예에 따르면, 마그네트론 스퍼터링 장치가 기둥 형상 회전축(2)의 측면과 고정 외주 판 자석(4)의 사이에 설치된 이동 자석(43)을 가지며, 이동 자석(43)을 이동시켜, 대향면의 극성과의 역의 극성을 향하게 함으로써, 발생된 강자기장을 완화한다.

따라서, 제 8 실시예와 동일한 효과가 있다.

또한, 제 9 실시예에서는 제 1 실시예와 마찬가지로, 나선 형상 판자석군(3)의 각 판자석은 그 판면의 수직 방향으로 자기화되어 있으며, 기둥 형상 회전축(2)에 나선 형상으로 부착되어 복수의 나선을 형성하고, 기둥 형상 회전축의 축방향으로 서로 이웃하는 나선끼리 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극, 즉 N 극과 S 극을 형성하고 있다.

또한, 제 9 실시예에서는 고정 외주 판 자석(4)은 타겟(1)에서 보면, 나선 형상 판 자석군(3)으로 이루어진 회전 자석군을 둘러싼 구조를 이루어, 타겟(2) 측이 S 극이 되도록 자기화되어 있다.

단, 고정 외주 판 자석(4)은 강자성체이면, 반드시 미리 자기화되어 있지 않아도 된다.

또한, 나선 형상 판 자석군(3)의 각 판 자석도 서로 이웃하는 나선의 일방이 미리 자기화되어 있다면(자석이면), 타방은 자기화되어 있지 않은 강자성체여도 좋다.

이러한 구조에서도, 미리 자기화된 나선체가 다른 강자성체를 자기화하기 때문에, 표면의 N 극(또는 S 극)을 루프 형상으로 둘러싸는 루프 형상의 평면 자계를 얻을 수 있어, 종래와 동일한 루프 형상의 플라즈마를 얻을 수 있다.

(제 10 실시예)

본 발명의 제 10 실시예를 도 45를 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 편의 상 설명을 생략한다.

도 45에 도시한 바와 같이, 타겟(1)과 대향하게 설치된 플라즈마 차폐 부재(16)의 슬릿(18)에는 콜리메이터(51)가 설치되어 있다.

콜리메이터(51)는 플라즈마 차폐 부재(16)에 고정되어 있다.

콜리메이터(51)의 재질은, 예를 들면 Ti, Ta, Al, 스테인레스 스틸 또는 이들을 포함하는 금속이다.

또한, 콜리메이터(51)에는 제거 수단으로서 콜리메이터(51)에 전압을 인가하는 도시하지 않은 전원 회로가 접속되어 있으며, 콜리메이터(51)와 전원 회로로 타겟 정렬 장치를 구성하고 있다.

마그네트론 스퍼터링 장치를 작동시키면, 비산된 타겟 재료가 콜리메이터(51)에 도달하지만, 콜리메이터(51)의 방향과 각도 성분이 일치하지 않는 타겟 재료는 콜리메이터(51)에서 반사되든지, 콜리메이터(51)에 부착된다.

그 때문에, 피처리 기판(10)(도면의 위치에서 오른쪽으로 이동하여 슬릿(18)의 바로 밑에 배치됨)에 도달하는 타겟의 각도 성분을 일치시킬 수 있다.

또한, 콜리메이터(51)에 부착된 타겟은 콜리메이터(51)에 제거 수단으로서의 도시하지 않은 전원 회로를 이용하여 전압을 인가함으로써, 제거할 수 있다.

또한, 제 10 실시예에서는 제 1 실시예와 마찬가지로, 나선 형상 판 자석군(3)의 각 판 자석은 그 판면의 수직 방향으로 자기화되어 있으며, 기둥 형상 회전축(2)에 나선 형상으로 부착되어 복수의 나선을 형성하고, 기둥 형상 회전축의 축방향으로 서로 이웃하는 나선끼리 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극, 즉 N 극과 S 극을 형성하고 있다.

또한, 제 10 실시예에서는 고정 외주 판 자석(4)은 타겟(1)에서 보면, 나선 형상 판 자석군(3)으로 이루어진 회전 자석군을 둘러싼 구조를 이루고, 타겟(2) 측이 S 극이 되도록 자기화되어 있다.

단, 고정 외주 판 자석(4)은 강자성체이면, 반드시 미리 자기화되어 있지 않아도 좋다.

또한, 나선 형상 판 자석군(3)의 각 판 자석도 서로 이웃하는 나선의 일방(제 1 나선체)이 미리 자기화되어 있다면, 타방(제 2 나선체)은 자기화되어 있지 않은 강자성체여도 좋다.

이러한 구조에서도, 미리 자기화된 나선체가 다른 강자성체를 자기화하기 때문에, 표면의 N 극(또는 S 극)을 루프 형상으로 둘러싸는 루프 형상의 평면 자계를 얻을 수 있어 종래와 동일한 루프 형상의 플라즈마를 얻을 수 있다.

(제 11 실시예)

본 발명의 제 11 실시예를 도 46을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 전술한 실시예와 중복되는 부분은 편의 상 설명을 생략한다. 이 실험예에서는, 콜리메이터(61)는 슬릿(18)이 아니라, 피처리 기판(10)을 덮도록 설치되고, 피처리 기판(10)과 일체가 되어 반송된다.

콜리메이터(61)는 피처리 기판(10) 상에 씌워져 있으며, 스퍼터링 장치 본체에는 고정되어 있지 않다.

이 때문에, 피처리 기판(10)의 이동에 따라 콜리메이터(61)도 이동한다.

이와 같이, 피처리 기판(10) 상에 콜리메이터(61)를 씌워, 피처리 기판(10)의 이동에 따라 이동하는 구조로 해도 좋고, 이러한 구조로 함으로써, 제 10 실시예에 비해, 콜리메이터(61)에 부착되는 타겟의 양이 적어 진다.

또한, 제 11 실시예에서는 제 1 실시예와 마찬가지로, 나선 형상 판 자석군(3)의 각 판 자석은 그 판면의 수직 방향으로 자기화되어 있으며, 기둥 형상 회전축(2)에 나선 형상으로 부착되어 복수의 나선을 형성하고, 기둥 형상 회전축의 축방향으로 서로 이웃하는 나선끼리 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극, 즉 N 극과 S 극을 형성하고 있다.

또한, 제 11 실시예에서는 고정 외주 판 자석(4)은 타겟(1)에서 보면, 나선 형상 판 자석군(3)으로 이루어진 회전 자석군을 둘러싼 구조를 이루고, 타겟(2)측이 S 극이 되도록 자기화되어 있다.

단, 고정 외주 판 자석(4)은 강자성체이면, 반드시 미리 자기화되어 있지 않아도 좋다.

또한, 나선 형상 판 자석군(3)의 각 판 자석도 서로 이웃하는 나선의 일방(제 1 나선체)이 미리 자기화되어 있다면, 타방은 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체여도 좋다.

이러한 구조에서도, 미리 자기화된 나선체가 다른 강자성체를 자기화하기 때문에, 표면의 N 극(또는 S 극)을 루프 형상으로 둘러싸는 루프 형상의 평면 자계를 얻을 수 있어 종래와 동일한 루프 형상의 플라즈마를 얻을 수 있다.

이상, 본 발명을 실시예에 따라 설명했지만, 자석 치수, 기판 치수 등은 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 마그네트론 스퍼터링 장치는 반도체 웨이퍼 등에 절연막 또는 도전성 막 등의 박막을 형성하는 데 사용할 수 있을 뿐만이 아니라, 플랫 디스플레이 장치의 글라스 등의 기판에 대해 다양한 피막을 형성하는 데에도 적용할 수 있고, 기억 장치, 자기 기록 장치 또는 그 외의 전자 장치의 제조에서 스퍼터링 성막을 위해 사용할 수 있다.

또한, 본 출원은 2007년 4월 6일에 출원된 일본국특허출원 제2007-101159호, 2008년 3월 4일에 출원된 일본국특허출원 제2008-053981호, 2008년 3월 4일에 출원된 일본국특허출원 제2008-052934호 및 2008년 3월 4일에 출원된 일본국특허출원 제2008-052891호로부터의 우선권을 기초로 하여 그 이익을 주장하는 것이며, 그 개시는 여기에 전체적으로 참고 문헌으로서 채택한다.

Claims (109)

1. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

   상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화(磁氣化)된 자석 또는 미리 자기화되어있지 않은 강자성체(强磁性體)로 이루어진 고정 외주체를 포함하고,

   상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치이며,

   상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와의 상호 작용에 의하여 발생하는 상기 기둥 형상 회전축에 발생하는 토크(torque)가 0.1 N·m부터 1 N·m의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
2. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

   상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체 와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고,

   상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치이며,

   상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와의 상호 작용에 의하여 발생하는 상기 기둥 형상 회전축에 발생하는 토크(torque)가 0.1 N·m부터 1 N·m의 범위에 있고, 상기 기둥 형상 회전축의 어느 한 방향으로 걸리는 힘이 1 N부터 300 N 사이에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
3. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

   상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고,

   상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그 네트론 스퍼터링 장치이며,

   상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와의 상호 작용에 의하여 발생하는 상기 기둥 형상 회전축에 발생하는 토크(torque)가 0.1 N·m부터 10 N·m의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
4. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

   상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고,

   상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치이며,

   상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와의 상호 작용에 의하여 발생하는 상기 기둥 형상 회전축에 발생하는 토크(torque)가 0.1 N·m부터 100 N·m의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
5. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판 과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

   타겟 표면에 복수의 플라즈마 루프가 형성되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
6. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

   타겟 표면에 복수의 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 복수의 플라즈마 루프가 상기 자석을 움직임에 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
7. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

   자석을 움직임에 따라, 타겟 표면에 형성되는 플라즈마 루프가 생성·이동·소멸을 반복하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 자석이, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체 와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고,

   상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 플라즈마 루프의 이동, 또는 생성·소멸하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
9. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

   타겟 표면에, 타겟과 수직 방향의 자기장 성분이 실질적으로 없고, 타겟과 평행 방향의 자기장 성분, 즉 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 영역을 중심으로 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 모든 위치에서의 상기 수평 자기장 성분이, 500 가우스 이상 1200 가우스 이하인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
10. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

    타겟 표면에, 타겟과 수직 방향의 자기장 성분이 실질적으로 없고, 타겟과 평행 방향의 자기장 성분, 즉 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 영역을 중심으로 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 모든 위치에서의 상기 수평 자기장 성분이, 500 가우스 이상 750 가우스 이하인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
11. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

    타겟 표면에, 타겟과 수직 방향의 자기장 성분이 실질적으로 없고, 타겟과 평행 방향의 자기장 성분, 즉 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 영역을 중심으로 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 모든 위치에서의 상기 수평 자기장 성분 중, 최소치가 최대치의 25 퍼센트부터 65 퍼센트의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
12. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

    타겟 표면에, 타겟과 수직 방향의 자기장 성분이 실질적으로 없고, 타겟과 평행 방향의 자기장 성분, 즉 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 영역을 중심으로 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 모든 위 치에서의 상기 수평 자기장 성분 중, 최소치가 최대치의 65퍼센트부터 100퍼센트의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
13. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

    타겟 표면에, 타겟과 수직 방향의 자기장 성분이 실질적으로 없고, 타겟과 평행 방향의 자기장 성분, 즉 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 영역을 중심으로 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 수평 자기장만이 존재하는 루프 상의 모든 위치에서의 상기 수평 자기장 성분 중, 최소치가 최대치의 75 퍼센트부터 100 퍼센트의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
14. 청구항 9 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치이며, 상기 자석이, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고,

    상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 플라즈마 루프의 이동, 또는 생성, 소멸하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
15. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 8 항 또는 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체는, 상기 기둥 형상 회전축 주위에 형성된 복수의 나선체를 포함하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향에 인접하는 나선체끼리가 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에, 서로 다른 자기극인 N 극과 S 극을 형성하고 있는 나선 형상 자석군이며,

    상기 고정 외주체는, 타겟측에서 보아 상기 회전 자석체를 둘러싼 구조를 이루고, 타겟측에 N 극 또는 S 극의 자기극을 형성하고 있거나, 또는 미리 자기화되어 있지 않은 것인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 기둥 형상 회전축의 축에 수직인 시선에서 상기 기둥 형상 회전축 및 상기 회전 자석체를 보았을 때, 나선을 형성하는 자석의 방향과, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향이 이루는 각도 중, 예각(銳角)쪽의 각도가 35°에서 50° 사이에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
17. 제 15 항에 있어서,

    상기 기둥 형상 회전축의 축에 수직인 시선에서 상기 기둥 형상 회전축 및 상기 회전 자석체를 보았을 때, 나선을 형성하는 자석의 방향과, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향이 이루는 각도 중, 예각쪽의 각도가 30°에서 70° 사이에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
18. 제 15 항에 있어서,

    상기 기둥 형상 회전축의 축에 수직인 시선에서 상기 기둥 형상 회전축 및 상기 회전 자석체를 보았을 때, 나선을 형성하는 자석의 방향과, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향이 이루는 각도 중, 예각쪽의 각도가 70°에서 88° 사이에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
19. 제 15 항에 있어서,

    상기 기둥 형상 회전축의 축에 수직인 시선에서 상기 기둥 형상 회전축 및 상기 회전 자석체를 보았을 때, 나선을 형성하는 자석의 방향과, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향이 이루는 각도 중, 예각쪽의 각도가 75°에서 85° 사이에 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체는, 상기 기둥 형상 회전축에 판(板) 자석을 나선 형상으로 설치함으로써, 2 개의 나선을 형성하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 인접하는 나선끼리가 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극인 N 극과 S 극을 형성하고 있는 나선 형상 판(板) 자석군(群)인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
21. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체는, 상기 기둥 형상 회전축에 판 자석을 나선 형상으로 설치함으로써, 4 개, 6 개, 8 개 또는 10 개의 나선을 형성하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 인접하는 나선끼리가 상기 기둥 형상 회전축의 직경 방향 외측에 서로 다른 자기극인 N 극과 S 극을 형성하고 있는 나선 형상 판 자석군인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
22. 제 15 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와는 별도로, 자유롭게 움직이는 자석이 상기 회전 자석체의 근방에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와는 별도로, 자유롭게 움직이는 자석이 상기 회전 자석체의 근방에 설치되고, 상기 회전 기둥 형상축을 회전시켰을 때에, 상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체와의 상호 작용에 의하여 발생되는, 상기 기둥 형상 회전축에 발생하는 토크(torque) 및 힘이, 상기 자유롭게 움직이는 자석이 없는 경우에 비해 항상 감소하고 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
24. 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기둥 형상 회전축의 적어도 일부가 상자성체(常磁性體)인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
25. 제 20 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기둥 형상 회전축이 중공(中空) 구조의 자성체로 이루어지고, 그 두께가, 상기 자성체 내부의 모든 영역의 자속 밀도가, 상기 자성체의 포화 자속 밀도의 65% 이하가 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
26. 제 20 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기둥 형상 회전축이 중공(中空) 구조의 자성체로 이루어지고, 그 두께가, 상기 자성체 내부의 모든 영역의 자속(磁束) 밀도가, 상기 자성체의 포화 자속 밀도의 60% 이하, 또한 상기 회전 자석체를 형성하는 자석의 잔류 자속 밀도보다 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
27. 제 20 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기둥 형상 회전축이 중공(中空) 구조의 상자성체로 이루어지고, 그 두께가, 상기 상자성체 내의 모든 영역에서의 자속(磁束) 밀도가, 상기 회전 자석체 를 형성하는 자석의 잔류 자속 밀도보다 작아지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
28. 제 20 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 고정 외주체의 상기 타겟과는 반대측의 면에, 상기 고정 외주체와 인접하여 고정 외주 상자성체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
29. 제 20 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 고정 외주체로부터 상기 타겟의 외측으로 향하는 자속이, 상기 고정 외주체로부터 상기 타겟의 내측으로 향하는 자속보다 약해지는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
30. 제 20 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수단은, 상기 고정 외주체의 표면 중, 상기 타겟측에서 보아, 외측의 측면과 상기 타겟측의 면의 일부를 연속하여 덮도록 설치된 상자성체 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
31. 제 20 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체와, 상기 고정 외주체가, 타겟 표면과 수직 방향으로 가동 하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
32. 제 20 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체와, 상기 고정 외주체가, 타겟재(材)와, 타겟재가 부착되어 있는 백킹 플레이트 및 백킹 플레이트 주변으로부터 연속하여 설치된 벽면에 의하여 둘러싸인 공간 내에 설치되고, 상기 공간이 감압 가능한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
33. 제 32 항에 있어서,

    상기 백킹 플레이트의 두께는, 상기 타겟의 초기 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
34. 제 20 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 방향으로, 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
35. 청구항 20 내지 청구항 34 중 어느 한 항에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 평행하게 복수 구비하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 방향으로 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키 는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
36. 청구항 20 내지 청구항 34 중 어느 한 항에 기재된, 타겟 재료가 다른 복수의 마그네트론 스퍼터링 장치를, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 평행하게 복수 구비하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 방향으로 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
37. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

    타겟 표면에 복수의 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 타겟 표면과 상기 피처리 기판 표면과의 거리를 30 mm 이하로 하고, 상기 피처리 기판 표면에서의 자기장이 100 가우스 이하가 되도록 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
38. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 갖고, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

    타겟 표면에 복수의 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 타겟 표면과 상기 피처리 기판 표면과의 거리를 30 mm 이하로 하고, 상기 피처리 기판 표면에서의 자기장 이 20 가우스 이하가 되도록 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
39. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 타겟 유지 수단과, 상기 타겟 유지 수단을 개재하여 상기 타겟에 대향하여 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

    타겟 표면에 복수의 플라즈마 루프가 형성되고, 상기 타겟 유지 수단의 두께를 상기 타겟의 초기 두께의 30% 이하로 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
40. 제 39 항에 있어서,

    상기 피처리 기판과 상기 타겟과의 사이의 제 1 공간을 감압 가능하게 하고, 상기 타겟 유지 수단과 상기 자석과의 사이의 제 2 공간을 감압 가능하게 하고, 상기 제 1 및 제 2 공간의 압력을 실질적으로 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
41. 제 40 항에 있어서,

    상기 백킹 플레이트의 두께는, 상기 타겟의 초기 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
42. 제 39 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 타겟 유지 수단에 냉각 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
43. 제 42 항에 있어서,

    상기 냉각 수단은 상기 타겟 유지 수단의 양단부에 가깝게, 상기 제 2 공간에 설치한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
44. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

    상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고,

    상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치이며,

    상기 타겟은 금속제(製)의 백킹 플레이트에 붙여져 있고, 상기 회전 자석체는 상기 백킹 플레이트로부터 전기적으로 접속된 금속제의 플레이트로 둘러싸여 있 으며,

    플라즈마를 여기하는 전력으로서, 적어도 고주파 전력을 상기 금속제의 플레이트를 거쳐 타겟으로 인가하는 기구를 구비하고, 상기 고주파 전력은 하나의 주파수를 가지는 고주파 전력, 또는 복수의 주파수를 중첩시킨 고주파 전력이며,

    상기 고주파 전력 중 가장 높은 주파수를 가지는 고주파 전력의 진공에서의 반파장의 10분의 1의 거리보다 짧은 피치로, 회전축 방향으로 복수의 급전(給電)점을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
45. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 갖고, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

    상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고,

    상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치이며,

    상기 피처리 기판의, 상기 타겟과는 반대측에, 자계를 발생시키는 기구를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
46. 제 45항에 있어서,

    상기 피처리 기판의 상기 타겟과는 반대측에 설치되고, 상기 피처리 기판을 탑재하는 설치대를 가지며,

    상기 자계를 발생시키는 기구는, 상기 설치대의 내부에 설치된 자석인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
47. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 갖고, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

    상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고,

    상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
48. 피처리 기판과, 피처리 기판에 대향하여 설치된 타겟과, 타겟의 피처리 기판과는 반대측에 설치된 자석을 가지며, 이 자석에 의하여 타겟 표면에 자기장을 형성함으로써 타겟 표면에 플라즈마를 가두는 마그네트론 스퍼터링 장치로서,

    상기 자석은, 기둥 형상 회전축의 주위에 나선 형상으로 설치된 회전 자석체와, 회전 자석체의 주변에 타겟면과 평행하게 설치된 고정 외주체로서, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 자석 또는 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체로 이루어진 고정 외주체를 포함하고,

    상기 회전 자석체는, 표면이 S 극 또는 N 극 중 어느 하나가 되도록 자기화된 자석을 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치한 제 1 나선체와, 해당 제 1 나선체에 평행하게 인접하도록 미리 자기화되어 있지 않은 강자성체를 상기 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치한 제 2 나선체를 포함하고,

    상기 회전 자석체를 상기 기둥 형상 회전축과 함께 회전시킴으로써, 상기 타겟 표면의 자기장 패턴이 시간과 함께 움직이도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
49. 제 47 항 또는 제 48 항에 있어서,

    상기 회전 자석체를, 상기 수평 자기장에 가두어진 전자의 라머(Larmor) 반경 및 자기장의 곡률 반경으로 정해지는 타겟 소모 분포에 의하여 결정되는 타겟 이용 효율을 80% 이상으로 하는 자석 구조로 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
50. 제 49 항에 있어서,

    상기 타겟 소모 분포는, 상기 라머 반경 및 자기장의 곡률 반경으로 정해지 는 이로젼 반치폭에 의해 결정된 것인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
51. 제 50 항에 있어서,

    이하의 식 (1)을 이용하여 상기 라머 반경이 결정되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.

    (수학식 1)

    

    r_c：라머 반경

    B：자속 밀도

    V_DC：셀프 바이어스 전압
52. 제 50 항 또는 제 51 항에 있어서,

    이하의 식 (2)를 이용하여 상기 이로젼 반치폭이 결정되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.

    (수학식 2)

    

    W：이로젼 반치폭

    R：자기장의 곡률 반경
53. 제 50 항 내지 제 52 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 타겟 소모 분포는, 상기 회전 자석체가 회전한 경우의 상기 이로젼 반치폭의 위상 평균으로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
54. 제 49 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서,

    타겟 이용 효율은, 상기 타겟 소모 분포가 상기 타겟의 실질적으로 전면에 걸쳐 균일화하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
55. 제 49 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체는, 복수의 판 자석이 기둥 형상 회전축에 복수의 나선을 형성하도록 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 자석 구조는, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 인접하는 상기 판 자석군의 자석 간격을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
56. 제 49 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체는, 복수의 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 자석 구조는, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상 이 되는 상기 판 자석의 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
57. 제 49 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체는, 복수의 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 자석 구조는, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 상기 판 자석의 폭을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
58. 제 49 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체는, 복수의 판 자석이 단일 또는 복수의 루프를 이루어 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 자석 구조는, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 상기 루프의 수를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
59. 제 49 항 내지 제 58 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체는, 복수의 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 자석 구조는, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 상기 나선 형상으로 연장하는 판 자석의 연장 방향과, 상기 회전축의 축방향이 이루는 각도를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
60. 제 59 항에 있어서,

    상기 각도는 57° 내지 85°인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
61. 제 49 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 회전 자석체는, 표면이 N 극인 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치되고, 이에 인접하고 표면이 S 극인 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치된 판 자석군을 가지며, 상기 표면이 N 극인 판 자석의 폭은, 상기 표면이 S 극인 판 자석의 폭과 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
62. 제 61 항에 있어서,

    상기 표면이 N 극인 판 자석의 폭은, 상기 표면이 S 극인 판 자석의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
63. 제 58 항에 있어서,

    상기 루프의 수가 1 또는 2인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
64. 제 60 항에 있어서,

    상기 각도가 75° 이상인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
65. 제 56 항에 있어서,

    상기 두께가 5 ~ 15 mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
66. 제 48 항에 있어서,

    상기 제 1 나선체 및 / 또는 상기 제 2 나선체의 구성을, 이하의 식 (3)으로 나타내는 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.

    이용 효율 ≡ 이로젼 부분의 단면적 / 타겟 초기의 단면적 … (3)

    ※ 단, 이용 효율은, 타겟의 최소 두께가 초기 두께의 5%인 때의 계산값으로 한다.
67. 제 66 항에 있어서,

    상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체의 간격을, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 간격으로 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
68. 제 67 항에 있어서,

    상기 간격은 11 ~ 17 mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
69. 제 66 항 내지 제 68 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체의 판 두께를, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 두께로 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
70. 제 69 항에 있어서,

    상기 판 두께는 5 ~ 15 mm인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
71. 제 66 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체의 루프 수를, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 수로 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
72. 제 71 항에 있어서,

    상기 루프 수는 1 ~ 5인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
73. 제 66 항 내지 72 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체의 폭을, 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되도록, 상이한 폭으로 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
74. 제 73 항에 있어서,

    상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체 중, 직경 방향 외측에 N 극을 형성하고 있는 상기 나선체의 폭을, 직경 방향 외측에 S 극을 형성하고 있는 나선체의 폭보다 크게 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
75. 제 66 항 내지 제 74 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 1 나선체와 상기 제 2 나선체의 연장 방향과 상기 회전축의 축방향이 이루는 각도를, 상기 타겟의 이용 효율이 80% 이상이 되는 각도로 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
76. 제 75 항에 있어서,

    상기 각도는 약 57° ~ 약 84°인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
77. 제 75 항에 있어서,

    상기 각도는 75° 내지 85°인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
78. 제 47 항 또는 제 48 항에 있어서,

    피처리 기판을 재치해야하는 유지체와, 해당 유지체에 대향하여 설치되어야하는 타겟을 유지하는 백킹 플레이트와,

    상기 유지체와 상기 백킹 플레이트와의 사이에 설치된 플라즈마 차폐판을 가지며, 해당 차폐판에는 상기 기판과 상기 타겟과의 사이가 되는 공간에 슬릿이 형성되고, 상기 슬릿의 폭과 상기 플라즈마의 폭의 차이가 20 mm 이내가 되도록 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
79. 제 47 항 또는 제 48 항에 있어서,

    피처리 기판을 재치해야하는 유지체와, 해당 유지체에 대향하여 설치되어야하는 타겟을 유지하는 백킹 플레이트와,

    상기 유지체와 상기 백킹 플레이트와의 사이에 설치된 플라즈마 차폐판을 가지며, 해당 차폐판에는 상기 기판과 상기 타겟과의 사이가 되는 공간에 슬릿이 형성되고, 상기 차폐판과 타겟의 간격을 3 ~ 15 mm가 되도록 한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
80. 제 47 항 또는 제 48 항에 있어서,

    장치 내를 이동 가능하게 설치된 이동 자석을 가지며,

    상기 이동 자석을 상기 회전 자석군의 회전에 따라 이동시킴으로써, 상기 회전 자석군의 회전 좌표에 의하여 발생되는 강자기장을 완화하도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
81. 제 80 항에 있어서,

    상기 이동 자석은,

    상기 회전 자석군과 상기 외주 판 자석 또는 고정 외주 강자성체의 사이에 이동 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
82. 제 81 항에 있어서,

    상기 이동 자석은, 회전축을 가지며, 해당 회전축을 중심으로 회전 가능하고, 회전 방향과 수직인 방향으로 자기화되어 있으며, 상기 이동 자석은,

    상기 기둥 형상 회전축의 단부와 상기 외주 판 자석 또는 고정 외주 강자성체와의 사이에, 상기 이동 자석의 회전축이 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 수직인 방향이 되도록 설치되고,

    상기 회전 자석군의 회전 좌표에 의하여, 상기 회전 자석군의 단부의 극성과, 상기 고정 외주 자석 또는 고정 외주 강자성체 중, 상기 단부와 대향하는 면의 극성이 일치하는 경우에 발생하는 자기장을 약화시키도록, 상기 이동 자석이 회전하도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
83. 제 81 항에 있어서,

    상기 이동 자석은,

    상기 기둥 형상 회전축의 측면과 상기 고정 외주 판 자석 또는 고정 외주 강자성체와의 사이에, 상기 회전 자석군의 회전축과 평행한 회전축을 가지도록 설치되고, 이 회전축을 중심으로 회전 가능하며, 회전 방향과 수직인 방향으로 자기화 되어 있고,

    상기 회전 자석군의 회전 좌표에 따라, 상기 회전 자석군의 측면의 일부의 극성과, 상기 고정 외주 자석 또는 고정 외주 강자성체의 상기 측면의 일부와 대향하는 면의 극성이 일치하는 경우에 발생하는 자기장을 약화시키도록, 상기 이동 자석이 회전하도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
84. 제 81 항 또는 제 83 항에 있어서,

    상기 이동 자석은,

    상기 기둥 형상 회전축의 측면과 상기 외주 판 자석 또는 고정 외주 강자성체의 사이에, 상기 회전 자석군의 회전축과 평행한 방향으로 이동 가능하게 설치되고,

    상기 회전 자석군의 회전 좌표에 따라, 상기 회전 자석군의 측면의 일부의 극성과, 상기 고정 외주 자석 또는 고정 외주 강자성체의 상기 측면의 일부와 대향하는 면의 극성이 일치하는 경우에 발생하는 자기장을 약화시키도록,

    상기 이동 자석을 상기 회전 자석군의 회전축과 평행한 방향으로 이동하도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
85. 제 81 항 내지 제 84 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 이동 자석은, 자유롭게 회전하는 회전 자석인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
86. 제 80 항 내지 제 85 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 이동 자석은, 표면이 비자성체로 덮여있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
87. 청구항 80 내지 청구항 86 중 어느 한 항에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치의 자기장 조정 방법으로서,

    상기 회전 자석군의 회전 좌표에 따라, 상기 회전 자석군과 상기 고정 외주 자석 또는 고정 외주 강자성체의 서로 대향하는 면의 극성이 일치하는 경우에,

    상기 이동 자석을, 상기 극성과 반대되는 극성이 상기 대향하는 면을 향하도록 이동시키는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치의 자기장 조정 방법.
88. 제 47 항 또는 제 48 항에 있어서,

    콜리메이터를 가지며,

    상기 콜리메이터를, 비산된 상기 타겟의 비산 방향을 일치시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
89. 제 88 항에 있어서,

    상기 콜리메이터는,

    상기 피처리 기판과 상기 타겟의 사이에 설치되고, 비산된 상기 타겟의 비산 방향을, 성막하는 막의 막 두께 방향에 일치시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
90. 제 89 항에 있어서,

    상기 콜리메이터는,

    상기 타겟에 인접하여 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
91. 제 89 항에 있어서,

    상기 콜리메이터는 상기 피처리 기판의 이동에 맞추어 이동 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
92. 제 88 항 내지 제 91 항에 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 자석은,

    복수의 판 자석이 기둥 형상 회전축에 나선 형상으로 설치되고, 회전이 가능한 회전 자석군과,

    회전 자석군의 주변에, 타겟면과 평행하게 설치되고, 타겟면과 수직 방향으로 자기화된 고정 외주 판 자석,

    을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
93. 제 88 항 내지 제 92 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 콜리메이터를 구성하는 재료는, Ti, Ta, Al, 스텐레스 스틸 중, 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
94. 제 88 항 내지 제 93 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 콜리메이터에 부착된 상기 타겟의 재료의 비산체를, 상기 콜리메이터로부터 제거하는 제거 수단을 더 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
95. 제 94 항에 있어서,

    상기 제거 수단은, 상기 콜리메이터에 전압을 부가함으로써, 부착된 상기 타겟의 재료의 비산체를 제거하는 수단인 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
96. 청구항 47 또는 청구항 48에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치에 설치되고, 비산된 상기 타겟의 비산 방향을 일치시키는, 마그네트론 스퍼터링 장치의 타겟 정렬 장치로서,

    콜리메이터를 가지고,

    상기 콜리메이터를, 비산된 상기 타겟의 비산 방향을 일치시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 타겟 정렬 장치.
97. 제 96 항에 있어서,

    상기 콜리메이터를 구성하는 재료는, Ti, Ta, Al, 스텐레스 스틸 중, 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 정렬 장치.
98. 제 97 항에 있어서,

    상기 콜리메이터에 부착된 상기 타겟을, 상기 콜리메이터로부터 제거하는 제거 수단을 더 가지는 것을 특징으로 하는 타겟 정렬 장치.
99. 제 98 항에 있어서,

    상기 제거 수단은, 상기 콜리메이터에 전압을 부하함으로써, 부착된 상기 타겟을 제거하는 수단인 것을 특징으로 하는 타겟 정렬 장치.
100. 제 44 항 내지 제 86 항, 제 88 항 내지 제 99 항 중 어느 한 항에 있어서,

     상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체가 타겟 표면과 수직 방향으로 가동되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
101. 제 44 항 내지 제 86 항, 제 88 항 내지 제 100 항 중 어느 한 항에 있어서,

     상기 회전 자석체와 상기 고정 외주체가, 타겟재와, 타겟재가 부착되어 있는 백킹 플레이트 및 백킹 플레이트 주변으로부터 연속하여 설치된 벽면에 의해 둘러싸인 공간 내에 설치되고, 상기 공간이 감압 가능한 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
102. 제 44 항 내지 제 86 항, 제 88 항 내지 제 101 항 중 어느 한 항에 있어서,

     상기 타겟은 백킹 플레이트에 장착되어 있고, 해당 백킹 플레이트의 두께는, 상기 타겟의 초기 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
103. 제 40 항 내지 제 86 항, 제 88 항 내지 제 102 항 중 어느 한 항에 있어서,

     상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 방향으로 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
104. 청구항 40 내지 청구항 86, 청구항 88 내지 청구항 102 중 어느 한 항에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 평행하게 복수 구비하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 방향으로 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
105. 청구항 40 내지 청구항 86, 청구항 88 내지 청구항 102 중 어느 한 항에 기 재된, 타겟 재료가 상이한 복수의 마그네트론 스퍼터링 장치를, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향으로 평행하게 복수 구비하고, 상기 기둥 형상 회전축의 축방향과 교차하는 방향으로 상기 피처리 기판을 상대적으로 이동시키는 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 장치.
106. 청구항 1 내지 청구항 86, 청구항 88 내지 청구항 105 중 어느 한 항에 기재된 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여, 상기 기둥 형상 회전축을 회전시키면서 피처리 기판에 상기 타겟의 재료를 성막하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 방법.
107. 청구항 106에 기재된 스퍼터링 방법을 이용하여, 피처리 기판에 스퍼터링 성막하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 제조 방법.
108. 청구항 106에 기재된 스퍼터링 방법을 이용하여, 피처리 기판에 스퍼터링 성막하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기(磁氣) 기록 장치의 제조 방법.
109. 청구항 106에 기재된 스퍼터링 방법에 의하여 형성된 박막을 가지는 것을 특징으로 하는 제품.

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