KR20150117640A

KR20150117640A - 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치

Info

Publication number: KR20150117640A
Application number: KR1020157017344A
Authority: KR
Inventors: 요시히코 구리야마
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2015-10-20
Also published as: WO2014125889A1; JP6090422B2; DE112014000416T5; CN104919082B; US20150340211A1; CN104919082A; JPWO2014125889A1

Abstract

직선부 및 코너부로 이루어지는 레이스트랙 형상을 가지고, 비자성체의 베이스 상에, (a) 직선형의 중앙 자극 부재; (b) 상기 중앙 자극 부재를 에워싸도록 설치된 외주 자극 부재; (c) 상기 중앙 자극 부재와 상기 외주 자극 부재와의 사이에 배치된, 타겟면에 대하여 수직인 방향으로 자화된 복수의 수직 영구 자석; 및 (d) 그 양측에 배치된 타겟면에 대하여 평행한 방향으로 자화된 복수의 제1 및 제2 수평 영구 자석;을 포함하고, 상기 제1 및 제2 수평 영구 자석의, 상기 수직 영구 자석에 대향하는 측의 극이, 상기 수직 영구 자석의 타겟 표면에 대향하는 측의 극과 같은 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.

Description

마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치{MAGNETRON SPUTTERING MAGNETIC FIELD-GENERATING DEVICE}

본 발명은, 기판 표면에 박막을 형성하기 위해 사용되는 마그네트론 스퍼터링 장치에 내장되는 자장(磁場) 발생 장치에 관한 것이다.

스퍼터링이란, Ar 등의 불활성 물질을 고속으로 충돌시킴으로써 타겟을 구성하는 원자나 분자가 방출되는 현상을 말하며, 이 방출된 원자나 분자를 기판 상에 부착시킴으로써, 박막을 형성할 수 있다. 마그네트론 스퍼터링법은, 음극 내부에 자장을 내장함으로써, 기판에 대한 타겟 물질의 퇴적 속도를 향상시킬 수 있고, 또한, 기판에 대한 전자의 충돌이 일어나지 않기 때문에 저온으로 성막이 가능한 방법이다. 따라서, 반도체 IC, 평판 디스플레이, 태양 전지 등의 전자 부품이나, 반사막 등의 제조 프로세스에 있어서는, 기판 표면에 박막을 형성하기 위해 마그네트론 스퍼터링법이 많이 이용되고 있다.

마그네트론 스퍼터링 장치는, 진공 챔버 내에 양극 측의 기판과, 기판과 상대하도록 배치한 타겟(음극)과, 타겟의 아래쪽에 배치한 자장 발생 장치를 구비한다. 양극과 음극과의 사이에 전압을 인가함으로써 글로 방전을 일으켜, 진공 챔버 내의 불활성 가스(0.1 Pa 정도의 Ar 가스 등)를 이온화시키고, 한편 타겟으로부터 방출된 2차 전자를 자장 발생 장치에 의해 형성한 자장에 의해 포획하고, 타겟 표면에서 사이클로이드 운동을 행하게 한다. 전자의 사이클로이드 운동에 의해 가스 분자의 이온화가 촉진되므로, 막의 생성 속도는 자장을 이용하지 않을 경우와 비교하여 현저하게 커져, 막의 부착 강도가 커진다.

일본국 공개특허 제2008―156735호는, 도 15a 및 도 15b에 나타낸 바와 같은, 비자성체로 이루어지는 베이스(210)와, 그 표면에 설치된 봉형(棒形)의 중앙 자극편(磁極片)(220)과, 그 주위에 설치된 장원형상(長圓形狀)의 외주(外周) 자극편(230)과, 상기 중앙 자극편과 상기 외주 자극편과의 사이에 배치된 복수의 영구 자석(240, 250)을 가지고, 상기 영구 자석(240, 250)은 수평 방향으로 자화(磁化)되고, 또한, 동극성(同極性)의 자극(磁極)이 상기 중앙 자극편에 대향하도록 배치되어 있는 동시에, 상기 중앙 자극편의 높이 및 상기 외주 자극편의 높이는 상기 영구 자석의 높이 이상으로 형성되어 있는 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치(200)를 개시하고 있고, 이 자장 발생 장치를 사용함으로써, 플라즈마 상태의 불활성 가스를 가두는데(containing) 필요한 강도[자속(磁束) 밀도 수평 성분이 10mT 이상]의 자장 영역이, 특히 코너부에 있어서 넓어지므로, 코너부에서의 이로존(erosion) 영역을 확대시켜, 직선부 및 코너부의 이로존을 균일하게 할 수 있다고 기재하고 있다.

그러나, 이 자장 발생 장치에 의해 얻어지는 자장은, 중앙 자극편에 대향하는 부분의 자속 밀도가 다른 부분에 비교하여 낮으므로, 타겟의 중앙 부분(중앙 자극편에 대향하는 부분)의 이로존 진행이 늦다. 타겟의 사용 효율을 더욱 향상시키기 위해, 타겟 상의 자속 밀도의 분포를 평균화하여, 타겟의 중앙 자극편에 대향하는 부분의 이로존 진행을 상대적으로 빨리할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

일본국 특공평7―74439호는, 내측 자극과, 이 내측 자극을 둘러싼 반대의 극성(極性)을 가지는 외측 자극과, 상기 내측 자극으로부터 외측 자극 근방의 양 자극 상에 배치된 타겟재를 가지고, 상기 양 자극은 수직 방향의 자화를 가지는 영구 자석, 또는 연자성체(軟磁性體)로 이루어지고, 상기 양 자극 사이에, 수평 방향의 자화를 가지는 영구 자석을 설치하고, 또한, 상기 외측 자극의 외측면에 상기 수평 방향과는 역방향의 자화를 가지는 영구 자석을 설치한 마그네트론 스퍼터 장치를 개시하고 있고, 타겟재 상의 플라즈마를 안정적으로 유지하는 동시에, 타겟재의 국소적인 이로존을 방지하여, 타겟재의 수명을 현저하게 길게 할 수 있는 것으로 기재하고 있다.

그러나, 일본국 특공평7―74439호에 기재된 마그네트론 스퍼터 장치는, 타겟재의 국소적인 이로존을 방지하기 위해, 타겟재보다 외측(외측 자극의 외측)에까지 영구 자석을 설치한 구성으로 되어 있으므로, 자기(磁氣) 발생 장치가 대형화되는 동시에, 비용이 상승한다는 문제가 있다.

일본국 공개특허 제2008―156735호 일본국 특공평7―74439

따라서, 본 발명의 목적은, 타겟의 중앙 자극 부재에 대향하는 부분의 이로존 진행을 상대적으로 빨리함으로써, 타겟 상의 자속 밀도의 분포를 평균화하고, 타겟의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 마그트론 스퍼터리용 자장 발생 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 감안하여 예의(銳意) 연구의 결과, 본 발명자들은, 직선형의 중앙 자극 부재와, 외주 자극 부재에 의해 형성되는 레이스트랙(racetrack) 상태의 영역에, 타겟면에 대하여 평행한 방향으로 자화된 복수의 영구 자석을 설치하여 이루어지는 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치에 있어서, 상기 영구 자석을 타겟면에 대하여 수직인 방향으로 자화된 복수의 영구 자석과 그 양측에 배치된 타겟면에 대하여 평행한 방향으로 자화된 복수의 영구 자석을 조합시켜 이루어지는 자석 유닛으로 치환함으로써, 중앙 자극편에 대향하는 타겟면 상의 자속 밀도 수직 성분(타겟 표면에 대하여 수직인 성분)이 저하되어, 타겟의 중앙 자극편에 대향하는 부분의 이로존 진행을 상대적으로 빨리할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명의, 타겟에 대향하고, 타겟 표면에 자장을 발생시키기 위한 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치는,

직선부 및 코너부로 이루어지는 레이스트랙 형상을 가지고,

비자성체로 이루어지는 베이스 상에, (a) 직선형의 중앙 자극 부재와, (b) 상기 중앙 자극 부재를 에워싸도록 설치된 외주 자극 부재와, (c) 상기 중앙 자극 부재와 상기 외주 자극 부재와의 사이에, 상기 중앙 자극 부재를 에워싸도록, 또한, 자화 방향이 상기 타겟 표면에 수직으로 되도록 배치된 복수의 수직 영구 자석과, (d) 상기 중앙 자극 부재와 상기 수직 영구 자석과의 사이에, 한쪽의 자극이 상기 중앙 자극 부재에 대향하고, 다른 쪽의 자극이 상기 수직 영구 자석에 대향하도록 설치된 복수의 제1 수평 영구 자석과, (e) 상기 외주 자극 부재와 상기 수직 영구 자석과의 사이에, 한쪽의 자극이 상기 외주 자극 부재에 대향하고, 다른 쪽의 자극이 상기 수직 영구 자석에 대향하도록 설치된 복수의 제2 수평 영구 자석을 구비하고,

상기 제1 수평 영구 자석 및 제2 수평 영구 자석의, 상기 수직 영구 자석에 대향하는 측의 극이, 상기 수직 영구 자석의 상기 타겟 표면에 대향하는 측의 극과 같은 것을 특징으로 한다.

상기 제1 수평 영구 자석 및 제2 수평 영구 자석의 자화 방향의 길이의 합계는, 상기 중앙 자극 부재와 상기 외주 자극 부재와의 간격의 50∼95%인 것이 바람직하다.

상기 제1 및 제2 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께가 같고, 이들의 상기 두께를 100이라고 했을 때, 상기 수직 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께는 0∼150인 것이 바람직하다.

상기 코너부를 구성하는 수직 영구 자석, 제1 수평 영구 자석, 및 제2 수평 영구 자석의, 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께는, 각각 상기 직선부를 구성하는 상기 수직 영구 자석, 제1 수평 영구 자석, 및 제2 수평 영구 자석의, 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께의 30∼100%인 것이 바람직하다.

상기 코너부를 구성하는 제2 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께는, 상기 코너부를 구성하는 제1 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께보다 얇은 것이 바람직하다.

상기 코너부를 구성하는 수직 영구 자석, 제1 수평 영구 자석, 및 제2 수평 영구 자석이, 평면에서 볼 때 상기 중앙 자극 부재와 상기 외주 자극 부재와의 간극(間隙)의 면적의 30% 이상을 차지하는 것이 바람직하다.

상기 코너부의, 상기 중앙 자극 부재와 상기 외주 자극 부재와의 간극은, 상기 수직 영구 자석, 제1 수평 영구 자석, 및 제2 수평 영구 자석과, 상기 수직 영구 자석, 제1 수평 영구 자석, 및 제2 수평 영구 자석 이외의 부분을 충전하는 비자성체(非磁性體)의 스페이서로 구성해도 된다.

상기 코너부를 구성하는 중앙 자극 부재의 단부(端部), 외주 자극 부재 및 수직 영구 자석 중 일부 또는 전부를 제거하여 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치를 구성해도 된다.

본 발명의 다른 하나의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치는,

비자성체로 이루어지는 베이스 상에, (a) 직선형의 중앙 자극 부재와, (b) 상기 중앙 자극 부재를 에워싸도록 설치된 외주 자극 부재와, (c) 상기 중앙 자극 부재와 상기 외주 자극 부재와의 사이에, 상기 중앙 자극 부재를 에워싸도록 설치된 중간 자극 부재와, (d) 상기 중앙 자극 부재와 상기 중간 자극 부재와의 사이에, 한쪽의 자극이 상기 중앙 자극 부재에 대향하고, 다른 쪽의 자극이 상기 중간 자극 부재에 대향하도록 설치된 복수의 제1 수평 영구 자석과, (e) 상기 외주 자극 부재와 상기 중간 자극 부재와의 사이에, 한쪽의 자극이 상기 외주 자극 부재에 대향하고, 다른 쪽의 자극이 상기 중간 자극 부재에 대향하도록 설치된 복수의 제2 수평 영구 자석을 구비하고,

상기 제1 수평 영구 자석 및 제2 수평 영구 자석의, 상기 중간 자극 부재에 대향하는 측의 극이 같은 것을 특징으로 한다.

상기 중간 자극 부재의 폭은, 상기 제1 수평 영구 자석 및 제2 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께의 10∼75%의 길이인 것이 바람직하다.

상기 제1 및 제2 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께가 같고, 이들의 상기 두께를 100이라고 했을 때, 상기 중간 자극 부재의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께가 0∼150인 것이 바람직하다.

상기 코너부를 구성하는 중앙 자극 부재의 단부, 외주 자극 부재 및 중간 자극 부재 중 일부 또는 전부를 제거하여 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치를 구성해도 된다.

상기 타겟 표면에 인가되는 자장을, 상기 직선부에 있어서 축 방향에 직교하는 방향에 대하여 측정했을 때, 상기 타겟 표면에 대하여 평행한 방향의 자속 밀도의 극대값이, 상기 중앙 자극 부재에 대향하는 부분의 상기 타겟 표면에 대하여 수직인 방향의 자속 밀도보다 큰 것이 바람직하다.

상기 타겟 표면에 인가되는 자장의, 상기 타겟 표면에 대하여 수직인 방향의 자속 밀도가 제로로 되는 위치에 있어서, 상기 타겟 표면에 대하여 평행한 방향의 자속 밀도는 10mT 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 자장 발생 장치를 사용함으로써, 타겟의 중앙 자극 부재에 대향하는 부분의 이로존 진행이 상대적으로 빨라져, 타겟의 이로존 진행을 더욱 균일하게 가능하므로, 타겟의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 자장 발생 장치를 사용함으로써, 타겟 또는 자장 발생 장치를 기계적으로 요동(搖動)시키는 기구(機構)가 필요 없게 되기 때문에, 장치가 소형화되어, 비용 저감이 도모된다.

도 1a는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치의 일례를 나타낸 평면도이다.
도 1b는 도 1a에서의 A―A 단면도(斷面圖)이다.
도 1c는 도 1a에서의 B―B 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 2b는 도 2a에서의 C―C 단면도이다.
도 2c는 도 2a에서의 D―D 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치의 또 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 3b는 도 3a에서의 E―E 단면도이다.
도 3c는 도 3a에서의 F―F 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치의 또 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 4b는 도 4a에서의 G―G 단면도이다.
도 4c는 도 4a에서의 H―H 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치의 또 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 5b는 도 5a에서의 I―I 단면도이다.
도 5c는 도 5a에서의 J―J 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치의 또 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 6b는 도 6a에서의 K―K 단면도이다.
도 6c는 도 6a에서의 L―L 단면도이다.
도 7은 본 발명의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치의 코너부용 자석의 다른 일례를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치의 코너부의 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치의 코너부의 또 다른 일례를 나타낸 평면도이다.
도 10a는 실시예 1의 자장 발생 장치를 나타낸 평면도이다.
도 10b는 도 10a에서의 M―M 단면도이다.
도 11a는 비교예 1의 자장 발생 장치를 나타낸 평면도이다.
도 11b는 도 11a에서의 N―N 단면도이다.
도 12a는 실시예 1의 자장 발생 장치에 있어서의 A라인, B라인, C라인 및 D라인을 나타내는 모식도이다.
도 12b는 비교예 1의 자장 발생 장치에 있어서의 A라인, B라인, C라인 및 D라인을 나타내는 모식도이다.
도 13은 실시예 1의 자장 발생 장치에 의해 타겟면 상에 발생하는 자속 밀도의 평행 성분 및 수직 성분을 A라인, B라인, C라인 및 D 라인을 따라 작성한(plot) 그래프이다.
도 14는 비교예 1의 자장 발생 장치에 의해 타겟면 상에 발생하는 자속 밀도의 평행 성분 및 수직 성분을 A라인, B라인, C라인 및 D 라인을 따라 작성한 그래프이다.
도 15a는 종래의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치의 일례를 나타낸 평면도이다.
도 15b는 도 15a에서의 O―O 단면도이다.

[1] 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치

(A) 전체 구성

본 발명의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치는, 타겟 표면에 레이스트랙 상태의 자장을 발생시키기 위한 장치이며, 예를 들면, 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 나타낸 바와 같이, 타겟(7)에 대향하고, 직선부(20) 및 2개의 코너부(30, 30)로 이루어지는 레이스트랙 형상을 가지고 있다.

(1) 제1 구성

제1 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치(1)는, 비자성체로 이루어지는 베이스(6) 상에, (a) 직선형의 중앙 자극 부재(2)와, (b) 상기 중앙 자극 부재(2)를 에워싸도록 설치된 외주 자극 부재(3)와, (c) 상기 중앙 자극 부재(2)와 상기 외주 자극 부재(3)와의 사이에, 상기 중앙 자극 부재(2)를 에워싸도록, 또한, 자화 방향이 상기 타겟 표면(7a)에 수직으로 되도록 배치된 복수의 수직 영구 자석(4a, 5a)과, (d) 상기 중앙 자극 부재(2)와 상기 수직 영구 자석(4a, 5a)과의 사이에, 한쪽의 자극이 상기 중앙 자극 부재(2)에 대향하고, 다른 쪽의 자극이 상기 수직 영구 자석(4a, 5a)에 대향하도록 설치된 복수의 제1 수평 영구 자석(4b, 5b)과, (e) 상기 외주 자극 부재(3)와 상기 수직 영구 자석(4a, 5a)과의 사이에, 한쪽의 자극이 상기 외주 자극 부재(3)에 대향하고, 다른 쪽의 자극이 상기 수직 영구 자석(4a, 5a)에 대향하도록 설치된 복수의 제2 수평 영구 자석(4c, 5c)를 가지고, 상기 제1 수평 영구 자석(4b, 5b) 및 제2 수평 영구 자석(4c, 5c)의, 상기 수직 영구 자석(4a, 5a)에 대향하는 측의 극이, 상기 수직 영구 자석(4a, 5a)의 상기 타겟 표면(7a)에 대향하는 측의 극과 같은 것을 특징으로 한다.

(i) 직선부의 구성

직선부(20)는, 예를 들면, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 비자성체로 이루어지는 베이스(6) 상에 설치된, (a) 사각기둥형의 중앙 자극 부재(2)와, (b) 상기 중앙 자극 부재(2)와 평행하게, 상기 중앙 자극 부재(2)의 양측으로 이격되어 설치된 사각기둥형의 2개의 외주 자극 부재(3)와, (c) 상기 중앙 자극 부재(2) 및 상기 외주 자극 부재(3)와의 사이에, 상기 중앙 자극 부재(2) 및 외주 자극 부재(3)와 평행하게, 자화 방향이 상기 타겟 표면(7a)에 수직으로, 한쪽의 동극성의 자극(도면에서는 N극)이 상기 타겟 표면(7a)에 대향하도록 연이어 접촉되어 배치된, 평면에서 볼 때 직사각형의 복수의 수직 영구 자석(4a)과, (d) 상기 중앙 자극 부재(2)와 상기 수직 영구 자석(4a)과의 사이에, 자화 방향이 타겟 표면(7a)에 대하여 평행하게, 한쪽의 동극성의 자극(도면에서는 S극)이 중앙 자극 부재(2)에 대향하고, 다른 쪽의 동극성의 자극(도면에서는 N극)이 상기 수직 영구 자석(4a)에 대향하도록 설치된, 평면에서 볼 때 직사각형의 복수의 제1 수평 영구 자석(4b)과, (e) 상기 외주 자극 부재(3)와 상기 수직 영구 자석(4a)과의 사이에, 자화 방향이 타겟 표면(7a)에 대하여 평행하게, 한쪽의 동극성의 자극(도면에서는 S극)이 상기 외주 자극 부재(3)에 대향하고, 다른 쪽의 동극성의 자극(도면에서는 N극)이 상기 수직 영구 자석(4a)에 대향하도록 설치된, 평면에서 볼 때 직사각형의 복수의 제2 수평 영구 자석(4c)으로 이루어지고, 상기 제1 수평 영구 자석(4b) 및 제2 수평 영구 자석(4c)의, 상기 수직 영구 자석(4a)에 대향하는 측의 극(도면에서는 N극)이, 상기 수직 영구 자석(4a)의 상기 타겟 표면에 대향하는 측의 극(도면에서는 N극)과 같다.

직선부(20)에는, 상기 수직 영구 자석(4a), 제1 수평 영구 자석(4b) 및 제2 수평 영구 자석(4c)이 연이어 접촉되어 이루어지는 영구 자석 유닛(4)이, 상기 중앙 자극 부재(2)와 상기 외주 자극 부재(3)와의 간극을 충전하도록 배치된다. 상기 영구 자석 유닛(4)은, 제1 수평 영구 자석(4b)의 자화 방향(각각의 영구 자석이 연접하는 방향)의 길이(Lb) 및 제2 수평 영구 자석(4c)의 자화 방향(각각의 영구 자석이 연접하는 방향)의 길이(Lc)의 합계(Lb＋Lc)가, 상기 영구 자석 유닛(4)의 전체 길이(L)(연접 방향의 길이)의 50∼95%로 되도록 구성되는 것이 바람직하고, 상기 전체 길이(L)의 80∼90%로 되도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 상기 수직 영구 자석(4a)의 상기 연접 방향의 길이(La)[상기 제1 수평 영구 자석(4b)과 제2 수평 영구 자석(4c)과의 간격에 상당]는, 상기 전체 길이(L)의 5∼50%로 되도록 구성되는 것이 바람직하고, 상기 전체 길이(L)의 10∼20%로 되도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 수평 영구 자석(4b)의 자화 방향의 길이(Lb) 및 제2 수평 영구 자석(4c)의 자화 방향의 길이(Lc)는 상이해도 되지만, 대략 같은 길이인 것이 바람직하다.

제1 수평 영구 자석(4b)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Ltb, 및 제2 수평 영구 자석(4c)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Ltc는, 서로 같은 것이 바람직하고, 수직 영구 자석(4a)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta는, 두께 Ltb 및 두께 Ltc와 같아도 또는 상이해도 된다. 이 수직 영구 자석(4a)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta를 변화시킴으로써, 발생시키는 자장의 강도 및 분포를 조절할 수 있다. 상기 수직 영구 자석(4a)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta는, 상기 두께 Ltb 및 두께 Ltc의 50∼150%인 것이 바람직하고, 80∼120%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 두께 Lta는, 직선부를 구성하는 모든 수직 영구 자석(4a)과 같을 필요는 없고, 목적에 따라, 부분적으로 두께 Lta를 변화시켜도 된다.

상기 수직 영구 자석(4a), 제1 수평 영구 자석(4b), 및 제2 수평 영구 자석(4c)은, 각각의 영구 자석을 상기 베이스(6) 상에, 접착제 등으로 접착하여 배치해도 되고, 미리 상기 수직 영구 자석(4a), 제1 수평 영구 자석(4b), 및 제2 수평 영구 자석(4c)을 접합하여 일체로 구성한 영구 자석 유닛(4)을 상기 베이스(6) 상에 접착하여 배치해도 된다. 또한, 각 수직 영구 자석(4a), 제1 수평 영구 자석(4b), 및 제2 수평 영구 자석(4c)은, 2개 이상의 영구 자석으로 구성되어 있어도 된다.

도 1a에서는, 상기 중앙 자극 부재(2) 및 상기 외주 자극 부재(3)와의 사이에, 수직 영구 자석(4a), 제1 수평 영구 자석(4b), 및 제2 수평 영구 자석(4c)으로 이루어지는 영구 자석 유닛(4)을 복수 개 연접시켜 직선부(20)의 자기 회로를 구성하고 있지만, 이들 복수의 영구 자석 유닛(4)에 의해 구성하는 대신에, 일체로 형성된 영구 자석 유닛(4)을 사용하여 직선부(20)의 자기 회로를 구성해도 된다. 또한, 필요한 자장 강도나 자석의 재질에 따라, 복수의 영구 자석 유닛(4)을 이격되어 배열되어 직선부(20)의 자기 회로를 구성해도 된다. 이격되어 배치하는 경우, 영구 자석 유닛(4)과 영구 자석 유닛(4)과의 간극은, 비자성(非磁性)의 스페이서로 충전해도 되고, 아무것도 두지 않아도 된다. 영구 자석 유닛(4)의 수 및 크기는 특별히 한정되지 않고, 제조 상 또는 조립 용이함의 관점에서 어떠한 크기로 분할해도 되고, 또한, 각각의 크기가 상이해도 된다.

(ii) 코너부의 구성

코너부(30)는, 예를 들면, 도 1a 및 도 1c에 나타낸 바와 같이, (a) 중앙 자극 부재(2)의 단부(2a)와, (b) 상기 중앙 자극 부재(2)의 단부(2a)를 중심으로 하여 반다각(半多角) 형상으로 설치된 코너부 외주 자극 부재(3c)와, (c) 상기 중앙 자극 부재(2)의 단부(2a)와 상기 코너부 외주 자극 부재(3c)와의 사이에, 상기 코너부 외주 자극 부재(3c)와 평행하게, 자화 방향이 상기 타겟 표면(7a)에 수직으로, 한쪽의 동극성의 자극(도면에서는 N극)이 상기 타겟 표면(7a)에 대향하도록 연이어 접촉되어 배치된, 평면에서 볼 때 사다리꼴의 복수의 수직 영구 자석(5a)과, (d) 상기 중앙 자극 부재(2)의 단부(2a)와 상기 수직 영구 자석(5a)과의 사이에, 자화 방향이 타겟 표면(7a)에 대하여 평행하게, 한쪽의 동극성의 자극(도면에서는 S극)이 중앙 자극 부재(2)의 단부(2a)에 대향하고, 다른 쪽의 동극성의 자극(도면에서는 N극)이 상기 수직 영구 자석(5a)에 대향하도록 설치된, 평면에서 볼 때 사다리꼴의 복수의 제1 수평 영구 자석(5b)과, (e) 상기 코너부 외주 자극 부재(3c)와 상기 수직 영구 자석(5a)과의 사이에, 자화 방향이 타겟 표면(7a)에 대하여 평행하게, 한쪽의 동극성의 자극(도면에서는 S극)이 상기 코너부 외주 자극 부재(3c)에 대향하고, 다른 쪽의 동극성의 자극(도면에서는 N극)이 상기 수직 영구 자석(5a)에 대향하도록 설치된, 평면에서 볼 때 사다리꼴의 복수의 제2 수평 영구 자석(5c)으로 이루어지고, 상기 제1 수평 영구 자석(5b) 및 제2 수평 영구 자석(5c)의, 상기 수직 영구 자석(5a)에 대향하는 측의 극(도면에서는 N극)이, 상기 수직 영구 자석(5a)의 상기 타겟 표면에 대향하는 측의 극(도면에서는 N극)과 같다. 상기 중앙 자극 부재(2)의 단부(2a) 및 상기 코너부 외주 자극 부재(3c)는, 도 1a에서는 반다각 형상이지만, 반원형이라도 된다. 또한, 상기 수직 영구 자석(5a), 제1 수평 영구 자석(5b) 및 제2 수평 영구 자석(5c)은, 도 1a에서는 평면에서 볼 때 사다리꼴이지만, 평면에서 볼때 직사각형이라도 된다.

코너부(30)에는, 상기 수직 영구 자석(5a), 제1 수평 영구 자석(5b) 및 제2 수평 영구 자석(5c)이 연이어 접촉되어 이루어지는 영구 자석 유닛(5)이, 상기 중앙 자극 부재(2)의 단부(2a)와 상기 코너부 외주 자극 부재(3c)와의 간극을 충전하도록 배치된다. 상기 영구 자석 유닛(5)의 구성은, 전술한 직선부용의 영구 자석 유닛(4)의 구성과 마찬가지이다. 즉 상기 영구 자석 유닛(5)은, 제1 수평 영구 자석(5b)의 자화 방향(각각의 영구 자석이 연접하는 방향)의 길이(Lb’) 및 제2 수평 영구 자석(5c)의 자화 방향(각각의 영구 자석이 연접하는 방향)의 길이(Lc’)의 합계(Lb'＋Lc')가, 상기 영구 자석 유닛(5)의 전체 길이(L’)(연접 방향의 길이)의 50∼95%로 되도록 구성되는 것이 바람직하고, 상기 전체 길이(L’)의 80∼90%로 되도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 따라서, 상기 수직 영구 자석(5a)의 상기 연접 방향의 길이(La’)[상기 제1 수평 영구 자석(5b)과 제2 수평 영구 자석(5c)과의 간격에 상당]는, 상기 전체 길이(L’)의 5∼50%로 되도록 구성되는 것이 바람직하고, 상기 전체 길이(L’)의 10∼20%로 되도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 수평 영구 자석(5b)의 자화 방향의 길이(Lb’) 및 제2 수평 영구 자석(5c)의 자화 방향의 길이(Lc’)는 상이해도 되지만, 대략 같은 길이인 것이 바람직하다.

상기 영구 자석 유닛(5)의 상기 전체 길이(L’), 수직 영구 자석(5a)의 길이(La’), 제1 수평 영구 자석(5b)의 길이(Lb’) 및 제2 수평 영구 자석(5c)의 길이(Lc’)는, 상기 영구 자석 유닛(4)의 대응하는 부분의 길이[전체 길이(L)], 길이(La), 길이(Lb) 및 길이(Lc)와 동일하게 되도록 구성해도 되지만, 코너 부분의 타겟의 이로존 영역을 확장하는 등의 목적에 따라, 상기 영구 자석 유닛(4)의 대응하는 부분의 길과 다른 길이로 구성해도 된다. 이 경우에도, 코너부의 수직 영구 자석(5a)의 연접 방향의 길이(La’)는, 직선부의 수직 영구 자석(4a)의 연접 방향의 길이(La)와 동일하게 하는 것이 바람직하다.

제1 수평 영구 자석(5b)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Ltb', 및 제2 수평 영구 자석(5c)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Ltc'는, 서로 같은 것이 바람직하고, 수직 영구 자석(5a)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta'는, 두께 Ltb' 및 두께 Ltc'와 같아도 또는 상이해도 된다. 이 수직 영구 자석(5a)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta'를 변화시킴으로써, 발생시키는 자장의 강도 및 분포를 조절할 수 있다. 상기 수직 영구 자석(5a)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta'는, 상기 두께 Ltb' 및 두께 Ltc'의 50∼150%인 것이 바람직하고, 80∼120%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 두께 Lta'는, 코너부를 구성하는 모든 수직 영구 자석(5a)과 같을 필요는 없고, 목적에 따라, 부분적으로 두께 Lta'를 변화시켜도 된다.

코너부용의 영구 자석 유닛(5)은, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 중앙 자극 부재(2)의 단부(2a)와 중앙 자극 부재(2)의 단부(2a)를 중심으로 하여 반다각형상으로 설치된 코너부 외주 자극 부재(3c)와의 간극을 모두 충전하도록 배치되어 있어도 되고, 도 7에 나타낸 바와 같이, 코너부용 영구 자석 유닛(5)과 코너부용 영구 자석 유닛(5)과의 사이에 간극(5e)을 비워 배치해도 된다. 이와 같이 간극(5e)을 개방하여 코너부용 영구 자석 유닛(5)을 배치함으로써 타겟 표면 상의 자속 밀도를 조절할 수 있다. 간극(5e)에는, 비자성체의 스페이서를 충전해도 된다. 중앙 자극 부재(2)의 단부(2a)와 코너부 외주 자극 부재(3c)와의 간극의 총 면적에 대한 코너부용 영구 자석 유닛(5)의 점유율은, 특별히 한정되지 않지만, 30% 이상인 것이 바람직하다.

코너부용 영구 자석 유닛(5)의 평면에서 볼 때 의한 형상은, 코너부 외주 자극 부재(3c)의 형상을 따라 설정하는 것이 바람직하다. 코너부용 영구 자석 유닛(5)은, 도 7에 나타낸 바와 같이, 코너부 외주 자극 부재(3c)가 반다각형상인 경우, 평면에서 볼 때 대략 사다리꼴인 것이 바람직하고, 도 8에 나타낸 바와 같이, 코너부 외주 자극 부재(3c)가 반원형의 경우, 평면에서 볼 때 대략 부채형인 것이 바람직하다. 또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 평면에서 볼 때 직사각형이라도 된다. 코너부용 영구 자석 유닛(5)의 수 및 크기는 특별히 한정되지 않고, 제조 상 또는 조립 용이함의 관점에서 어떠한 크기로 분할해도 되고, 또한, 각각의 크기가 상이해도 된다.

상기 수직 영구 자석(5a), 제1 수평 영구 자석(5b), 및 제2 수평 영구 자석(5c)은, 각각의 영구 자석을 상기 베이스(6) 상에, 접착제 등으로 접착하여 배치해도 되고, 미리 상기 수직 영구 자석(5a), 제1 수평 영구 자석(5b), 및 제2 수평 영구 자석(5c)을 접합하여 일체로 구성한 코너부용 영구 자석 유닛(5)을 상기 베이스(6) 상에 접착하여 배치해도 된다. 또한, 각각의 수직 영구 자석(5a), 제1 수평 영구 자석(5b), 및 제2 수평 영구 자석(5c)은, 2개 이상의 영구 자석으로 구성되어 있어도 된다.

상기 수직 영구 자석(5a)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta', 상기 제1 수평 영구 자석(5b)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Ltb', 및 상기 제2 수평 영구 자석(5c)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Ltc'는, 상기 직선부를 구성하는 영구 자석 유닛(4)의 대응하는 부분의 두께(각각 Lta, Ltb, 및 Ltc)와 동일하게 되도록 구성해도 되지만, 코너 부분의 타겟의 이로존 영역을 확장하는 등의 목적에 따라, 상기 직선부를 구성하는 영구 자석 유닛(4)의 대응하는 부분의 두께와 다른 두께로 구성해도 된다.

예를 들면, 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 나타낸 바와 같이, 코너부용 영구 자석 유닛(5)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lt'가, 직선부용 영구 자석 유닛(4)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lt보다 얇아지도록 구성해도 된다. 여기서 코너부용 영구 자석 유닛(5)을 얇게 하는 경우, 코너부(30)의 베이스(6)를 두껍게 하여, 코너부용 영구 자석 유닛(5)과 타겟 표면(7a)과의 거리는 변경시키지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 코너부에 대응하는 부분의 타겟 표면 상의 자속 밀도를 조절할 수 있다. 코너부용 영구 자석 유닛(5)의 상기 두께 Lt'는, 필요에 따라 적절히 설정할 수 있지만, 직선부용 영구 자석 유닛(4)의 상기 두께 Lt의 30∼100%인 것이 바람직하다.

또한, 타겟 표면 상의 자속 밀도를 조절하기 위해, 예를 들면, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 나타낸 바와 같이, 상기 코너부를 구성하는 중앙 자극 부재의 단부(2a), 외주 자극 부재(3c) 및 수직 영구 자석(5a)을 제거할 수도 있다. 상기 코너부의 중앙 자극 부재의 단부(2a), 외주 자극 부재(3c) 및 수직 영구 자석(5a)을 모두 제거해도 되지만, 타겟 표면 상의 자속 밀도를 적절한 크기로 조절하기 위해, 이들 중의 일부를 제거해도 된다. 일부를 제거하는 경우, 양 코너부(30, 30)와 대칭으로 되도록, 또한 중앙 자극 부재(2)의 장축(長軸)을 지나 타겟 표면과 직교하는 면에 대하여 대칭[도 3a의 상하에서 대칭]으로 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

(2) 제2 구성

상기 제1 구성에 있어서, 상기 직선부(20)를 구성하는 수직 영구 자석(4a) 및 코너부(30)를 구성하는 수직 영구 자석(5a)을, 도 4a, 도 4b 및 도 4c에 나타낸 바와 같이, 자성체(연자성체)로 이루어지는 중간 자극 부재(8)로 치환하여 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치를 구성해도 된다. 상기 직선부(20)를 구성하는 수직 영구 자석(4a) 및 코너부(30)를 구성하는 수직 영구 자석(5a)의 모두를 중간 자극 부재(8)로 치환해도 되고, 일부만을 중간 자극 부재(8)로 치환해도 된다. 제2 구성은, 수직 영구 자석(4a, 5a)을 중간 자극 부재(8)로 치환한 것 이외에, 상기 제1 구성과 마찬가지이므로, 이하 중간 자극 부재(8)에 대하여만 상세하게 설명한다.

(i) 직선부의 구성

상기 중간 자극 부재(8)의 폭은, 상기 직선부(20)를 구성하는 제1 수평 영구 자석(4b) 및 제2 수평 영구 자석(4c)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께의 10∼75%의 길이인 것이 바람직하고, 20∼60%의 길이인 것이 더욱 바람직하다.

상기 중간 자극 부재(8)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta는, 제1 수평 영구 자석(4b)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Ltb, 및 제2 수평 영구 자석(4c)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Ltc와 같아도 또는 상이해도 된다. 이 중간 자극 부재(8)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta를 변화시킴으로써, 발생시키는 자장의 강도 및 분포를 조절할 수 있다. 상기 중간 자극 부재(8)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta는, 상기 두께 Ltb 및 두께 Ltc의 50∼150%인 것이 바람직하고, 80∼120%인 것이 더욱 바람직하다.

(ii) 코너부의 구성

상기 중간 자극 부재(8)의 폭은, 상기 제1 수평 영구 자석(5b) 및 제2 수평 영구 자석(5c)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께의 10∼75%의 길이인 것이 바람직하고, 20∼60%의 길이인 것이 더욱 바람직하다.

상기 중간 자극 부재(8)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta'는, 제1 수평 영구 자석(5b)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Ltb', 및 제2 수평 영구 자석(5c)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Ltc'와 같아도 또는 상이해도 된다. 이 중간 자극 부재(8)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta'를 변화시킴으로써, 발생시키는 자장의 강도 및 분포를 조절할 수 있다. 상기 중간 자극 부재(8)의 타겟 표면(7a)에 수직인 방향의 두께 Lta'는, 상기 두께 Ltb' 및 두께 Ltc'의 50∼150%인 것이 바람직하고, 80∼120%인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 타겟 표면 상의 자속 밀도를 조절하기 위해, 예를 들면, 도 5a, 도 5b 및 도 5c에 나타낸 바와 같이, 상기 코너부를 구성하는 중앙 자극 부재의 단부(2a), 외주 자극 부재(3c) 및 중간 자극 부재(8)를 제거할 수도 있다. 상기 코너부의 중앙 자극 부재의 단부(2a), 외주 자극 부재(3c) 및 중간 자극 부재(8)를 모두 제거해도 되지만, 타겟 표면 상의 자속 밀도를 적절한 크기로 조절하기 위해, 이들 중의 일부를 제거해도 된다. 일부를 제거하는 경우, 양 코너부(30, 30)와 대칭으로 되도록, 또한 중앙 자극 부재(2)의 장축을 지나고 타겟 표면과 직교하는 면에 대하여 대칭[도 5a의 상하에서 대칭]으로 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

(3) 제3 구성

상기 제1 구성에 있어서, 상기 직선부(20)를 구성하는 중앙 자극 부재(2), 외주 자극 부재(3) 및 수직 영구 자석(4a), 및 상기 코너부(30)를 구성하는 중앙 자극 부재의 단부(2a), 외주 자극 부재(3c) 및 수직 영구 자석(5a)을 모두 제거하여, 도 6a, 도 6b 및 도 6c에 나타낸 바와 같이, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치를 구성해도 된다.

(B) 영구 자석

직선부 및 코너부를 구성하는 영구 자석은, 공지의 영구 자석 재료로 형성할 수 있다. 영구 자석 재료의 재질은 설비의 구성(자장 발생 장치로부터 타겟까지의 거리)이나 필요한 자장 강도에 의해 적절히 설정하면 된다. 본 발명에 있어서는, 타겟 표면(7a)에서의 자장의 자속 밀도 수직 성분이 제로로 되는 위치에서의 자속 밀도의 평행 성분이 10mT 이상으로 되도록 영구 자석을 선택하는 것이 바람직하다.

높은 자속 밀도를 얻고자 하는 경우에는, R[Nd 등의 희토류(希土類) 원소 중 적어도 일종], T(Fe 또는 Fe 및 Co) 및 B를 필수 성분으로 하는 R―T―B계 이방성(異方性) 소결(燒結) 자석 등의 희토류 자석[내식성(耐蝕性)의 점에서 각종 표면 처리를 행한 것)을 사용하면 되고, 필요한 자속 밀도가 그만큼 높지 않을 때는 페라이트(ferrite) 자석이라도 된다. 또한, 직선부와 코너부와의 자속 밀도를 바꾸고 싶은 경우에는, 각각에 필요한 자속 밀도에 맞추어 직선부용 영구 자석, 및 코너부용 영구 자석의 재질이나 치수를 설정하면 된다.

(C) 자극 부재

자극 부재에는 공지의 자성체(연자성체)를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 자성을 가지는 강재(鋼材)를 사용하는 것이 바람직하다.

[2] 그 외의 태양(態樣)

본 발명의 자장 발생 장치를 복수 대 소정 간격으로 병렬로 배치함으로써, 일체형의 타겟을 사용하여 대형의 기판에 성막할 수 있다. 또한, 자장 발생 장치에는, 자장 발생 장치의 상면과 타겟면과의 거리를 조절하는 기구를 설치해도 된다.

[실시예]

본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

도 10a 및 도 10b에 나타낸 바와 같이, Al―Mg계 합금(A5052)제의 베이스(6) 상에, 페라이트계 스테인레스(SUS430)제의 중앙 자극 부재(2), 외주 자극 부재(3), 및 페라이트 소결 자석(히타치 긴조쿠 제조 NMF―12F, 잔류 자속 밀도: 약 450mT)으로 이루어지는 직선부용 영구 자석 유닛(4)[수직 영구 자석(4a), 제1 수평 영구 자석(4b) 및 제2 수평 영구 자석(4c)] 및 코너부용 영구 자석 유닛(5)[수직 영구 자석(5a), 제1 수평 영구 자석(5b) 및 제2 수평 영구 자석(5c)]을 배치하고, 자장 발생 장치(1)(W=160㎜, L=70㎜, La=10㎜, Lb=30㎜, Lc=30㎜, a=10㎜, b=5㎜, 및 c=25㎜)를 제작하였다.

비교예 1

직선부용 영구 자석 유닛(4) 및 코너부용 영구 자석 유닛(5)을, 도 11a 및 도 11b에 나타낸 바와 같이, 각각 직선부용 영구 자석(40) 및 코너부용 영구 자석(50)과 치환한 이외의 실시예 1과 마찬가지로 하여 자장 발생 장치(1)(W=170㎜, L=75㎜, a=10㎜, b=5㎜, 및 c=25㎜)를 제작하였다.

실시예 1 및 비교예 1의 자장 발생 장치(1)의 표면(타겟과 대향하는 면)으로부터 25㎜의 위치(타겟 표면의 위치에 상당)에서의 자속 밀도를 자장 해석에 의해 구하고, 상기 자속 밀도의 타겟 표면에 대하여 평행한 성분(자속 밀도 평행 성분) 및 수직인 성분(자속 밀도 수직 성분)을, 도 12a 및 도 12b에 나타낸 바와 같이, A라인(직선부 중앙), B라인(코너부), C라인(코너부) 및 D라인(코너부)에따라 구하고, 도 13의 (실시예 1) 및 도 14의 (비교예 1)에 작성하였다.

도 13 및 도 14로부터, 직선부용 영구 자석(40) 및 코너부용 영구 자석(50)을 직선부용 영구 자석 유닛(4) 및 코너부용 영구 자석 유닛(5)로 치환한 것에 의해, 중앙 자극 부재(2)에 대향하는 부분(중심으로부터의 거리가 0㎜ 부근)의 자속 밀도 수직 성분이 저하되고, 또한 자속 밀도 수직 성분이 제로로 되는 점이 중심 방향으로 이동하였다. 이들의 결과로부터, 본 발명의 자장 발생 장치(실시예 1)는, 종래의 것(비교예 1)에 비하여, 특히 타겟의 중앙 자극 부재(2)에 대향하는 부분의 이로존이 상대적으로 촉진되어, 타겟의 이용 효율이 향상될 것으로 예측할 수 있다.

Claims

타겟에 대향하고, 타겟 표면에 자장(磁場)을 발생시키기 위한, 직선부 및 코너부로 이루어지는 레이스트랙(racetrack) 형상의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치로서,
비자성체(非磁性體)로 이루어지는 베이스 상에,
(a) 직선형의 중앙 자극(磁極) 부재;
(b) 상기 중앙 자극 부재를 에워싸도록 설치된 외주(外周) 자극 부재;
(c) 상기 중앙 자극 부재와 상기 외주 자극 부재 사이에, 상기 중앙 자극 부재를 에워싸도록, 또한 자화(磁化) 방향이 상기 타겟 표면에 수직으로 되도록 배치된 복수의 수직 영구 자석;
(d) 상기 중앙 자극 부재와 상기 수직 영구 자석 사이에, 한쪽의 자극이 상기 중앙 자극 부재에 대향하고, 다른 쪽의 자극이 상기 수직 영구 자석에 대향하도록 설치된 복수의 제1 수평 영구 자석; 및
(e) 상기 외주 자극 부재와 상기 수직 영구 자석 사이에, 한쪽의 자극이 상기 외주 자극 부재에 대향하고, 다른 쪽의 자극이 상기 수직 영구 자석에 대향하도록 설치된 복수의 제2 수평 영구 자석;
을 포함하고,
상기 제1 수평 영구 자석 및 상기 제2 수평 영구 자석의, 상기 수직 영구 자석에 대향하는 측의 극이, 상기 수직 영구 자석의 상기 타겟 표면에 대향하는 측의 극과 같은,
마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 수평 영구 자석 및 상기 제2 수평 영구 자석의 자화 방향의 길이의 합계가, 상기 중앙 자극 부재와 상기 외주 자극 부재와의 간격의 50%∼95%인, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 수평 영구 자석 및 제2 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께가 같고, 상기 제1 수평 영구 자석 및 상기 제2 수평 영구 자석의 상기 두께를 100이라고 했을 때, 상기 수직 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께가 0∼150인, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코너부를 구성하는 수직 영구 자석, 제1 수평 영구 자석, 및 제2 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께가, 각각 상기 직선부를 구성하는 수직 영구 자석, 제1 수평 영구 자석, 및 제2 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께의 30%∼100%인, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제4항에 있어서,
상기 코너부를 구성하는 제2 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께가, 상기 코너부를 구성하는 제1 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께보다 얇은, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코너부를 구성하는 수직 영구 자석, 제1 수평 영구 자석, 및 제2 수평 영구 자석이, 평면에서 볼 때 상기 중앙 자극 부재와 상기 외주 자극 부재와의 간극(間隙)의 면적의 30% 이상을 차지하는, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제6항에 있어서,
상기 코너부의, 상기 중앙 자극 부재와 상기 외주 자극 부재와의 간극은, 상기 수직 영구 자석, 제1 수평 영구 자석, 및 제2 수평 영구 자석과, 상기 수직 영구 자석, 제1 수평 영구 자석, 및 제2 수평 영구 자석 이외의 부분을 충전하는 비자성체의 스페이서로 이루어지는, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코너부를 구성하는 중앙 자극 부재의 단부(端部), 외주 자극 부재 및 수직 영구 자석 중 일부 또는 전부를 제거한 구성을 가지는, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
타겟에 대향하고, 타겟 표면에 자장을 발생시키기 위한, 직선부 및 코너부로 이루어지는 레이스트랙 형상의 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치로서,
비자성체로 이루어지는 베이스 상에,
(a) 직선형의 중앙 자극 부재;
(b) 상기 중앙 자극 부재를 에워싸도록 설치된 외주 자극 부재;
(c) 상기 중앙 자극 부재와 상기 외주 자극 부재 사이에, 상기 중앙 자극 부재를 에워싸도록 설치된 중간 자극 부재;
(d) 상기 중앙 자극 부재와 상기 중간 자극 부재 사이에, 한쪽의 자극이 상기 중앙 자극 부재에 대향하고, 다른 쪽의 자극이 상기 중간 자극 부재에 대향하도록 설치된 복수의 제1 수평 영구 자석; 및
(e) 상기 외주 자극 부재와 상기 중간 자극 부재와의 사이에, 한쪽의 자극이 상기 외주 자극 부재에 대향하고, 다른 쪽의 자극이 상기 중간 자극 부재에 대향하도록 설치된 복수의 제2 수평 영구 자석;
을 포함하고,
상기 제1 수평 영구 자석 및 상기 제2 수평 영구 자석의, 상기 중간 자극 부재에 대향하는 측의 극이 같은,
마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제9항에 있어서,
상기 중간 자극 부재의 폭이, 상기 제1 수평 영구 자석 및 상기 제2 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께의 10%∼75%의 길이인, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 제1 수평 영구 자석 및 상기 제2 수평 영구 자석의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께가 같고, 상기 제1 수평 영구 자석 및 상기 제2 수평 영구 자석의 상기 두께를 100이라고 했을 때, 상기 중간 자극 부재의 상기 타겟 표면에 수직인 방향의 두께가 0∼150인, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코너부를 구성하는 중앙 자극 부재의 단부, 외주 자극 부재 및 중간 자극 부재 중 일부 또는 전부를 제거한 구성을 가지는, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 타겟 표면에 인가되는 자장을, 상기 직선부에 있어서 축 방향에 직교하는 방향에 대하여 측정했을 때, 상기 타겟 표면에 대하여 평행한 방향의 자속(磁束) 밀도의 극대값이, 상기 중앙 자극 부재에 대향하는 부분의 상기 타겟 표면에 대하여 수직인 방향의 자속 밀도보다 큰, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 타겟 표면에 인가되는 자장의, 상기 타겟 표면에 대하여 수직인 방향의 자속 밀도가 제로로 되는 위치에 있어서, 상기 타겟 표면에 대하여 평행한 방향의 자속 밀도가 10mT 이상인, 마그네트론 스퍼터링용 자장 발생 장치.