KR20160009373A - 복수의 자석조립체가 장착된 마그네트론 스퍼터링 캐소드 및 스퍼터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 자석조립체가 장착된 마그네트론 스퍼터링 캐소드 및 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 본 발명의 스퍼트링 캐소드는 기판과 대향 설치되어 기판을 향해 증착물질을 제공하는 타겟과, 상기 타겟의 표면에 자력선에 기초하는 자장을 발생하기 위하여 상기 타겟의 길이방향을 따라 연장형성되는 제1 자석조립체와, 상기 타겟의 길이방향을 따라 연장형성되며, 상기 제1 자석조립체와 나란하게 배열되되, 상기 제1 자석조립체와 소정의 각도를 갖도록 설치되는 제2 자석조립체와, 상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체의 중심선과 기판의 대향 각도를 조정하거나 상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체의 중심선을 일정 각도로 스윙시켜 스텝 커버리지를 확장하여 효율을 개선하고 인라인 증착존(zone)의 길이를 줄여서 타겟의 사용 효율을 높이고 증착챔버의 길이를 줄여 공간 활용을 개선하는 캐소드 회전축과, 상기 타겟에 파워를 공급하는 파워 공급부를 포함함으로써, 증착률을 크게 향상시키고 자석조립체의 각도를 조절하여 스텝 커버리지를 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

복수의 자석조립체가 장착된 마그네트론 스퍼터링 캐소드 및 스퍼터링 장치{Magnetron Sputtering Cathode with Multi Magnet Bar and Sputtering Apparatus}

본 발명은 복수의 자석조립체가 장착된 마그네트론 스퍼터링 캐소드 및 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원통형 타겟에 복수의 자석조립체를 사용하여 증착률을 크게 향상시키고 자석조립체의 각도를 조절하여 박막 증착 각도를 조정하거나 자석조립체를 일정 각도로 스윙시켜 스텝 커버리지를 확장하여 효율을 개선하고 인라인 증착존(zone)의 길이를 줄여서 타겟의 사용 효율을 높일 수 있는 복수의 자석조립체가 장착된 마그네트론 스퍼터링 캐소드 및 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

다양한 전자 소자의 박막 제조, 예를 들어, 유기발광 다이오드 소자, 태양전지(Solar Cell), 반도체 패키지 전자파 차폐용 박막 증착에 스퍼터링 장치가 사용된다.

이와 관련하여, 스퍼터링 성막 물질의 증발원인 타겟을 효율적으로 이용하는 것이 가능한 스퍼터링 장치로서, 일본특허공고 평3-68113호에는 이른바 로터리 마그네트론 스퍼터 증발원을 구비한 스퍼터링 장치가 제안되어 있다.

상기 로터리 마그네트론 스퍼터 증발원은 원통형 부재와, 원통형 타겟과, 자기장 발생 부재를 구비한다. 상기 원통형 부재는 그 중심축 주위로 스윙 가능하게 설치되고, 이 원통형 부재의 외주부에 상기 원통형 타겟이 부설된다. 상기 자기장 발생 부재는 상기 원통형 부재의 내측에 설치되고, 서로 극성이 상이한 중앙 자석 및 외주 자석과 이들을 자기적으로 연결하는 자기적 연결 부재를 갖는다. 상기 중앙 자석은 상기 원통형 부재 및 원통형 타겟의 중심축의 방향을 따라 연장되는 직선 형상을 이루고, 상기 외주 자석은 상기 중앙 자석의 주위를 둘러싸도록 배치된다.

상기 원통형 타겟은 상기 원통형 부재와 함께 레이스 트랙 형상 방전 플라즈마(Pr)에 대해 상대적으로 스윙함으로써, 타겟의 사용 효율을 향상시킨다.

그러나, 상기와 같이 레이스 트랙 형상 자기장을 형성하는 로터리 마그네트론 스퍼터 증발원에서는 원통형 타겟이 단부에서 국소적으로 크게 소모되어 원통형 타겟의 중앙부에서는 아직 사용 가능한 두께가 있음에도 불구하고 이것을 유효하게 이용할 수 없는 문제가 있다.

이와 같이, 일반적으로 원통형 타겟에서 스터퍼링이 이루어지는 부위는 마그네틱 필드가 형성되는 곳에서만 발생한다. 따라서, 원통형 타겟의 전체 표면적에 비해 스퍼터링에 사용되는 면적은 매우 제한적인 문제점이 있다.

또한, 원통형 캐소드의 경우, 타겟의 소모량이 80% 이상 사용되는 고효율 스퍼터링 타겟으로 널리 사용되어 타겟 사용량에서는 장점을 가지고 있으나, 증착률(Depo-rate)을 증가시키기에 하나의 마그네트론으로는 한계가 있다.

최근 반도체 패키지의 전자파 차폐용일 경우, 상당한 두께의 코팅막을 요하기 때문에 증착률을 빠른 시간에 크게 향상시킬 수 있는 스퍼터링 타겟이 요구되고 있다.

일본특허공고 평3-68113호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 원통형 타겟에 복수의 자석조립체를 사용하여 증착률을 크게 향상시킬 수 있는 마그네트론 스퍼터링 캐소드를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 다수의 캐소드를 사용하는 스퍼터링 장치에서 더 적은 수량의 캐소드로 더 높은 캐소드 성능을 나타낼 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 인라인으로 증착할 때 증착 유효거리를 확장하여 증착이 되는 구간인 증착존의 거리를 단축하므로 증착 챔버의 길이를 줄여 공간 활용을 개선하는 스퍼터링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 기판의 상면과 측면 모두 균일한 증착이 될 수 있도록 하여 스텝 커버리지를 개선할 수 있고, 높은 스텝 커버리지를 요하는 공정에 적용할 수 있는 복수의 자석조립체가 장착된 마그네트론 스퍼터링 캐소드 및 스퍼터링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 기판과 대향 설치되어 기판을 향해 증착물질을 제공하는 타겟과, 상기 타겟의 표면에 자력선에 기초하는 자장을 발생하기 위하여 상기 타겟의 길이방향을 따라 연장형성되는 제1 자석조립체와, 상기 타겟의 길이방향을 따라 연장형성되며, 상기 제1 자석조립체와 나란하게 배열되되, 상기 제1 자석조립체와 소정의 각도를 갖도록 설치되는 제2 자석조립체와, 상기 타겟에 파워를 공급하는 파워 공급부를 포함하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드가 제공된다.

본 발명에서, 상기 타겟은 원통형 타겟으로 이루어지며, 상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체는 상기 타겟의 내부에 설치되되, 상기 타겟의 표면에 대한 접선과 평행한 방향으로 극축(極軸)을 갖도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체는 N극 또는 S극 중 어느 하나의 자극을 갖는 막대형상의 중심자석군과, 상기 중심자석군과 다른 자극을 갖으며 상기 중심자석군의 주위를 감싸도록 폐루프를 형성하는 회전자석군으로 이루어질 수 있다.

본 발명에서, 상기 제1 자석조립체의 중심자석군과 상기 제2 자석조립체의 중심자석군은 서로 다른 자극을 갖도록 설치되어, 상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체는 서로 이웃하는 자석끼리 서로 상이한 자극을 가질 수 있다.

이 경우, 상기 중심자석군의 자석은 그 단면의 면적이 상기 회전자석군의 자석의 단면 면적에 비해 크게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 캐소드는 상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체의 각도를 일정 각도로 조정하거나 일정 주기로 스윙시키기 위한 캐소드 회전축과, 상기 캐소드 회전축과 상기 제1, 제2 자석조립체 사이에 마련되어 이들을 결합시키는 결합부재와, 상기 캐소드 회전축에 연결되어 캐소드 회전축을 스윙시키는 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부가 더 포함될 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 기판과 대향 설치되어 기판을 향해 증착물질을 제공하는 타겟과, 상기 타겟의 표면에 자력선에 기초하는 자장을 발생하기 위하여 상기 타겟의 길이방향을 따라 연장형성되는 제1 자석조립체와, 상기 타겟의 길이방향을 따라 연장형성되며, 상기 제1 자석조립체와 나란하게 배열되되, 상기 제1 자석조립체와 소정의 각도나 거리를 갖도록 설치되는 제2 자석조립체와, 상기 타겟에 파워를 공급하는 파워 공급부를 포함하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드가 구비된 스퍼터링 장치를 제공한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 원통형 타겟에 복수의 자석조립체를 사용하여 박막 증착률을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 다수의 캐소드를 사용하는 스퍼터링 장치에서 더 적은 수량의 캐소드로 더 많은 캐소드 성능을 나타낼 수 있는 효과가 있다.

또한, 인라인으로 증착할 때 증착 유효거리를 확장하여 증착이 되는 구간인 증착존의 거리를 단축하므로 증착 챔버의 길이를 줄여 공간 활용을 개선하는 효과가 있다.

또한, 기판 측면의 증착 두께가 상면의 증착 두께에 비해 현저하게 낮게 증착되는 것을 방지하여 스텝 커버리지를 개선할 수 있으므로, 높은 스텝 커버리지를 요하는 공정에 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 방식의 스퍼터링 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 캐소드를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 캐소드에서 복수의 자석조립체를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 캐소드에 대한 자기력선을 도시한 시뮬레이션 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기력선을 도시한 시뮬레이션 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기력선을 도시한 시뮬레이션 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 방식의 스퍼터링 장치를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 캐소드를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 캐소드에서 복수의 자석조립체를 도시한 사시도이다.

본 발명의 마그네트론 스퍼터링 캐소드(100)는 스퍼터링에 의해 박막 증착공정을 수행하는 공정챔버(10) 내 설치되는 것으로, 도 1에서 보는 바와 같이, 기판을 일직선으로 이송하면서 증착공정이 수행되는 인라인 방식의 공정챔버(10)에 설치될 수 있다. 상기 공정챔버(10)는 증착 공정이 수행되는 반응 공간을 제공하며, 도시되지는 않았으나 진공 펌프와 연결되어 내부 공간을 배기시켜 진공상태로 유지된다.

이와 같은 인라인 방식의 공정챔버(10)에서, 상기 캐소드(100)는 기판의 이송방향을 따라 일정 간격으로 배열 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 캐소드(100)는 기판과 대향 설치되어 기판을 향해 증착물질을 제공하는 타겟(110)과, 상기 타겟(110)의 표면에 자력선에 기초하는 자장을 발생하기 위하여 상기 타겟(110)의 길이방향을 따라 연장형성되는 제1 자석조립체(120)와, 상기 타겟(110)의 길이방향을 따라 연장형성되며, 상기 제1 자석조립체(120)와 나란하게 배열되되, 상기 제1 자석조립체(120)와 소정의 각도를 갖도록 설치되는 제2 자석조립체(130)와, 상기 타겟(110)에 파워를 공급하는 파워 공급부(도시안함)를 포함한다.

이와 같은 본 발명의 캐소드(100)는 한 개의 타겟(110) 내부에 복수의 자석조립체(120)(130)가 설치되는데 그 특징이 있다. 즉, 종래의 원통형 타겟의 경우에는 자장을 발생하는 자석조립체가 단일 구조체로 구성되어, 스퍼터링에 사용되는 면적이 제한적이고 증착률이 낮은 단점이 있었던 바, 본 발명에서는 증착률을 크게 향상시키기 위하여 복수의 자석조립체(120)(130)를 설치한 것이다.

단일 자석조립체(N-S-N) 구조로 이루어지는 종래의 캐소드는, 실예로 파워 10kw 사양에 10kw 공급하는 경우(기판과의 거리는 50mm), 온도가 200℃까지 상승하여 박막의 표면이 타고 증착된 박막이 들고 일어나는 등 박막질이 저하되는 현상이 발생하고 과부하가 걸리는 경우가 있었다.

이와 같은 박막질의 저하를 방지하기 위해, 파워를 7kw로 낮춰 사용하면 박막의 표면이 타는 것은 해결할 수 있으나 증착율이 감소되는 단점을 보인다.

따라서, 박막의 품질을 유지할 수 있도록 온도는 내리면서도 증착률을 상승시킬 필요성이 대두되었다.

이에 본 출원인은 이에 대한 해결책을 연구하던 중 자석조립체(120)(130)를 복수로 설치하여 상기한 종래의 단점을 극복할 수 있는 캐소드를 개발하였다.

상기 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130)의 상세한 구성은 후술하도록 한다.

한편, 본 발명의 마그네트론 스퍼터링 캐소드(100)는 상기 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130)의 각도를 일정 각도로 조정하거나 일정 주기로 스윙시키기 위한 캐소드 회전축(140)과, 상기 캐소드 회전축(140)과 상기 제1, 제2 자석조립체(120)(130) 사이에 마련되어 이들을 결합시키는 결합부재(150)와, 상기 캐소드 회전축(140)에 연결되어 캐소드 회전축(140)을 스윙시키는 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부(도시안함)가 더 포함될 수 있다.

또한, 상기 마그네트론 스퍼터링 캐소드(100)가 도 1과 같이 다수로 배치되고 인라인형 일직선으로 기판이 이송될 때 상기 캐소드 회전축(140)을 일정 주기로 스윙시켜 증착 각도를 확대하면 증착 면적이 넓어져 증착 유효거리를 확장하여 증착이 되는 구간인 증착존의 거리를 단축하므로 증착 챔버의 길이를 줄여 공간 활용을 개선할 수도 있다.

또한, 상기 마그네트론 스퍼터링 캐소드(100)가 도 1과 같이 다수로 배치되고 인라인형 일직선으로 기판이 이송될 때 상기 각 캐소드 회전축(140)의 자석조립체 중심선과 기판의 대향 각도를 조정하여 증착 각도를 확대하여 증착 유효 면적이 넓어져 증착률을 개선할 수도 있다.

상기 회전동력 제공부는 캐소드(100)의 상부블럭 내부에 설치되는 구동모터(도시안함)와, 상기 구동모터와 상기 캐소드 회전축(140)을 연결하는 팬벨트(도시안함)로 구성되어, 상기 구동모터가 구동하면 상기 팬벨트가 상기 캐소드 회전축(140)을 소정의 각도로 회전시킴으로써, 상기 제1, 제2 자석조립체(120)(130)를 소정의 각도로 기울이거나 일정주기로 스윙시킬 수 있다.

상기 타겟(110)은 원통형 타겟으로 이루어지며, 기판 상에 형성될 박막의 재료 물질로 이루어진다. 예를 들어, 스퍼터링 장치가 전자파(EMI) 차폐용 박막의 제조인 경우, 타겟(110)은 구리, SUS 중 어느 하나로 형성될 수 있고 두 물질을 각각 사용하여 다층 박막을 형성할 수도 있다.

이와 같은 상기 타겟(110)에 상기 파워 공급부가 전압을 인가하면 공정챔버(10) 내부에 주입된 불활성 가스가 이온화되고, 이온화된 가스가 전압에 의해 가속되어 타겟(110) 표면에 부딪힌다. 이 과정에서 타겟(110)의 재료가 튀어나와 기판에 붙어 성장함으로써 박막이 형성된다.

본 발명의 상기 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130)는 원통형의 타겟(110)의 내부에 설치되되, 상기 타겟(110)의 표면에 대한 접선과 평행한 방향으로 극축(極軸)을 갖도록 설치될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서, 상기 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130)는 타겟(110)의 표면에 대해 평행한 방향에 극축이 뻗도록 배치된다. 여기서, 「극축」이란, 자석 양단의 자극인 N극과 S극을 통과하는 선을 의미하는 것으로 한다.

통상, 원통형의 타겟(110) 내부에 설치되는 자석조립체는 N극과 S극이 이루는 극축이 상기 타겟(110)의 표면에 대한 접선과 평행한 방향으로 형성된다. 본 발명에서는 단일의 자석조립체가 아닌 복수의 자석조립체(120)(130) 모두 타겟(110)의 표면에 대해 평행한 방향에 극축이 뻗도록 배치되며, 이를 위해 상기 제2 자석조립체(130)는 제1 자석조립체(120)와 소정의 각도나 거리를 갖도록 설치되는 것이다.

바람직하게는, 상기 제2 자석조립체(130)는 도 2에서 보는 바와 같이, 제1 자석조립체(120)와 직교되는 각도를 갖도록 설치된다. 그러나, 본 발명에서는 이를 한정하는 것은 아니며, 제2 자석조립체(130)와 제1 자석조립체(120)가 이루는 각도는 다양하게 적용될 수 있다.

한편, 상기 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130)는 N극 또는 S극 중 어느 하나의 자극을 갖는 막대형상의 중심자석군(124)(134)과, 상기 중심자석군(124)(134)과 다른 자극을 갖으며 상기 중심자석군(124)(134)의 주위를 감싸도록 폐루프를 형성하는 회전자석군(122)(132)으로 이루어질 수 있다.

즉, 상기 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130)는 도 3에서 보는 바와 같이, 동일한 형상을 갖도록 구성되며, 막대형상의 중심자석군(124)(134)의 자극과 상기 중심자석군(124)(134)의 주위를 감싸도록 폐루프를 형성하는 회전자석군(122)(132)의 자극이 다르게 배치되어 자장을 형성하는 것이다.

여기서, 본 발명에서는 상기 제1 자석조립체(120)의 중심자석군(124)과 상기 제2 자석조립체(130)의 중심자석군(134)은 서로 다른 자극을 갖도록 설치되어, 상기 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130)는 서로 이웃하는 자석끼리 서로 상이한 자극을 갖도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

예를 들어, 상기 제1 자석조립체(120)가 N-S-N의 자극 배열이라면, 상기 제2 자석조립체(130)는 S-N-S의 자극 배열로 이루어지며, 상기 제1 자석조립체(120)가 S-N-S의 자극 배열이라면, 상기 제2 자석조립체(130)는 N-S-N의 자극 배열로 되어, 서로 이웃하는 자석끼리는 서로 상이한 자극을 갖도록 배치되는 것이다.

또한, 제1 자석조립체(120)와 상기 제2 자석조립체(130) 뿐만 아니라 제3 자석조립체 구조로 형성할 수도 있고, 상기 자석조립체 구조가 다수의 자석조립체 구조를 가질수 있어 수량에 제한을 두지 않으나 각 자석조립체가 자장의 폐루프를 형성하고 타겟 물질의 증착 각도가 인접 캐소트에 영향을 주지않는 범위에서 자립조립체 수량과 배열을 한정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 배치된 자석조립체(120)(130)는 도 4에 도시한 자기력선을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 캐소드에 대한 자기력선을 도시한 시뮬레이션 도면으로서, 2개의 나란히 배치된 자석조립체(120)(130)에 의해 원통형 타겟(110)의 전체 표면적 대비 스퍼터링에 사용되는 면적이 종래의 타겟에 비해 매우 넓은 것을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 캐소드는 상기 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130)의 중심자석군(124)(134)과 회전자석군(122)(132)의 단면 크기에 따라 하기의 2가지 실시예를 갖는다.

<제1 실시예>

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기력선을 도시한 시뮬레이션 도면이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 그래프로서, 본 발명의 제1 실시예는 상기와 같이 배치된 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130)에서 상기 중심자석군(124)(134)의 자석의 단면 면적이 상기 회전자석군(122)(132)의 자석의 단면 면적에 비해 크게 이루어진 것을 나타낸다.

설명의 편의상, 단면으로 볼 때 좌측에서부터 자석의 순서를 1,2,,,,6으로 넘버링하였으며, 상기 제1 자석조립체(120)의 중심자석군(124)은 2번이고, 상기 제2 자석조립체(130)의 중심자석군(134)는 5번 자석이다.

상기 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130)의 전체 자석의 배치는 [S-N-S-N-S-N]으로 이루어지며, 이 가운데 2번과 5번 자석이 큰 경우이다.

이 경우, 도 6에서 보는 바와 같이, 타겟(110) 표면 최대 가우스는 280으로 불균일성(Un-balanced)이 안 나타나는 것을 알 수 있다.

제1 실시예에서의 By 최대 값은 280G이고, 대칭적 B-field 형상을 가지는 것으로 나타난다.

여기서, Magnet Grade는 NdFeB-N40H(잔류자속밀도 Br - 13200, 보자력 bHc - 11800)이고, Target Size는 R 76.5mm이다

<제2 실시예>

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기력선을 도시한 시뮬레이션 도면이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 그래프이다.

본 발명의 제2 실시예는 상기 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130)의 전체 자석의 배치는 [S-N-S-N-S-N]으로 이루어지며, 이 가운데 2번과 5번 자석이 작은 경우이다.

이 경우, 도 8에서 보는 바와 같이, 타겟(110) 표면 최대 가우스는 200으로 불균일성(Un-balanced)이 나타나는 것을 알 수 있다.

제2 실시예는 2번과 5번의 자석 폭을 12mm ->8mm로 줄여서 해석한 것으로, By 최대 값은 200G, 대칭적 B-field 형상을 가지는 것으로 나타난다.

여기서, Magnet Grade는 NdFeB-N40H (잔류자속밀도 Br - 13200, 보자력 bHc - 11800)이고, Target Size는 R 76.5mm이다.

상기 제1, 제2 실시예에서 본 바와 같이, 2번과 5번 자석의 크기를 크게 한 제1 실시예의 경우, 타겟(110) 표면 최대 가우스는 280으로, 불균일성(Un-balanced)이 안 나타나서 대칭적 B-field 형상을 가지므로, 더욱 바람직한 것을 알 수 있다.

따라서, 상기 제1 자석조립체(120)와 제2 자석조립체(130) 모두 중심자석군(124)(134)을 이루는 자석의 단면 면적이 회전자석군(122)(132)의 자석의 단면 면적에 비해 크게 이루어지는 것이 바람직하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 또한, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 공정챔버 100: 캐소드
110: 타겟 120: 제1 자석조립체
122: 회전자석군 124: 중심자석군
130: 제2 자석조립체 132: 회전자석군
134: 중심자석군 140: 캐소드 회전축
150: 결합부재

Claims (12)

1. 기판과 대향 설치되어 기판을 향해 증착물질을 제공하는 캐소드의 타겟;
   상기 타겟의 표면에 자력선에 기초하는 자장을 발생하기 위하여 상기 타겟의 길이방향을 따라 연장형성되는 제1 자석조립체;
   상기 타겟의 길이방향을 따라 연장형성되며, 상기 제1 자석조립체와 나란하게 배열되되, 상기 제1 자석조립체와 소정의 각도를 갖도록 설치되는 제2 자석조립체; 및
   상기 타겟에 파워를 공급하는 파워 공급부;
   를 포함하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 타겟은 원통형 타겟으로 이루어지며,
   상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체는 상기 타겟의 내부에 설치되되, 상기 타겟의 표면에 대한 접선과 평행한 방향으로 극축(極軸)을 갖도록 설치되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체는 N극 또는 S극 중 어느 하나의 자극을 갖는 막대형상의 중심자석군과,
   상기 중심자석군과 다른 자극을 갖으며 상기 중심자석군의 주위를 감싸도록 폐루프를 형성하는 회전자석군으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 자석조립체의 중심자석군과 상기 제2 자석조립체의 중심자석군은 서로 다른 자극을 갖도록 설치되어,
   상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체는 서로 이웃하는 자석끼리 서로 상이한 자극을 갖는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 중심자석군의 자석은 그 단면의 면적이 상기 회전자석군의 자석의 단면 면적에 비해 크게 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체를 스윙시키기 위한 캐소드 회전축;
   상기 캐소드 회전축과 상기 제1, 제2 자석조립체 사이에 마련되어 이들을 결합시키는 결합부재; 및
   상기 캐소드 회전축에 연결되어 캐소드 회전축을 스윙시키는 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부;
   가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 캐소드 회전축은 상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체의 중심선 각도를 조절하여 상기 기판과 증착 각도를 조정하거나 상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체의 중심선 각도를 일정 각도로 스윙시키는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드.
8. 청구항 1에 있어서,
   제n 자석조립체가 더 포함되며,
   상기 제n 자석조립체는 상기 제1 자석조립체, 제2 자석조립체와 자장의 폐루프를 형성하고 타겟 물질의 증착 각도가 인접 캐소트에 영향을 주지 않는 범위의 개수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네트론 스퍼터링 캐소드.
   여기서, 상기 n은 3 이상의 정수.
9. 마그네트론 스퍼터링 캐소드를 구비한 스퍼터링 장치에 있어서,
   상기 마그네트론 스퍼터링 캐소드는,
   기판과 대향 설치되어 기판을 향해 증착물질을 제공하는 타겟;
   상기 타겟의 표면에 자력선에 기초하는 자장을 발생하기 위하여 상기 타겟의 길이방향을 따라 연장형성되는 제1 자석조립체;
   상기 타겟의 길이방향을 따라 연장형성되며, 상기 제1 자석조립체와 나란하게 배열되되, 상기 제1 자석조립체와 소정의 각도를 갖도록 설치되는 제2 자석조립체; 및
   상기 타겟에 파워를 공급하는 파워 공급부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체는 N극 또는 S극 중 어느 하나의 자극을 갖는 막대형상의 중심자석군과,
    상기 중심자석군과 다른 자극을 갖으며 상기 중심자석군의 주위를 감싸도록 폐루프를 형성하는 회전자석군으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 자석조립체의 중심자석군과 상기 제2 자석조립체의 중심자석군은 서로 다른 자극을 갖도록 설치되어,
    상기 제1 자석조립체와 제2 자석조립체는 서로 이웃하는 자석끼리 서로 상이한 자극을 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 중심자석군의 자석은 그 단면의 면적이 상기 회전자석군의 자석의 단면 면적에 비해 크게 이루어지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
    
    
    
    

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