KR20230055931A - 스퍼터링 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시의 일 실시예에 의하면, 타겟(1); 내측자석(110,210,310,410); 상기 내측자석(110,210,310,410)을 감싸도록 구성되며 상기 내측자석(110,210,310,410)의 양측면으로부터 2mm의 길이만큼 이격된 외측자석(120,220,320,420); 상기 내측자석(110,210,310,410) 및 상기 외측자석(120,220,320,420)이 배치되는 자석고정부(130,230,330,430)를 포함하되, 상기 내측자석(110,210,310,410)의 단면의 폭은 4mm인, 스퍼터링 장치를 제공한다.
Description
본 개시는 스퍼터링 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 자기장의 크기를 개선함으로써 스퍼터링 타겟의 소모량이 증대될 수 있는 기술에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
증착이란, 진공 상태에서 금속이나 화합물 따위를 가열, 증발시켜 그 증기를 물체의 표면에 얇은 막으로 입히는 공정을 의미한다. 증착의 대표적 기법 중 스퍼터링(sputtering)이 반도체 및 디스플레이 산업에 널리 적용되고 있다.
스퍼터링은, 비활성 기체, 예컨대 아르곤(Ar)을 이온화하여 플라즈마 상태의 아르곤(Ar+)으로 만든 후, 시료(sample)에 캐소드(cathode) 전압을 인가한다. 음의 전하를 띠는 시료에 플라즈마가 충돌하고, 충돌된 부분에서 시료가 방출되어 기판(subtrate) 또는 유리를 향해 이동하여 증착된다.
이때, 캐소드 전압에 의해 전기장(E)이 형성되고, 복수개의 자석에 의한 자기장(B)이 형성된다. 자기장이 높을수록 확산 계수(D)가 낮아지고 더 높은 밀도의 플라즈마가 형성될 수 있다. 즉, 플라즈마 세기 향상을 통해서 타겟의 스퍼터링되는 타겟의 소모량이 증대될 수 있다.
이에, 스퍼터링 장치 내부에 형성되는 자기장을 향상하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다.
(특허문헌 1) WO 2018/101444 A1
(특허문헌 2) US 9,748,082 B2
이에, 본 개시는, 자석의 형상에 따라 자석에 의해 형성되는 자기장의 세기를 향상시킴으로써 스퍼터링되는 타겟의 소모량이 증대되는 스퍼터링 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 타겟(1); 내측자석(110,210,310,410); 상기 내측자석(110,210,310,410)을 감싸도록 구성되며 상기 내측자석(110,210,310,410)의 양측면으로부터 2mm의 길이만큼 이격된 외측자석(120,220,320,420); 상기 내측자석(110,210,310,410) 및 상기 외측자석(120,220,320,420)이 배치되는 자석고정부(130,230,330,430)를 포함하되, 상기 내측자석(110,210,310,410)의 단면의 폭은 4mm인, 스퍼터링 장치를 제공한다.
또한, 바람직하게는, 본 개시의 상기 내측자석(110,210)의 단면의 형상은 마주보는 두 쌍의 변이 평행하는 육각형이고, 상기 외측자석(120,220)의 단면의 형상은 내측면 및 외측면이 평행하는 사다리꼴이다.
또한, 바람직하게는, 본 개시의 상기 내측자석(310)의 단면의 형상은 마주보는 두 쌍의 변이 평행하는 육각형이고, 상기 외측자석(320)의 단면의 형상은 상면, 하면, 내측면, 외측면 및 빗면을 포함하는 오각형으로 형성되되, 상기 상면 및 상기 하면이 평행하고, 상기 내측면 및 상기 외측면이 평행하며, 상기 빗면과 상기 상면이 이루는 내각의 각도는 135도이다.
또한, 바람직하게는, 본 개시의 상기 내측자석(410)의 단면의 형상은 마주보는 두 쌍의 변이 평행하는 육각형이고, 상기 외측자석(420)의 단면의 형상은 하면, 내측면, 외측면, 내측빗면 및 외측빗면을 포함하는 오각형으로 형성되되, 상기 내측면 및 상기 외측면이 평행하며, 상기 내측빗면과 상기 외측빗면이 이루는 내각의 각도는 60도이다.
또한, 바람직하게는, 본 개시의 상기 내측자석(110,210,310,410)과 상기 외측자석(120,220,320,420)은 서로 상이한 자극을 갖는다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 생성되는 자기장의 세기가 최대가 될 수 있는 자석의 형상을 이용하여 자기장을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 개시에 따른 스퍼터링 장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 개시에 따른 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 비교실시예의 구성과 비교실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 개시의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 개시의 제2 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 개시의 제3 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 개시의 제4 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 개시의 제5 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 개시의 제6 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 본 개시의 제7 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 개시에 따른 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 비교실시예의 구성과 비교실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 개시의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 개시의 제2 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 개시의 제3 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 개시의 제4 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 개시의 제5 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 개시의 제6 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 본 개시의 제7 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시에서, 상방(upward)은 도 1에서 내측자석(10)이 타겟(1)을 향하는 방향을 의미한다.
또한, 본 개시에서, 하방(downward)은 상방과 반대 방향을 의미하며, 구체적으로는 도 1에서 타겟(1)이 내측자석(10)을 향하는 방향을 의미한다.
또한, 본 개시에서 내측(inward)은 원통형의 스퍼터링관의 방사상 내측방향을 의미한다.
또한, 본 개시에서 외측(outward)은 원통형의 스퍼터링관의 방사상 외측방향을 의미한다.
또한, 본 개시는 설명의 편의를 위하여 발명의 주된 특징과 관련된 구성요소만을 도시하고 설명한다. 즉, 본 개시에 직접적으로 도시되거나 설명되지 아니하더라도 스퍼터링 장치에 자명하게 사용되는 구성요소는 생략되었음에 유의한다.
여러 실시예들의 공통 구성에 관한 설명
도 1은 본 개시에 따른 스퍼터링 장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하여, 본 개시의 여러 실시예에 따른 스퍼터링 장치 및 비교실시예에 따른 스퍼터링 장치의 공통 구성에 관하여 설명한다. 도 1은 본 개시의 여러 실시예 및 비교실시예에 따른 스퍼터링 장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 여러 실시예 및 비교실시예에 따른 스퍼터링 장치는, 타겟(1), 내측자석(10), 외측자석(20) 및 자석고정부(30)를 포함한다.
타겟(1)은 증착대상물질을 제공하도록 구성된다. 구체적으로, 타겟(1)에 플라즈마, 즉, 이온화된 기체 입자와 충돌함으로써 증착대상물질(예컨대, 유리, 웨이퍼 등)을 제공한다. 한편, 본 개시에서는 설명의 편의를 위하여 단면이 직사각형인 것으로 도시되었으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 원통형으로 형성될 수도 있다.
내측자석(10)은 스퍼터링관의 내부에 배치된다. 바람직하게는, 내측자석(10)은 타겟(1)의 표면과 대면하는 방향으로 배치된다. 또한, 내측자석(10)은
외측자석(20)은 스퍼터링관의 내부에 배치되며, 내측자석(10)의 적어도 일부를 감싸도록 배치된다. 바람직하게는 외측자석(20)은 타겟(1)의 표면과 대면하는 방향으로 배치된다. 이때, 외측자석(20)의 극성은 내측자석(10)의 극성과 반대로 배치되는 것이 바람직하다.
본 개시에서는, 외측자석(20)이 두 개인 것으로 도시되어 있으나, 실제로는 내측자석(10)의 측면을 둘러싸도록 형성된다. 예컨대, 외측자석(20)은 레이스트랙(race track) 형상인 것이 바람직하다.
한편, 이하에서는 내측자석(10), 외측자석(20) 및 자석고정부(30)를 포함하는 조립체를 '자석조립체'라고 명명한다.
자석고정부(30)는 내측자석(10) 및 외측자석(20)이 고정 배치되도록 구성된다. 바람직하게는 자석고정부(30)에는 복수의 홈이 생성되어 있어, 복수의 홈 각각에 내측자석(10) 및 외측자석(20)이 배치될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 내측자석(10) 및 외측자석(20)은 타겟(1)을 향하는 극성이 서로 반대가 되도록 배치될 수 있다. 내측자석(10)은 상방을 향해 S 극이 배치되며 외측자석(20)은 상방을 향해 N극이 배치될 수 있다. 극성이 이와 반대로 형성되도록 배치되는 실시예 역시 가능할 것이다. 한편, 모든 실시예에 대하여, 내측자석(10)이 상방을 향하여 S극이 배치되고, 외측자석(20)은 상방을 향해 N극이 배치된다고 가정하여 설명한다.
내측자석(10) 및 외측자석(20)의 상이한 자극으로 인해, 자기장이 형성된다. 도 1에서는 자기장을 간략화하여 점선으로 표시하였다.
비교실시예의 구성 및 시뮬레이션 결과
도 2는 본 개시에 따른 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 비교실시예의 구성과 비교실시예에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 2의 (a)는 비교실시예에 따른 스퍼터링 장치의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다. 도 2의 (b)는 비교실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Bx 및 By의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 도 2의 (c)는 비교실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Az의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 비교실시예에 따른 내측자석(10)의 단면의 폭 중 가장 넓은 부분의 폭은 2mm이다. 또한, 내측자석(10)의 양측면으로부터 외측자석(20)의 좌우 내측면까지의 거리는 4mm이다.
도 2의 (b)에서 빨간색으로 표시된 곡선은 내측자석(10)의 중심으로부터 이격된 거리에 따른 Bx의 값을 나타낸 것이며, 초록색으로 표시된 곡선은 내측자석(10)의 중심으로부터 이격된 거리에 따른 By의 값을 나타낸 것이다. 이때, 중심을 x=0 이라고 설정하였으며, 해당 자기장의 크기는 타겟(1)의 일표면에서 형성된 자기장의 크기를 측정한 것이다. 도 2의 (c)에서 빨간색으로 표시된 곡선은 내측자석(10)의 중심으로부터 이격된 거리에 따른 Az의 값을 나타낸 것이다. 이하, 도 3 내지 도 9에서의 모든 시뮬레이션 결과에서 (b)의 빨간색 곡선, (b)에서의 초록색 곡선 및 (c)에서의 빨간색 곡선은 각각 Bx, By 및 Az를 나타내는 곡선이다.
도 2의 (b)를 참조하면, 비교실시예에 따른 Bx의 최대값은 380 G, By의 절대값의 최대값은 -420 G이다.
도 2의 (c)를 참조하면, 비교실시예에 따른 Az의 최대값은 460 G이다.
이하에서는, 제1 실시예 내지 제4 실시예를 참고하여 내측자석 또는 외측자석의 형상에 따른 자기장의 개선 여부를 확인한다. 구체적으로, 제1 실시예를 참조하여, 내측자석의 폭에 따른 자기장의 개선 여부를, 제2 실시예 내지 제4 실시예를 참고하여 외측자석의 단면의 형상에 따른 자기장의 개선 여부를 확인한다.
제1 실시예의 구성 및 시뮬레이션 결과
도 3은 본 개시의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 3의 (a)는 제1 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다. 도 3의 (b)는 제1 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Bx 및 By의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 도 3의 (c)는 제1 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Az의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 제1 실시예에 따른 내측자석(110)의 단면의 폭 중 가장 넓은 부분의 폭은 4mm 이다. 또한, 내측자석(110)의 양측면으로부터 외측자석(120)의 좌우 내측면까지의 거리는 2mm이다. 즉, 제1 실시예에 따른 자석조립체는, 비교실시예에 따른 자석조립체와 비교하면, 내측 자석의 폭과 내측자석 및 외측자석간의 간격이 변화한 것으로 이해될 수 있다.
또한, 제1 실시예에 따른 내측자석(110)의 단면의 형상은, 마주보는 두 쌍의 변이 평행하는 육각형이다. 구체적으로, 내측자석(110)의 상면 및 하면과, 양 외측면이 각각 평행한다. 또한, 상면과 양 내측면의 사이에는 빗면이 형성되며, 빗면끼리는 평행하지 않는다. 다시 말해, 제1 실시예에 따른 내측자석(110)은, 단면의 적어도 일부가 하방으로 갈수록 너비가 증가하는 형상의 육각형이라 볼 수 있다.
한편, 제1 실시예에 따른 자석조립체는, 비교실시예에 따른 자석조립체와 내측자석의 형상 외에는 다른 부분은 동일한바, 내측자석(110), 자석고정부(130)에 관한 설명은 생략한다.
도 3의 (b)를 참조하면, 제1 실시예에 따른 Bx의 최대값은 420 G, By의 절대값의 최대값은 -505 G이다. 도 3의 (c)를 참조하면, 제1 실시예에 따른 Az의 최대값은 504 G이다.
즉, 비교실시예에 따른 자석조립체 및 제1 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 크기를 비교하면 다음 [표 1]과 같다. [표 1]을 참조하면, 제1 실시예에 따른 자석조립체가, 비교실시예에 따른 자석조립체보다 x, y, z 어떤 방향에서도 모두 자기장이 개선된 것을 확인할 수 있다.
| 비교실시예 | 제1 실시예 | |
| Bx | 380 G | 420 G |
| By | -420 G | -505 G |
| Az | 460 G | 504 G |
제2 실시예의 구성 및 시뮬레이션 결과
도 4는 본 개시의 제2 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 4의 (a)는 제2 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다. 도 4의 (b)는 제2 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Bx 및 By의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 도 4의 (c)는 제2 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Az의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 제2 실시예에 따른 자석조립체는 제1 실시예에 따른 자석조립체와 내측자석의 단면의 형상에서 차이가 있다. 구체적으로, 제1 실시예에 따른 내측자석(110)의 상면의 폭보다 제2 실시예에 따른 내측자석(210)의 상면의 폭이 더 길다. 즉, 제2 실시예에 따른 자석조립체는 제1 실시예에 따른 자석조립체에 비교하면, 내측자석(210) 단면의 형상이 상이해진 것으로 이해할 수 있다.
또한, 제2 실시예에 따른 외측자석(220)의 단면은 사다리꼴 형상이다. 구체적으로, 외측자석(220)의 내측면 및 외측면이 평행하고, 하면은 수평방향으로 배치되며, 내측면 및 외측면의 사이에 빗면이 형성되는 형상이다. 이때, 내측면의 높이가 외측면의 높이보다 높은 형상일 수 있다.
한편, 제2 실시예에 따른 자석조립체는, 제1 실시예에 따른 자석조립체와 외측자석의 형상 외에는 다른 부분은 동일한바, 내측자석(210), 자석고정부(230)에 관한 설명은 생략한다.
도 4의 (b)를 참조하면, 제2 실시예에 따른 Bx의 최대값은 420 G이다. 도 4의 (c)를 참조하면, 제2 실시예에 따른 Az의 최대값은 600 G이다.
즉, 비교실시예에 따른 자석조립체 및 제2 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 크기를 비교하면 다음 [표 2]과 같다. [표 2]를 참조하면, 제2 실시예에 따른 자석조립체가, 비교실시예에 따른 자석조립체보다 x 및 z 방향에서 자기장이 개선된 것을 확인할 수 있다.
| 비교실시예 | 제2 실시예 | |
| Bx | 380 G | 420 G |
| By | -420 G | - |
| Az | 460 G | 600 G |
제3 실시예의 구성 및 시뮬레이션 결과
도 5는 본 개시의 제3 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 5의 (a)는 제3 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다. 도 3의 (b)는 제1 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Bx 및 By의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 도 3의 (c)는 제1 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Az의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 제3 실시예에 따른 자석조립체는, 제2 실시예에 따른 자석조립체와 외측자석의 단면의 형상에서 차이가 있다. 구체적으로, 제2 실시예에 따른 외측자석(220)은 사다리꼴 형상인 반면, 제3 실시예에 따른 외측자석(320)은 오각형 형상인 것을 알 수 있다. 제3 실시예에 따른 외측자석(320)은, 상면, 하면, 내측면, 외측면 및 빗면을 포함하는 오각형으로 형성된다. 이때, 외측자석(320)의 상면과 하면이 평행하고, 내측면 및 외측면이 평행하다. 또한, 빗면과 상면이 이루는 내각의 각도는 135도이다. 다시말해, 제3 실시예에 따른 외측자석(320)은, 제2 실시예에 따른 외측자석(220)에 비하여 내측 엣지가 45도 각도로 절삭된 형상이라 할 수 있다.
제3 실시예에 따른 자석조립체는, 제2 실시예에 따른 자석조립체와 외측자석의 형상 외에는 다른 부분은 동일한바, 내측자석(310), 자석고정부(330)에 관한 설명은 생략한다.
도 5의 (b)를 참조하면, 제3 실시예에 따른 Bx의 최대값은 420 G이다. 도 5의 (c)를 참조하면, 제3 실시예에 따른 Az의 최대값은 620 G이다.
즉, 비교실시예에 따른 자석조립체 및 제3 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 크기를 비교하면 다음 [표 3]과 같다. [표 3]을 참조하면, 제3 실시예에 따른 자석조립체가, 비교실시예에 따른 자석조립체보다 x 및 z 방향에서 자기장이 개선된 것을 확인할 수 있다.
| 비교실시예 | 제3 실시예 | |
| Bx | 380 G | 420 G |
| By | -420 G | - |
| Az | 460 G | 620 G |
제4 실시예의 구성 및 시뮬레이션 결과
도 6은 본 개시의 제4 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 6의 (a)는 제4 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다. 도 6의 (b)는 제4 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Bx 및 By의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 도 6의 (c)는 제4 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Az의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 제4 실시예에 따른 자석조립체는, 제2 실시예에 따른 자석조립체와 외측자석의 단면의 형상에서 차이가 있다. 구체적으로, 제2 실시예에 따른 외측자석(220)은 사다리꼴 형상인 반면, 제4 실시예에 따른 외측자석(420)은 오각형 형상인 것을 알 수 있다. 제4 실시예에 따른 외측자석(420)은, 하면, 내측면, 외측면, 내측빗면 및 외측빗면을 포함하는 오각형으로 형성된다. 이때, 외측자석(420)의 내측면 및 외측면이 평행하다. 또한, 내측빗면과 외측빗면이 이루는 내각의 각도는 60도이다. 다시말해, 제4 실시예에 따른 외측자석(420)은, 제2 실시예에 따른 외측자석(220)에 비하여 내측 엣지가 60도 각도로 절삭된 형상이라 할 수 있다.
제4 실시예에 따른 자석조립체는, 제2 실시예에 따른 자석조립체와 외측자석의 형상 외에는 다른 부분은 동일한바, 내측자석(410), 자석고정부(430)에 관한 설명은 생략한다.
도 6의 (b)를 참조하면, 제4 실시예에 따른 Bx의 최대값은 425 G이다. 도 6의 (c)를 참조하면, 제4 실시예에 따른 Az의 최대값은 640 G이다.
즉, 비교실시예에 따른 자석조립체 및 제4 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 크기를 비교하면 다음 [표 4]와 같다. [표 4]를 참조하면, 제4 실시예에 따른 자석조립체가, 비교실시예에 따른 자석조립체보다 x 및 z 방향에서 자기장이 개선된 것을 확인할 수 있다.
| 비교실시예 | 제4 실시예 | |
| Bx | 380 G | 4255G |
| By | -420 G | - |
| Az | 460 G | 640 G |
이하에서는, 제5 실시예 내지 제7 실시예를 참고하여 보조자석 추가에 따른 자기장의 개선 여부를 확인한다. 제6 실시예 및 제7 실시예는, 외측자석(620, 720의 외측면에 보조자석이 추가된 실시예에 해당하며, 제5 실시예는 제6 실시예 및 제7 실시예에 따른 효과와 비교하기 위한 비교실시예에 해당하며, 제6 실시예에서 보조자석이 추가된 단면과 동일한 현상이나, 제6 실시예와는 달리 제5 실시예는 일체로 형성됨에 유의하여야 할 것이다.
제5 실시예의 구성 및 시뮬레이션 결과
도 7은 본 개시의 제5 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 7의 (a)는 제5 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다. 도 7의 (b)는 제5 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Bx 및 By의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 도 7의 (c)는 제5 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Az의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 제5 실시예에 따른 자석조립체의 단면의 형상은 제2 실시예에 따른 자석조립체의 외측자석(220)의 형상에서 차이점이 있다. 구체적으로, 제5 실시예에 따른 외측자석(520)은 외측면으로부터 돌출된 돌기가 외측자석(520)과 일체로 형성되어 있다. 이때, 돌기의 폭은 1.9mm 이다. 구체적으로, 내측자석(510) 폭은 14mm, 외측자석(520)의 폭은 9.9mm, 내측자석(510)의 외측면과 외측자석(520)의 내측면 사이의 거리는 6mm이고, 자석고정부(530)의 총 길이는 42 mm이다.
도 7의 (b)를 참조하면, 제5 실시예에 따른 Bx의 최대값은 410 G, By의 절대값의 최대값은 418 G이다. 도 7의 (c)를 참조하면, 제4 실시예에 따른 Az의 최대값은 200 G이다.
즉, 비교실시예에 따른 자석조립체 및 제5 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 크기를 비교하면 다음 [표 5]와 같다. [표 5]를 참조하면, 제5 실시예에 따른 자석조립체가, 비교실시예에 따른 자석조립체보다 x 및 y 방향에서 자기장이 개선된 것을 확인할 수 있다.
| 비교실시예 | 제5 실시예 | |
| Bx | 380 G | 410 G |
| By | -420 G | 418 G |
| Az | 460 G | 200 G |
제6 실시예의 구성 및 시뮬레이션 결과
도 8은 본 개시의 제6 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 8의 (a)는 제6 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다. 도 8의 (b)는 제6 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Bx 및 By의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 도 8의 (c)는 제6 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Az의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 제6 실시예에 따른 자석조립체의 단면의 형상은 제5 실시예에 따른 자석조립체의 외측자석(220)의 형상에서 차이점이 있다. 구체적으로, 제6 실시예에 따른 외측자석(620)은 제5 실시예에 따른 외측자석(620)의 일체로 형성된 돌기부분이, 분리되어 부착된 별도의 자석이라는 점이다. 이하에서, 해당 자석을 제1 보조자석(640)이라고 지칭한다. 제1 보조자석(640)의 폭은 1.9mm 이다. 한편, 외측자석(620) 및 제1 보조자석(640)의 형상을 제외하면, 제6 실시예에 따른 자석조립체는, 제5 실시예에 따른 자석조립체와 그 구성 및 형상이 동일한바, 이에 관한 설명은 생략한다.
제1 보조자석(640)은 외측자석(620)의 외측면의 적어도 부를 둘러싸도록 형성된다. 이때, 제1 보조자석(640)은 외측자석(620)의 외주면을 전부 둘러싸도록 레이스트랙 형상일 수 있으며, 외측자석(620)의 외측면의 일부만 둘러쌀 수도 있으며, 이는, 스퍼터링 장치의 목표 스펙에 따라 상이해질 수 있다.
제1 보조자석(640)은 자석고정부(630)에 형성된 홈에 배치되며, 자석고정부(630)의 하면으로부터 제1 보조자석(640)까지의 거리는 자석고정부(630)의 하면으로부터 외측자석(620)의 하면까지의 거리보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다.
제1 보조자석(640)은 상방을 향해 S극이 배치된다. 다시 말해, 왼쪽에서부터 상방을 향해 S-N-S-N-S극의 순서로 배치되는 것을 알 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 제5 실시예에 따른 Bx의 최대값은 410 G, By의 절대값의 최대값은 420 G이다. 도 7의 (c)를 참조하면, 제5 실시예에 따른 Az의 최대값은 510 G이다.
즉, 비교실시예에 따른 자석조립체 및 제6 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 크기를 비교하면 다음 [표 6]와 같다. [표 6]를 참조하면, 제6 실시예에 따른 자석조립체가, 비교실시예에 따른 자석조립체보다 x, y 및 z 방향에서 자기장이 개선된 것을 확인할 수 있다.
| 비교실시예 | 제6 실시예 | |
| Bx | 380 G | 410 G |
| By | -420 G | 420 G |
| Az | 460 G | 510 G |
제7 실시예의 구성 및 시뮬레이션 결과
도 9는 본 개시의 제7 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성 및 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 9의 (a)는 제7 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다. 도 9의 (b)는 제7 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Bx 및 By의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 도 9의 (c)는 제7 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 Az의 값을 측정한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 제7 실시예에 따른 자석조립체의 단면의 형상은 제6 실시예에 따른 자석조립체와 제2 보조자석(750)이 추가된 점에서 차이점이 있다.
제2 보조자석(750)은 제1 보조자석(740)의 외측면에 부착된다. 이때, 자석고정부(730)의 하면으로부터 제2 보조자석(750)의 하면까지의 거리는, 자석고정부(730)의 하면으로부터 제1 보조자석(740)의 하면까지의 거리보다 짧게 형성된다.
제2 보조자석(750)이 배치됨에 따라 자석고정부(730)의 폭은, 제2 보조자석(750)의 폭만큼 더 연장된다. 이때, 제2 보조자석(750)의 폭은 각각 1.9mm 씩인 것이 바람직하다.
도 9의 (b)를 참조하면, 제7 실시예에 따른 Bx의 최대값은 430 G, By의 절대값의 최대값은 490 G이다. 도 9의 (c)를 참조하면, 제7 실시예에 따른 Az의 최대값은 600 G이다.
즉, 비교실시예에 따른 자석조립체 및 제7 실시예에 따른 자석조립체에 의해 형성되는 자기장의 크기를 비교하면 다음 [표 7]와 같다. [표 7]를 참조하면, 제7 실시예에 따른 자석조립체가, 비교실시예에 따른 자석조립체보다 x, y 및 z 방향에서 자기장이 개선된 것을 확인할 수 있다.
| 비교실시예 | 제5 실시예 | |
| Bx | 380 G | 430 G |
| By | -420 G | 490 G |
| Az | 460 G | 600 G |
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10,110,210,310,410,510,610,710: 내측자석
20,120,220,320,420,520,620,720: 외측자석
30,130,230,330,430,530,630,730: 자석고정부
640,740: 제1 보조자석
750: 제2 보조자석
20,120,220,320,420,520,620,720: 외측자석
30,130,230,330,430,530,630,730: 자석고정부
640,740: 제1 보조자석
750: 제2 보조자석
Claims (5)
- 타겟(1);
내측자석(110,210,310,410);
상기 내측자석(110,210,310,410)을 감싸도록 구성되며 상기 내측자석(110,210,310,410)의 양측면으로부터 2mm의 길이만큼 이격된 외측자석(120,220,320,420);
상기 내측자석(110,210,310,410) 및 상기 외측자석(120,220,320,420)이 배치되는 자석고정부(130,230,330,430)를 포함하되,
상기 내측자석(110,210,310,410)의 단면의 폭은 4mm인,
스퍼터링 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 내측자석(110,210)의 단면의 형상은 마주보는 두 쌍의 변이 평행하는 육각형이고,
상기 외측자석(120,220)의 단면의 형상은 내측면 및 외측면이 평행하는 사다리꼴인,
스퍼터링 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 내측자석(310)의 단면의 형상은 마주보는 두 쌍의 변이 평행하는 육각형이고,
상기 외측자석(320)의 단면의 형상은 상면, 하면, 내측면, 외측면 및 빗면을 포함하는 오각형으로 형성되되, 상기 상면 및 상기 하면이 평행하고, 상기 내측면 및 상기 외측면이 평행하며, 상기 빗면과 상기 상면이 이루는 내각의 각도는 135도인,
스퍼터링 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 내측자석(410)의 단면의 형상은 마주보는 두 쌍의 변이 평행하는 육각형이고,
상기 외측자석(420)의 단면의 형상은 하면, 내측면, 외측면, 내측빗면 및 외측빗면을 포함하는 오각형으로 형성되되, 상기 내측면 및 상기 외측면이 평행하며, 상기 내측빗면과 상기 외측빗면이 이루는 내각의 각도는 60도인,
스퍼터링 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 내측자석(110,210,310,410)과 상기 외측자석(120,220,320,420)은 서로 상이한 자극을 갖는,
스퍼터링 장치.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| KR1020220046420A KR20230055932A (ko) | 2021-10-19 | 2022-04-14 | 스퍼터링 장치 |
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- 2022-04-14 KR KR1020220046419A patent/KR20230055931A/ko not_active Application Discontinuation
- 2022-04-14 KR KR1020220046420A patent/KR20230055932A/ko not_active Application Discontinuation
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