KR20170082185A

KR20170082185A - 스퍼터링 장치

Info

Publication number: KR20170082185A
Application number: KR1020160001028A
Authority: KR
Inventors: 이동희; 신상원
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2017-07-14
Also published as: KR102580293B1; CN106939412A; CN106939412B

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치는, 챔버 내에 서로 마주보도록 배치되는 제1 전극 및 제2 전극, 제2 전극의 제1 면에서 제1 방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 타겟들 및 제2 전극의 제1 면과 반대 쪽을 향하는 제2 면에 위치하고, 복수의 타겟들 각각에 대응하여 배치되는 복수의 자석 부재들을 포함하는 자기장 생성부를 포함하며, 복수의 자석 부재들 각각은, 자석부재의 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 따른 가장자리 영역이 상기 자석부재의 중심 영역보다 자기장의 세기가 더 작아질 수 있다.

Description

스퍼터링 장치{SPUTTERING APPARATUS}

본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

현재 알려져 있는 표시 장치에는 액정 표시 장치(liquid crystal display: LCD), 플라즈마 표시 장치(plasma display panel: PDP), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode device: OLED device) 등이 있다.

이와 같은 표시 장치를 형성하기 위해서는 소정 물질로 이루어진 박막을 형성하는 박막 증착(thin film deposition), 포토리소그라피(photo-lithography), 식각(etching) 등 여러 가지 서로 다른 공정이 수반된다.

이중에서, 박막 증착 공정에 사용되는 스퍼터링 장치는, 기판 상에 금속 박막을 증착시키는 장치로서, 진공 속의 2개의 전극에 직류전압을 가하고, 아르곤(Ar)가스 등을 주입하면, 아르곤이 이온화되면서 음극으로 가속되어 충돌에 의해 음극에 준비된 금속 타겟의 입자가 방출되고, 이때 방출된 입자가 양극에 있는 기판 면에 부착되는 원리를 이용한 것이다.

그러나, 아르곤 가스 등이 금속 타겟에 균일하게 충돌하지 않아, 기판 면에 금속 물질이 균일하게 증착되지 않는 문제가 발생할 수 있다.

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 플라즈마 상태의 불활성 기체가 타겟에 균일하게 충돌되어 타겟을 이루는 금속 입자가 기판 상에 균일하게 증착될 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치는, 챔버 내에 서로 마주보도록 배치되는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제2 전극의 제1 면에서 제1 방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 타겟들 및 상기 제2 전극의 상기 제1 면과 반대 쪽을 향하는 제2 면에 위치하고, 상기 복수의 타겟들 각각에 대응하여 배치되는 복수의 자석 부재들을 포함하는 자기장 생성부를 포함하며, 상기 복수의 자석 부재들 각각은, 상기 자석부재의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 따른 가장자리 영역이 상기 자석부재의 중심 영역보다 자기장의 세기가 더 작아질 수 있다.

상기 자석 부재들 각각은, 상기 자석 부재의 중심에 위치하는 제1 영역, 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 영역의 양측에 차례로 위치하는 제2 영역 및 제3 영역을 포함하며, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 순으로 자기장의 세기가 작아진다.

상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역에는 각각 복수의 단위 자석들이 배치될 수 있다.

상기 단위 자석들의 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로의 길이가, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 순으로 작아질 수 있다.

상기 단위 자석들은 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 순으로 자기장이 약한 물질로 이루어질 수 있다.

상기 단위 자석들 사이의 간격은, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 순으로 커질 수 있다.

단위 면적당 상기 단위 자석들이 차지하는 면적은, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 순으로 작아질 수 있다.

상기 단위 자석들의 단면은 동일한 형상으로 이루질 수 있다.

상기 단위 자석들의 단면은 원형 형상일 수 있다.

상기 자석 부재들 각각은, 상기 자석 부재의 중심에 위치하는 제4 영역 및 상기 제1 방향을 따라 상기 제4 영역의 양측에 위치하는 제5 영역을 포함하며, 상기 제5 영역에 위치하는 복수의 단위 자석들의 상측 단면은 상기 중심에서 상기 제1 방향으로 향할 수 있다.

상기 제5 영역에 위치하는 복수의 단위 자석들은, 상기 중심에서 상기 제1 방향으로 갈수록 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로의 길이가 작아질 수 있다.

상기 제4 영역에 위치하는 복수의 단위 자석들은 길이가 동일할 수 있다.

상기 제2 전극의 상기 제1 면과 상기 제2 면은 서로 평행할 수 있다.

상기한 바와 같은 스퍼터링 장치에 의하면, 플라즈마 상태의 불활성 기체가 타겟에 균일하게 충돌되어 기판 상에 균일하게 금속 입자를 증착시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 자석 부재의 자기장 세기의 분포를 나타낸 도면이다.
도 3(A)는 본 발명의 제1 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 3(B)는 도 3(A)의 3(B)-3(B)를 따라 자른 단면도이다.
도 4(A)는 본 발명의 제2 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 4(B)는 도 4(A)의 4(B)-4(B)를 따라 자른 단면도이다.
도 5(A)는 본 발명의 제3 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 5(B)는 도 5(A)의 5(B)-5(B)를 따라 자른 단면도이다.
도 6(A)는 본 발명의 제4 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 6(B)는 도 6(A)의 6(B)-6(B)를 따라 자른 단면도이다.
도 7(A)는 본 발명의 제5 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 7(B)는 도 7(A)의 7(B)-7(B)를 따라 자른 단면도이다.
도 8(A)는 본 발명의 제6 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 8(B)는 도 8(A)의 8(B)-8(B)를 따라 자른 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 자석 부재의 자기장 세기의 분포를 나타낸 도면이며, 도 3(A)는 본 발명의 제1 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 3(B)는 도 3(A)의 3(B)-3(B)를 따라 자른 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 스퍼터링 장치는, 제1 전극(100), 제2 전극(400), 챔버(600), 복수의 타겟들(200) 및 자기장 생성부(500)를 포함한다.

본 실시예에 따른 스퍼터링 장치는, 제1 및 제2 전극(100, 400) 사이에 전압차가 발생하면, 챔버(600) 내의 비활성 기체가 이온화되면서 음극인 제2 전극(400)에 준비된 복수의 타겟들(200)로 가속되어 충돌된다. 상기 충돌에 의해 복수의 타겟들(200)로부터 금속 입자가 방출되고, 방출된 금속 입자가 양극인 제1 전극(100)에 위치한 기판(S)에 부착된다. 그리고, 제2 전극(400)의 배면에는 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G))로 이루어진 자기장 생성부(500)가 위치하여, 상기 비활성 기체를 상기 복수의 타겟들(200)에 고르게 충돌시킨다.

본 실시예에 따르면, 각각의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G))은 제1 방향(도면의 X축 방향)을 따라 서로 이격되어 배열되고, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)) 각각의 중심으로부터 제1 방향과 교차하는 제2 방향(도면의 Y축 방향)으로 갈수록 자기장의 세기가 작아진다. 이와 같이 상기 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G))이 배치되면, 비활성 기체가 상기 복수의 타겟들(200)에 고르게 충돌되고, 복수의 타겟들(200)로부터 금속 입자가 고르게 방출되어 기판(S)에 균일하게 증착될 수 있다. 이하 도면에서 Z 축은 제1 및 제2 방향에 수직한 제3 방향을 나타낸다.

하기에서는, 본 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 주요 구성에 대해 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 챔버(600) 내에 제1 전극(100) 및 제2 전극(400)이 서로 마주보도록 배치된다. 상기 제1 전극(100) 및 제2 전극(400) 사이에 높은 전압차가 형성되어, 챔버(600) 내에 채워진 아르곤(Ar) 등의 불활성 기체가 플라즈마(plasma) 상태로 변하게 된다. 이때, 상기 제1 전극(100) 및 제2 전극(400)은 직류 전압원(300)에 연결될 수 있다.

이때, 상기 플라즈마는 아르곤 이온(Ar+) 및 2차 전자로 이루어져 있으며, 상기 아르곤 이온(Ar+)은 빠른 속도로 복수의 타겟들(200)에 충돌되어 미세한 금속 입자를 상기 타겟들(200)로부터 분리시키고, 분리된 상기 금속 입자는 기판(S) 상에 증착된다.

한편, 복수의 타겟들(200)은 상기 제2 전극(400)의 상면에 위치하며, 기판(S) 상에 증착될 증착 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 타겟들(200)은 알루미늄(Al), 알루미늄합금(예, AlNd), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등으로 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 아르곤 이온(Ar+)의 충돌에 의해 상기 복수의 타겟들(200)로부터 미세한 금속 입자들이 분리되며, 상기 금속 입자들이 기판(S) 상에 증착되어 기판(S) 상에 금속 박막을 형성할 수 있다.

그리고, 복수의 타겟들(200)은 상기 제2 전극(400)의 상면에 제1 방향으로 일정한 간격으로 서로 이격 배치될 수 있다. 이때, 복수의 타겟들(200) 각각은 바(bar) 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 바 형상으로 이루어진 복수의 타겟들(200)이 제2 전극(400) 위에 일정한 간격으로 배치된다.

금속 입자가 증착되는 기판(S)이 커지면, 기판(S) 상에 금속 입자가 고르게 증착되도록 타겟도 함께 커질 필요가 있다. 그러나, 타겟의 크기가 커질수록, 타겟을 제조하기 어렵고, 또한 타겟이 운반 중 파손될 우려가 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해, 상기와 같이 복수의 타겟들(200) 각각을 바(bar) 형상으로 제조한다. 즉, 상기와 같이 복수의 타겟들(200)을 바 형상으로 제조함으로써, 제작된 타겟을 용이하게 운반할 수 있으며, 또한 타겟의 파손을 방지할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 제2 전극(400)의 하면에는 자기장을 생성하는 자기장 생성부(500)가 위치한다. 자기장 생성부(500)는 자기장을 이용하여 아르곤 이온(Ar+)을 타겟들(200)에 집중시킬 수 있다. 여기에서, 제2 전극(400)의 상면 및 하면은 서로 평행하다.

자기장 생성부(500)는 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G))을 포함할 수 있다. 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G))은 복수의 타겟들(200) 각각에 대응하여 위치한다. 즉, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G))은 제1 방향으로 일정한 간격으로 이격 배치될 수 있다. 이에 의해, 자기장 생성부(500)는 상기 아르곤 이온(Ar+)이 복수의 타겟들(200)에 고르게 충돌시킬 수 있다.

이때, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)) 각각은 복수의 타겟들(200)의 형상에 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)) 각각은 복수의 타겟들(200)과 마찬가지로 바(bar) 형상으로 이루어질 수 있다.

복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)) 각각이 복수의 타겟들(200)에 대응되는 바 형상으로 이루어짐으로써, 아르곤 이온(Ar+)이 각각이 복수의 타겟들(200)에 더욱 고르게 충돌될 수 있다.

한편, 본 실시에에 따르면, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)) 각각은, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)) 중심으로부터 제2 방향으로 갈수록 자기장의 세기가 작아진다.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 바(bar) 형상의 자석 부재(500(A))는, 중심의 자기장의 세기가 가장 크고, 자석 부재(500(A))의 제2 방향에 따른 가장자리 영역이 상기 중심보다 자기장의 세기가 작다.

이때, 자석 부재(500(A))의 중심에서 자석 부재(500(A))의 길이 방향인 제2 방향으로 갈수록 자기장의 세기가 점점 작아지게 형성될 수도 있다.

이와 같이, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)) 각각의 자기장의 분포가 전술한 바와 같이 배치되면, 아르곤 이온(Ar+)도 상기 자기장의 분포에 대응하여 복수의 타겟들(200) 상에 충돌될 수 있다. 예를 들어, 아르곤 이온(Ar+)은 복수의 타겟들(200)의 중심으로부터 제2 방향으로 갈수록 작게 충돌될 수 있다. 즉, 아르곤 이온(Ar+)은 복수의 타겟들(200)의 중심에 가장 많이 충돌되고, 제2 방향으로 갈수록 아르곤 이온(Ar+)이 적게 충돌된다.

그러나, 본 실시예와 달리, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G))에서 자기장이 균일하게 분포되면, 아르곤 이온(Ar+)은 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)의 중심보다 가장 자리 영역에 더 많이 충돌하게 된다. 제1 전극(100) 및 제2 전극(400) 사이에 걸리는 전압의 차가 불균일하여 이와 같은 현상이 나타난다. 이 경우, 본 실시에에 따른 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G))의 자기장의 분포와 반대되는 형태로 아르곤 이온(Ar+)이 충돌됨에 따라, 타겟으로부터 분리된 금속 입자가 기판(S) 상에 불균일하게 증착되었다.

본 실시예에 따르면, 복수의 자석 부재들의 상기 자기장의 분포에 의해, 아르곤 이온(Ar+)이 복수의 타겟들(200)에 고르게 충돌될 수 있다. 이에 의해, 복수의 타겟들(200)로부터 분리된 금속 입자가 기판(S) 상에 균일하게 증착될 수 있다.

한편, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)) 각각은, 대응되는 복수의 타겟들(200) 각각을 중심으로 일정한 폭으로 X 축 방향으로 왕복한다. 예를 들어, 자석 부재(500(A))는 복수의 타겟들(200) 중 바로 위에 대응하여 위치하는 타겟을 중심으로 일정한 폭을 유지하며 제1 방향을 따라 왕복한다. 상기 자석 부재(500(A))가 제1 방향을 따라 왕복함으로써, 자석 부재(500(A))의 자기장 세기의 분포가 제1 방향으로 균일하게 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)) 중 자석 부재(500(A))는 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)을 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 단위 자석들(510, 530, 550)은 N 극과 S 극이 제1 방향을 따라 번갈아 배치되어, N 극과 S 극 사이에 자기장이 형성된다. 단위 자석들(510, 530, 550)은 제2 방향으로 동일한 전극이 배치된다. 예를 들어, 도 3(A)에 도시된 바와 같이, 단위 자석들(510, 530, 550)은 제2 방향을 따라 S 극이 배치되고, 상기 S 극의 단위 자석들(510, 530, 550)에 인접하여, N 극의 단위 자석들(510, 530, 550)이 배치된다. 그리고, 상기 N 극의 단위 자석들(510, 530, 550)에 인접하여, S 극의 단위 자석들(510, 530, 550)이 배치된다. 즉, 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)은 제1 방향으로 N 극, S 극 및 N 극 순으로 배치될 수 있다.

복수의 단위 자석들(510, 530, 550) 중 단위 자석들(510)은 제1 영역(Ⅰ)에 배치되고, 복수의 단위 자석들(510, 530, 550) 중 단위 자석들(530)은 제2 영역(Ⅱ)에 배치되고, 복수의 단위 자석들(510, 530, 550) 중 단위 자석들(550)은 제3 영역(Ⅲ)에 배치될 수 있다.

이때, 제1 영역(Ⅰ)은 자석 부재(500(A))의 중심에 위치하고, 제2 영역(Ⅱ)은 제2 방향을 따라 상기 제1 영역(Ⅰ)의 양측에 위치한다. 그리고, 제3 영역(Ⅲ)은 제2 방향을 따라 제2 영역(Ⅱ)의 양측에 각각 위치한다.

본 실시예에 따르면, 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)은 제1 영역(Ⅰ), 제2 영역(Ⅱ) 및 제3 영역(Ⅲ) 순으로 단위 자석들(510, 530, 550)의 길이가 작아진다. 보다 자세히 설명하면, 제1 영역(Ⅰ)의 단위 자석들(510)의 길이가 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(530)의 길이보다 크고, 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(530)의 길이가 제3 영역(Ⅲ)의 단위 자석들(550)의 길이보다 크다.

상기 설명에서는, 자석 부재(500(A))를 제1 영역(Ⅰ), 제2 영역(Ⅱ) 및 제3 영역(Ⅲ)의 세 개의 영역으로 구분하였으나, 이에 한정되지 않고 자석 부재(500(A))는 세 개의 영역 이상으로 구분될 수 있다. 즉, 자석 부재(500(A))는 네 개, 다섯 개, 또는 그 이상의 영역으로 구분될 수 있다. 이와 같이, 자석 부재(500(A))가 세 개의 영역 이상으로 구분되더라도, 자석 부재(500(A))는 중심에서 제2 방향으로 갈수록 자기장의 세기가 작아진다. 이 경우에도, 자석 부재(500(A))를 이루는 단위 자석들의 길이는 중심에서 제2 방향으로 갈수록 작아진다.

한편, 본 실시예에 따르면, 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)은 원기둥 형상의 부재로 이루어질 수 있다. 즉, 자석 부재(500(A))는 원기둥 형상의 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)로 이루어질 수 있다.

그리고, 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)은 제2 방향으로 균일한 간격으로 배치된다. 보다 자세히 설명하면, 제1 영역(Ⅰ)의 단위 자석들(510) 사이의 간격, 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(530) 사이의 간격, 그리고 제3 영역(Ⅲ)의 단위 자석들(550) 사이의 간격은 모두 동일하다.

이때, 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)의 단면은 동일한 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 자석들(510, 530, 550) 각각의 단면은 원형 형상으로 이루질 수 있다.

본 실시예에서는, 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)은 원형 형상의 단면을 갖는 바형 부재로 이루어지고, 제1 영역(Ⅰ), 제2 영역(Ⅱ) 및 제3 영역(Ⅲ)에 배치되는 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)의 제3 방향(도면의 Z축 방향)에 따른 길이가 서로 다르다. 즉, 제1 실시예에서는, 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)의 길이 차이로 자기장 세기의 분포를 조절한다.

하기에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터링 장치에 대해 설명하기로 한다. 제2 실시예를 설명함에 있어, 전술한 제1 실시예와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4(A)는 본 발명의 제2 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 4(B)는 도 4(A)의 4(B)-4(B)를 따라 자른 단면도이다.

도 4(A)를 참조하면, 자석 부재(500(A))는 복수의 단위 자석들(511, 531, 551)을 포함할 수 있다.

이때, 복수의 단위 자석들(511, 531, 551) 중 단위 자석들(511)은 제1 영역(Ⅰ)에 배치되고, 복수의 단위 자석들(511, 531, 551) 중 단위 자석들(531)은 제2 영역(Ⅱ)에 배치되고, 복수의 단위 자석들(511, 531, 551) 중 단위 자석들(551)은 제3 영역(Ⅲ)에 배치될 수 있다.

제1 실시예와 마찬가지로, 제1 영역(Ⅰ)은 자석 부재(500(A))의 중심에 위치하고, 제2 영역(Ⅱ)은 제2 방향을 따라 상기 제1 영역(Ⅰ)의 양측에 위치한다. 그리고, 제3 영역(Ⅲ)은 제2 방향을 따라 제2 영역(Ⅱ)의 양측에 각각 위치한다.

본 실시예에 따르면, 복수의 단위 자석들(511, 531, 551)은 제1 영역(Ⅰ), 제2 영역(Ⅱ) 및 제3 영역(Ⅲ) 순으로 자기장이 약한 물질로 이루어진다.

보다 자세히 설명하면, 제1 영역(Ⅰ)의 단위 자석들(511)이 자기장이 가장 강한 물질로 이루어지고, 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(531)은 제1 영역(Ⅰ)의 단위 자석들(511)보다 자기장이 약한 물질로 이루어진다. 그리고, 제3 영역(Ⅲ)의 단위 자석들(551)은 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(531)보다 자기장이 약한 물질로 이루어진다.

이때, 제1 실시예와 마찬가지로, 복수의 단위 자석들(511, 531, 551)은 제2 방향으로 균일한 간격으로 배치된다. 보다 자세히 설명하면, 제1 영역(Ⅰ)의 단위 자석들(511) 사이의 간격, 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(531) 사이의 간격, 그리고 제3 영역(Ⅲ)의 단위 자석들(551) 사이의 간격은 모두 동일하다.

그리고, 도 4(B)에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 자석들(511, 531, 551)의 길이는 서로 동일하다. 제1 실시예에서는 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)의 길이가 서로 다르게 배치되나, 제2 실시예에서는 복수의 단위 자석들(511, 531, 551)의 길이는 서로 동일하도록 배치된다.

즉, 제1 실시예에서는 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)의 길이 차이로 자기장 세기의 분포를 조절하였으나, 제2 실시예에서는 복수의 단위 자석들(511, 531, 551) 각각의 자기장의 물질을 서로 다르게 배치하여, 자기장 세기의 분포를 조절한다.

하기에서는, 도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 스퍼터링 장치에 대해 설명하기로 한다. 제3 실시예를 설명함에 있어, 전술한 제1 및 제2 실시예와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 5(A)는 본 발명의 제3 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 5(B)는 도 5(A)의 5(B)-5(B)를 따라 자른 단면도이다.

도 5(A) 및 도 5(B)를 참조하면, 자석 부재(500(A))는 복수의 단위 자석들(517, 537, 557)을 포함할 수 있다.

이때, 복수의 단위 자석들(517, 537, 557) 중 단위 자석들(517)은 제1 영역(Ⅰ)에 배치되고, 복수의 단위 자석들(517, 537, 557) 중 단위 자석들(537)은 제2 영역(Ⅱ)에 배치되고, 복수의 단위 자석들(517, 537, 557) 중 단위 자석들(557)은 제3 영역(Ⅲ)에 배치될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 복수의 단위 자석들(517, 537, 557)의 간격은 제1 영역(Ⅰ), 제2 영역(Ⅱ) 및 제3 영역(Ⅲ) 순으로 증가한다. 보다 자세히 설명하면, 도 5(B)를 참조하면, 제1 영역(Ⅰ)의 단위 자석들(517)의 제2 방향으로의 간격을 W1, 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(537)의 제2 방향으로의 간격을 W2, 제3 영역(Ⅲ)의 단위 자석들(557)의 제2 방향으로의 간격을 W3이라고 할 때, 복수의 단위 자석들(517, 537, 557) 사이의 간격은 W1＜W2＜ W3의 관계를 이룬다.

복수의 단위 자석들(517, 537, 557) 사이의 간격을 조절하면, 자기장의 세기를 조절할 수 있다. 복수의 단위 자석들(517, 537, 557) 사이의 간격이 좁을수록, 자기장의 세기가 증가된다.

이에 따라, 제1 영역(Ⅰ)의 단위 자석들(517), 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(537) 및 제3 영역(Ⅲ)의 단위 자석들(557) 순으로 자기장의 세기가 작아진다.

그리고, 도 5(B)에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 자석들(517, 537, 557)의 길이는 서로 동일하다. 제2 실시예와 마찬가지로, 복수의 단위 자석들(517, 537, 557)의 길이는 서로 동일하도록 배치된다.

즉, 제1 실시예에서는 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)의 길이 차이로 자기장 세기의 분포를 조절하고, 제2 실시예에서는 복수의 단위 자석들(511, 531, 551) 각각의 자기장의 물질을 서로 다르게 배치하여, 자기장 세기의 분포를 조절하였으나, 제3 실시예에서는 복수의 단위 자석들(517, 537, 557) 사이의 간격을 조절하여 자기장 세기의 분포를 조절한다.

하기에서는, 도 6을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 스퍼터링 장치에 대해 설명하기로 한다. 제4 실시예를 설명함에 있어, 전술한 제1 내지 제3 실시예와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 6(A)는 본 발명의 제4 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 6(B)는 도 6(A)의 6(B)-6(B)를 따라 자른 단면도이다.

도 6(A) 및 도 6(B)를 참조하면, 자석 부재(500(A))는 복수의 단위 자석들(515, 535, 555)을 포함할 수 있다.

이때, 복수의 단위 자석들(515, 535, 555) 중 단위 자석들(515)은 제1 영역(Ⅰ)에 배치되고, 복수의 단위 자석들(515, 535, 555) 중 단위 자석들(535)은 제2 영역(Ⅱ)에 배치되고, 복수의 단위 자석들(515, 535, 555) 중 단위 자석들(555)은 제3 영역(Ⅲ)에 배치될 수 있다.

이때, 제2 실시예와 마찬가지로, 복수의 단위 자석들(515, 535, 555)은 제2 방향으로 균일한 간격으로 배치된다. 보다 자세히 설명하면, 제1 영역(Ⅰ)의 단위 자석들(515) 사이의 간격, 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(535) 사이의 간격, 그리고 제3 영역(Ⅲ)의 단위 자석들(555) 사이의 간격은 모두 동일하다.

그리고, 도 6(B)에 도시된 바와 같이, 복수의 단위 자석들(515, 535, 555)의 길이는 서로 동일하다. 제1 실시예에서는 복수의 단위 자석들(510, 530, 550)의 길이가 서로 다르게 배치되나, 제4 실시예에서는 복수의 단위 자석들(515, 535, 555)의 길이는 서로 동일하도록 배치된다. 또한, 복수의 단위 자석들(515, 535, 555)은 동일한 자기장의 세기를 갖는 물질로 이루어진다.

본 실시예에 따르면, 단위 면적당 단위 자석들이 차지하는 면적은, 제1 영역(Ⅰ), 제2 영역(Ⅱ) 및 제3 영역(Ⅲ) 순으로 작아진다. 보다 자세히 설명하면, 도 6(A)에 도시된 바와 같이, 제1 영역(Ⅰ)의 단위 자석들(515)이 차지하는 면적이, 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(535)이 차지하는 면적보다 크고, 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(535)이 차지하는 면적이 제3 영역(Ⅲ)의 단위 자석들(555)이 차지하는 면적보다 크다.

이때, 제1 영역(Ⅰ)의 단위 자석들(515)은 단면이 사각 형상인 것으로 구성하고, 제2 영역(Ⅱ)의 단위 자석들(535)은 단면이 사각 형상 및 원형 형상을 조합하여 구성하고, 제3 영역(Ⅲ)의 단위 자석들(555)은 단면이 원형 형상인 것으로 구성한다.

단위 면적당 단위 자석들이 차지하는 면적에 비례하여 자기장의 세기가 증가된다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 자기장의 세기가 제1 영역(Ⅰ), 제2 영역(Ⅱ) 및 제3 영역(Ⅲ)의 순으로 작아진다.

즉, 본 실시예에서는, 단위 면적당 단위 자석들이 차지하는 면적을 조절하여, 자기장 세기의 분포를 조절한다.

하기에서는, 도 7을 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 스퍼터링 장치에 대해 설명하기로 한다. 제5 실시예를 설명함에 있어, 전술한 제1 내지 제4 실시예와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 7(A)는 본 발명의 제5 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 7(B)는 도 7(A)의 7(B)-7(B)를 따라 자른 단면도이다.

본 실시예에서는, 전술한 제1 내지 제4 실시예에서와 마찬가지로, 자석 부재(500(A))는, 자석 부재(500(A))의 중심으로부터 제2 방향을 따라 갈수록 자기장의 세기가 작아진다.

추가적으로, 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 제1 방향으로 나란하게 배치된 단위 자석들(571∼577) 중 일부 단위 자석들(571, 572, 576, 577)은 상측 단면이 중심에서 제1 방향을 하도록 배치된다.

보다 자세히, 제1 방향으로 나란하게 배치된 단위 자석들(571∼577) 중 단위 자석들(573, 574, 575)은 자석 부재(500(A))의 제4 영역(P1)에 배치되고, 단위 자석들(571∼577) 중 단위 자석들(571, 572, 576, 577)은 제5 영역(P2)에 배치된다. 이때, 제4 영역(P1)은 자석 부재(500(A))의 제1 방향의 중심에 위치하고, 제5 영역(P2)은 제1 방향을 따라 상기 제4 영역(P1)의 양측에 위치한다.

도 7(B)에 도시된 바와 같이, 제5 영역(P2)의 단위 자석들(571, 572, 576, 577)의 상측 단면이 제1 방향으로 향하면, 상기 자석 부재(500(A)) 상부에 대응하여 위치하는 타겟(200)의 제1 방향으로의 양측 단부에 아르곤 이온(Ar+)을 집중시킬 수 있다.

그리고, 제5 영역(P2)의 단위 자석들(571, 572, 576, 577)의 길이는 상기 중심에서 제1 방향으로 갈수록 작아진다. 보다 자세히 설명하면, 제5 영역(P2)의 단위 자석들(571, 572) 중 단위 자석(572)의 길이가 단위 자석(571) 보다 크고, 제5 영역(P2)의 단위 자석들(576, 577) 중 단위 자석(576)의 길이가 단위 자석(577) 보다 크다.

이때, 제4 영역(P1)의 단위 자석들(573, 574, 575)의 상측 단면은 제5 영역(P2)의 단위 자석들(571, 572, 576, 577)과 달리, 일정한 높이를 갖는 형상으로 이루어진다. 그리고, 제5 실시예에서는, 제4 영역(P1)의 단위 자석들(573, 574, 575)의 길이가 제5 영역(P2)의 단위 자석들(571, 572, 576, 577) 보다 크다.

하기에서는, 도 8을 참조하여 본 발명의 제6 실시예에 따른 스퍼터링 장치에 대해 설명하기로 한다. 제6 실시예를 설명함에 있어, 전술한 제5 실시예와 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 8(A)는 본 발명의 제6 실시예의 자석 부재의 평면도이고, 도 8(B)는 도 8(A)의 8(B)-8(B)를 따라 자른 단면도이다.

본 실시예에서는, 전술한 제5 실시예에서와 마찬가지로, 자석 부재(500(A))는, 자석 부재(500(A))의 중심으로부터 제2 방향을 따라 갈수록 자기장의 세기가 작아진다. 그리고, 도 8(B)에 도시된 바와 같이, 제1 방향으로 나란하게 배치된 단위 자석들(591∼597) 중 일부 단위 자석들(591, 592, 596, 597)은 상측 단면이 중심에서 제1 방향을 하도록 배치된다.

보다 자세히, 제1 방향으로 나란하게 배치된 단위 자석들(591∼597) 중 단위 자석들(593, 594, 595)은 자석 부재(500(A))의 제4 영역(P1)에 배치되고, 단위 자석들(591∼597) 중 단위 자석들(591, 592, 596, 597)은 제5 영역(P2)에 배치된다. 이때, 제4 영역(P1)은 자석 부재(500(A))의 제1 방향의 중심에 위치하고, 제5 영역(P2)은 제1 방향을 따라 상기 제4 영역(P1)의 양측에 위치한다.

도 8(B)에 도시된 바와 같이, 제5 영역(P2)의 단위 자석들(591, 592, 596, 597)의 상측 단면이 제1 방향으로 향하면, 상기 자석 부재(500(A)) 상부에 위치하는 타겟(200)의 제1 방향으로의 양측 단부에 아르곤 이온(Ar+)을 집중시킬 수 있다.

그리고, 제5 영역(P2)의 단위 자석들(591, 592, 596, 597)의 길이는 상기 중심에서 제1 방향으로 갈수록 작아진다. 보다 자세히 설명하면, 제5 영역(P2)의 단위 자석들(591, 592) 중 단위 자석(592)의 길이가 단위 자석(591) 보다 크고, 제5 영역(P2)의 단위 자석들(596, 597) 중 단위 자석(596)의 길이가 단위 자석(597) 보다 크다.

한편, 제4 영역(P1)의 단위 자석들(593, 594, 595)의 상측 단면은 제5 영역(P2)의 단위 자석들(591, 592, 596, 597)과 달리, 일정한 높이를 갖는 형상으로 이루어진다. 그리고, 제6 실시예에서는, 제5 실시예에서와 달리, 제4 영역(P1)의 단위 자석들(593, 594, 595)의 길이가 제5 영역(P2)의 단위 자석들(591, 592, 596, 597) 보다 작다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치는, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)) 각각은, 복수의 자석 부재들(500(A) ∼ 500(G)) 중심으로부터 제2 방향으로 갈수록 자기장의 세기가 작아진다. 이에 의해, 아르곤 이온(Ar+)이 복수의 타겟들(200)에 고르게 충돌되고, 복수의 타겟들(200)로부터 분리된 금속 입자가 기판(S) 상에 균일하게 증착될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

S 기판
100 제1 전극
200 타겟
300 직류 전압원
400 제2 전극
500 자기장 생성부
600 챔버

Claims

챔버 내에 서로 마주보도록 배치되는 제1 전극 및 제2 전극;
상기 제2 전극의 제1 면에서 제1 방향으로 서로 이격 배치되는 복수의 타겟들; 및
상기 제2 전극의 상기 제1 면과 반대 쪽을 향하는 제2 면에 위치하고, 상기 복수의 타겟들 각각에 대응하여 배치되는 복수의 자석 부재들을 포함하는 자기장 생성부를 포함하며,
상기 복수의 자석 부재들 각각은,
상기 자석부재의 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 따른 가장자리 영역이 상기 자석부재의 중심 영역보다 자기장의 세기가 더 작은, 스퍼터링 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 자석 부재들 각각은,
상기 자석 부재의 중심에 위치하는 제1 영역, 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 영역의 양측에 차례로 위치하는 제2 영역 및 제3 영역을 포함하며,
상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 순으로 자기장의 세기가 작아지는, 스퍼터링 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역에는 각각 복수의 단위 자석들이 배치되는, 스퍼터링 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 단위 자석들의 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로의 길이가, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 순으로 작아지는, 스퍼터링 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 단위 자석들은 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 순으로 자기장이 약한 물질로 이루어지는, 스퍼터링 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 단위 자석들 사이의 간격은, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 순으로 커지는, 스퍼터링 장치.
제 3 항에 있어서,
단위 면적당 상기 단위 자석들이 차지하는 면적은, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역 순으로 작아지는, 스퍼터링 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 단위 자석들의 단면은 동일한 형상으로 이루어진, 스퍼터링 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 단위 자석들의 단면은 원형 형상인, 스퍼터링 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 자석 부재들 각각은,
상기 자석 부재의 중심에 위치하는 제4 영역 및 상기 제1 방향을 따라 상기 제4 영역의 양측에 위치하는 제5 영역을 포함하며,
상기 제5 영역에 위치하는 복수의 단위 자석들의 상측 단면은 상기 중심에서 상기 제1 방향으로 향하는, 스퍼터링 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 제5 영역에 위치하는 복수의 단위 자석들은, 상기 중심에서 상기 제1 방향으로 갈수록 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로의 길이가 작아지는, 스퍼터링 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 제4 영역에 위치하는 복수의 단위 자석들은 길이가 동일한, 스퍼터링 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 전극의 상기 제1 면과 상기 제2 면은 서로 평행한, 스퍼터링 장치.