KR100812358B1 - Material deposition method using plasma focus apparatus and plasma focus-rf sputtering composite apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 및 도 1b는 플라즈마 포커스 원리를 나타내는 모식도,1A and 1B are schematic diagrams showing a plasma focus principle;
도 2는 플라즈마 포커스 장치의 회로도,2 is a circuit diagram of a plasma focus device,
도 3은 본 발명에서 사용하는 소형 플라즈마 포커스 장치의 전극 부분의 모습을 나타낸 단면도,3 is a cross-sectional view showing the state of the electrode portion of the compact plasma focusing apparatus used in the present invention,
도 4는 실제 전극 부분 모습을 나타낸 사진,4 is a photograph showing the actual electrode portion,
도 5는 공정 압력에 따른 플라즈마 포커스 거동의 전류-시간 곡선,5 is a current-time curve of plasma focus behavior according to process pressure,
도 6은 공정 압력 변화에 따른 핀치 시간의 변화를 나타낸 그래프,6 is a graph showing a change in pinch time according to a change in process pressure;
도 7은 공정 압력 변화에 따른 핀치 시간, 전류 및 dI/dt 크기를 나타낸 그래프,7 is a graph showing the pinch time, current and dI / dt size according to process pressure change;
도 8은 공정 압력 변화에 따른 크롬 물질 증착 시편의 Auger Electron Spectroscopy(AES) depth profile 분석 결과를 나타낸 곡선,8 is a curve showing the results of Auger Electron Spectroscopy (AES) depth profile analysis of the chromium material deposition specimens according to the process pressure change,
도 9는 하나의 챔버 내에 플라즈마 포커스 장치와 RF 스퍼터링 장치를 동시에 구비한 모습을 나타낸 개략도,9 is a schematic view showing a state in which a plasma focusing apparatus and an RF sputtering apparatus are simultaneously provided in one chamber;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 포커스-RF 스퍼터링 복합 장 치에서 사용하는 1:1 변압기를 나타낸 사진,10 is a photograph showing a 1: 1 transformer used in a plasma focus-RF sputtering composite device according to an embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 포커스-RF 스퍼터링 복합 장치 중 플라즈마 포커스 장치의 일부를 절연시키는 모습을 나타낸 사진이다.FIG. 11 is a photograph showing a state of insulating a part of the plasma focus apparatus among the plasma focus-RF sputtering composite apparatus according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1: 전극 지지 플랜지 2; 외부 전극1:
3: 내부 전극 4: 결합 부재3: internal electrode 4: coupling member
5: 타겟 10: 절연체5: target 10: insulator
본 발명은 플라즈마 포커스 장치를 사용하여 금속 물질이나 다성분 산화물을 증착하거나 도핑시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of depositing or doping a metal material or multicomponent oxide using a plasma focus device.
종래에는 다성분 산화물 박막을 형성하기 위해 RF 스퍼터링(sputtering) 장치나, 펄스 레이저 어블레이션 장치를 주로 사용하였다. 그러나, RF 스퍼터링 장치를 사용하는 경우, 원소별 스퍼터 일드(yield)의 차이에 의한 다성분 산화물 박막의 화학 양론이 변하는 단점이 있다. Conventionally, an RF sputtering apparatus or a pulse laser ablation apparatus is mainly used to form a multicomponent oxide thin film. However, when using the RF sputtering device, there is a disadvantage in that the stoichiometry of the multi-component oxide thin film is changed by the difference in the sputter yield for each element.
한편, 펄스 레이저 어블레이션 장치를 사용하는 경우, 화학 양론은 유지되지만, 외부로부터 펄스 레이저를 인가하여 박막을 증착하므로, 대면적화, 동시 도핑 등의 새로운 시도에는 어려움이 있었다. On the other hand, in the case of using a pulse laser ablation apparatus, the stoichiometry is maintained, but since a thin film is deposited by applying a pulse laser from the outside, new attempts such as large area and simultaneous doping have been difficult.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 플라즈마 포커스 장치를 사용한다. 내부 전극과 외부 전극 사이에 발생하는 플라즈마가 앞으로 이동하여 내부 전극의 앞 부분에 모이게 되어 큰 에너지를 발생시키므로, 이를 사용하여 기판에 물질을 증착할 수 있다. 고에너지를 사용한 순간적인 물질의 이동으로서, 화학 양론 유지에 큰 장점이 있고, 이 기술을 사용하여 물질을 도핑할 때에 단위 샷(shot)의 양을 고려한 횟수 조절로 도핑 양을 조절할 수 있는 장점이 있다. In order to solve this problem, a plasma focusing device is used. Plasma generated between the inner electrode and the outer electrode is moved forward to collect in the front portion of the inner electrode to generate a large energy, it can be used to deposit the material on the substrate. Momentary material movement using high energy, which has a big advantage in maintaining stoichiometry, and when doping a material using this technique, it is possible to control the amount of doping by controlling the number of times considering the amount of unit shots. have.
기존의 플라즈마 포커스 장치는 주로 대형의 핵 융합 장치로서 그 충진 기체로는 수소 가스를 사용하였다. 그러나, 박막을 증착하는 데에 충진 기체로 수소 가스를 사용하는 것은 곤란하다.The existing plasma focusing apparatus is mainly a large-scale nuclear fusion apparatus using hydrogen gas as its filling gas. However, it is difficult to use hydrogen gas as the fill gas for depositing thin films.
한편, 충진 기체로서 Ne 가스를 사용하거나[L.Y.Soh, Nanyang Tech Univ. Singapore, IEEE Transaction on Plasma Science, 32(2) 2004 p.448], Ar 가스를 사용한 예[R.Gupta, Univ. Illinois, Chicago, U.S.A., J.Phys.D: Appl.Phys. 37 2004, p.1091]가 보고되고 있다.Meanwhile, Ne gas is used as the filling gas [L.Y. Soh, Nanyang Tech Univ. Singapore, IEEE Transaction on Plasma Science, 32 (2) 2004 p.448], examples using Ar gas [R. Gupta, Univ. Illinois, Chicago, U.S.A., J. Phys. D: Appl. Phys. 37 2004, p.1091.
그러나, 플라즈마 포커스 장치의 충진 기체로 Ar과 O2의 혼합 가스를 사용한 경우는 보고된 바 없으며, Ar과 O2의 혼합 가스 분위기하에서 박막을 증착할 때 어떠한 공정 조건에서 플라즈마 핀치 효과가 발생하는지도 알려진 바가 없다. However, no case has been reported of using a mixed gas of Ar and O 2 as the filling gas of the plasma focusing apparatus. Also, in what process conditions the plasma pinch effect occurs when the thin film is deposited in the mixed gas atmosphere of Ar and O 2 . None known.
따라서, 충진 기체로 Ar과 O2의 혼합 가스를 사용하는 RF 스퍼터링 장치와, 충진 기체로 Ne 가스나 Ar 가스만을 사용하는 기존의 플라즈마 포커스 장치는 동시에 사용이 불가능하여 각각 단독으로의 사용만 가능하였다. Therefore, the RF sputtering apparatus using a mixed gas of Ar and O 2 as the filling gas, and the conventional plasma focusing apparatus using only Ne gas or Ar gas as the filling gas cannot be used at the same time, so each can be used alone. .
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, Ar과 O2의 혼합 가스 분위기하에서 플라즈마 핀치 효과를 나타내는 공정 변수 영역을 도출하고, Ar과 O2의 혼합 가스 분위기하에서 RF 스퍼터링 장치와 플라즈마 포커스 장치를 동시에 사용함으로써 다성분 산화물 박막을 증착하거나 산화물 박막 형성 시 금속 이온을 동시 도핑하는 데 그 목적이 있다.The present invention, Ar and O RF sputtering apparatus and a plasma focus under the under the second mixed gas atmosphere of the draw process variable regions showing the plasma pinch effect, and a mixed gas atmosphere of Ar and O 2 device serves to solve the above By simultaneously using the multi-component oxide thin film is deposited or the simultaneous doping of metal ions when forming the oxide thin film.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, In order to achieve this object, the present invention,
전단에 타겟과의 결합을 위한 결합 부재가 설치된 내부 전극과, 상기 내부 전극과 절연되도록 상기 내부 전극 주위에 동축(同軸)으로 설치된 외부 전극과, 플라즈마 핀치 효과에 의해 타겟으로부터 분리된 물질이 증착되는 기판을 지지하는 기판지지대를 포함하여 이루어진 플라즈마 포커스 장치를 사용하여, 상기 내부 전극과 외부 전극 사이에 Ar과 O2의 혼합 가스를 유입하여 기판에 물질을 증착하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 포커스 장치를 사용한 물질 증착 방법을 제공한다.An internal electrode provided with a coupling member for coupling with a target at a front end, an external electrode provided coaxially around the internal electrode so as to be insulated from the internal electrode, and a material separated from the target by a plasma pinch effect; Using a plasma focusing device comprising a substrate support for supporting a substrate, using a plasma focusing device characterized in that the mixed gas of Ar and O 2 is introduced between the inner electrode and the outer electrode to deposit a material on the substrate A material deposition method is provided.
이때, 상기 혼합 가스를 이루는 Ar과 O2의 혼합비는 30%:70% ∼ 70%:30%인 것이 바람직하고, 상기 물질 증착 시 공정 압력은 800∼2000 mTorr인 것이 바람직하다.In this case, the mixing ratio of Ar and O 2 constituting the mixed gas is preferably 30%: 70% to 70%: 30%, the process pressure during the material deposition is preferably 800 to 2000 mTorr.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, In addition, the present invention to achieve the above object,
Ar과 O2의 혼합 가스 분위기하에서, RF 스퍼터링 장치를 사용한 물질 A의 증 착 중에 플라즈마 포커스 장치를 사용한 물질 B의 증착이 단속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 포커스 장치를 사용한 물질 증착 방법을 제공한다.Provided is a material deposition method using a plasma focus device, characterized in that deposition of material B using a plasma focus device is intermittently performed during deposition of material A using an RF sputtering device under a mixed gas atmosphere of Ar and O 2 .
이때, 상기 물질 A는 산화물이고, 상기 물질 B는 금속 물질이거나 혹은 상기 물질 A와 다른 성분의 산화물일 수 있다.In this case, the material A is an oxide, the material B may be a metal material or an oxide of a component different from the material A.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,On the other hand, the present invention to achieve the above object,
반응 챔버와, 상기 반응 챔버에 장착되는 플라즈마 포커스 장치 및 RF 스퍼터링 장치와, 상기 반응 챔버 내로 가스를 유입하는 가스유입구와, 상기 반응 챔버 내에 설치되며 상기 플라즈마 포커스 장치 및 RF 스퍼터링 장치에 의해 물질 증착이 이루어지는 기판을 지지하는 기판지지대를 포함하는 플라즈마 포커스-RF 스퍼터링 복합 장치를 제공한다.The deposition of the material by the plasma focusing device and the RF sputtering device mounted in the reaction chamber, the gas inlet for introducing gas into the reaction chamber, and the plasma focusing device and the RF sputtering device Provided is a plasma focus-RF sputtering composite device including a substrate support for supporting a substrate.
이때, 상기 플라즈마 포커스 장치와 상기 RF 스퍼터링 장치 간의 상호 간섭을 방지하는 1:1 변압기를 더 포함하는 것이 바람직하며, 또한 상기 플라즈마 포커스 장치에서 플라즈마 포커스 현상시 발생한 전류가 방출되는 경로 상에 절연체를 위치시키는 것이 바람직하다.In this case, the plasma focusing apparatus and the RF sputtering apparatus may further include a 1: 1 transformer to prevent mutual interference, and the insulator is positioned on a path through which a current generated during plasma focus development is emitted in the plasma focusing apparatus. It is preferable to make it.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 플라즈마 포커스 장치를 사용한 물질 증착 방법에 관한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명에서 사용되는 용어인 증착은 도핑의 개념을 포함하여 사용되어 진다.Hereinafter, embodiments of a material deposition method using a plasma focusing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Deposition, the term used in the present invention, is used to include the concept of doping.
도 1a 및 도 1b는 플라즈마 포커스의 원리를 나타낸다. 1A and 1B illustrate the principle of plasma focus.
도 1a를 참조하면, 커패시터 뱅크에 축적된 에너지가 외부 전극에 순간적으로 인가되면, 내부 전극과 외부 전극 사이에 플라즈마가 발생하여 전방으로(도면상 우측으로) 밀려나게 된다. 이러한 플라즈마가 시스(sheath) 끝 부분에 오게 되면, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 내부 전극의 앞 부분에서 플라즈마 핀치 효과가 발생하여, 내부 전극 앞 부분에 에너지가 모이게 된다. 이 에너지 중 일부가 내부 전극의 전면부를 때리게 되고, 이리하여 내부 전극의 전면부 물질이 방출되어 반대편에 위치한 기판에 증착되게 된다. Referring to FIG. 1A, when energy accumulated in a capacitor bank is instantaneously applied to an external electrode, plasma is generated between the internal electrode and the external electrode and pushed forward (to the right in the drawing). When this plasma comes to the sheath end, as shown in Figure 1b, the plasma pinch effect occurs in the front of the inner electrode, the energy is collected in front of the inner electrode. Some of this energy hits the front side of the inner electrode, causing the front side material of the inner electrode to be released and deposited on the opposite substrate.
도 2는 플라즈마 포커스 장치의 전체 구성 회로도이다. 12mA, 13kV 정도의 직류 발생기(전원공급부)에서 전류가 캐패시터 뱅크로 모이게 된다. 일정 수준의 에너지가 모이게 되면, 상부에 설치된 쥬도 스파크 갭(pseudo-spark gap)에서 아크가 발생하고, 이를 통해 플라즈마 포커스 전극으로 고압의 전류가 흐르게 된다. 이 공정을 위해, 다양한 안전 장치가 필요하고, 고전압 충·방전 중에 발생할 수 있는 전기적 쇼크를 막는 제반 안전 장치가 필요하다. 2 is an overall configuration circuit diagram of the plasma focusing apparatus. In a DC generator (power supply) of 12mA, 13kV, current is collected in the capacitor bank. When a certain level of energy is collected, an arc occurs in the pseudo-spark gap, which is installed at the top, and a high voltage current flows through the plasma focus electrode. For this process, various safety devices are required, and safety devices are required to prevent electric shocks that may occur during high voltage charging and discharging.
도 3은 본 발명에서 사용하는 플라즈마 포커스 장치의 전극 부분 모습을 나타낸 단면도이고, 도 4는 실제 전극 부분 모습을 나타낸 사진이다. 3 is a cross-sectional view showing the electrode portion of the plasma focusing apparatus used in the present invention, Figure 4 is a photograph showing the actual electrode portion.
도 3을 참조하면, 판상의 전극 지지 플랜지(1)의 중앙부에 통공이 형성되어 있고, 내부 전극(3)이 상기 통공을 관통하여 설치된다. 여기서, 내부 전극(3)으로 구리 재질의 봉을 사용할 수 있다. 내부 전극(3)의 전단에는 타겟(5)과의 결합을 위한 결합 부재(4)가 설치되어 있다. 플라즈마 포커스 공정 중에 발생하는 강한 플라즈마의 이동에 의한 타겟의 박리를 막기 위해, 구리 디스크 내부에 나사를 사용하여 내부 전극과 강하게 결합시킨다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 여러 개의 외부 전극(2)이 전극 지지 플랜지(1)의 일면에 내부 전극(3)을 중심으로 하여 설치된다. 각 외부 전극(2)은 내부 전극(3)과 동축(同軸)으로 설치되며, 외부 전극(2)으로 스테인리스 스틸 봉을 사용할 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 외부 전극(3)은 전극 지지 플랜지(1)와 통전되므로, 내부 전극(3)의 외면을 세라믹스 절연체(10)가 감싸도록 하여, 외부 전극(2)과 내부 전극(3) 사이를 절연한다. 내부 전극(3)에 고전압을 인가하면, 외부 전극(2) 배열과의 사이에 발생한 플라즈마가 전면부로 핀치되어 플라즈마 포커스 현상이 발생하고, 그 중 일부의 에너지 빔이 내부 전극(3)의 전단에 결합된 타겟(5)을 때려 타겟(5)으로부터 분리된 물질이 기판지지대(미도시)에 의해 지지되는 기판에 증착 또는 도핑된다. Referring to Fig. 3, a through hole is formed in the central portion of the plate-shaped
플라즈마 포커스 현상을 발생시키기 위해 진공 챔버 내의 Ar/O2=50%/50% 혼합 가스의 분압을 변화시켜 도 5와 같이 전류-시간 특성을 관찰하였다. 800 mTorr 이상부터 2000 mTorr까지의 분압에서 양질의 핀치 효과를 관찰할 수 있다. 다만, 본 발명의 내용은 상기 혼합 가스의 비에 한정되지 않고, Ar과 O2의 혼합비가 30%:70%∼70%:30% 범위 내이면 족하다. 여기서, 혼합비는 일종의 분당 부피비(standard cubic centimeter per minute)로 표시하였다.In order to generate a plasma focus phenomenon, the partial pressure of Ar / O 2 = 50% / 50% mixed gas in the vacuum chamber was changed to observe the current-time characteristic as shown in FIG. 5. Good pinch effects can be observed at partial pressures from 800 mTorr to 2000 mTorr. However, the teachings of the present invention is not limited to the ratio of the mixed gas, Ar and O 2 in a mixing ratio of 30%: 30% is enough is within the range 70-70%. Here, the mixing ratio is expressed as a kind of standard cubic centimeter per minute.
각각의 분압에 따른 플라즈마 포커스 10 shots 후의 증착 형태를 아래의 표 1에 정리하였다. The deposition patterns after 10 shots of plasma focus according to respective partial pressures are summarized in Table 1 below.
공정 압력이 증가함에 따라, 증착 두께는 얇아지는 경향을 보인다. 이러한 내용을 도 6과 같이 요약할 수 있다. 10kV 정도의 차징(charging) 전압에 의해 방전이 일어날 경우, 공정 압력이 증가함에 따라, 핀치가 발생하기 시작하는 시간은 1.2 마이크로 초에서 3.6 마이크로 초까지 느려진다. 큰 핀치가 발생하는 압력 영역은 800~2000 mTorr 영역, 더 바람직하게는 800~1000 mTorr 영역이다. As the process pressure increases, the deposition thickness tends to be thinner. This can be summarized as shown in FIG. When discharge occurs with a charging voltage on the order of 10 kV, as the process pressure increases, the time at which pinching begins to occur is slowed from 1.2 microseconds to 3.6 microseconds. The pressure region in which a large pinch occurs is 800-2000 mTorr region, more preferably 800-1000 mTorr region.
공정 압력에 따른 핀치 효과 및 전류 시간-곡선의 핀치 피크의 크기와의 관계를 도 7에 나타내었다. 이상적인 핀치 발생의 조건을 분석하였다. The relationship between the pinch effect according to the process pressure and the magnitude of the pinch peak of the current time-curve is shown in FIG. 7. The conditions of ideal pinch generation were analyzed.
크롬 타겟을 사용한 물질 증착 후의 AES depth profile 분석 결과는 도 8과 같다. 10 shots 결과, 공정 압력이 낮은 경우 증착 두께가 두껍다. 크롬 성분이 증착 층에 분포되었으며, 특징적으로 실리콘 내부에 크롬 성분이 주입(implantation)되는 현상을 관찰하였다. 이러한 현상은 강한 에너지에 의한 물질 방출에 기인한 것으로 사료된다.AES depth profile analysis results after material deposition using a chromium target are shown in FIG. 8. As a result of 10 shots, the deposition thickness is high at low process pressures. The chromium component was distributed in the deposition layer, and the phenomenon in which the chromium component was implanted into the silicon was observed. This phenomenon is believed to be due to the release of material by strong energy.
이상의 결과로부터 Ar과 O2의 혼합 분위기하에서도 양질의 핀치 효과를 얻을 수 있고, 이에 따른 에너지 빔이 내부 전극의 전단에 결합된 타겟을 때려줌으로써 기판에 타겟으로부터 분리된 물질을 증착 또는 도핑시킬 수 있음을 알 수 있다. 따라서, Ar과 O2의 혼합 분위기하에서 물질을 증착하는 기존의 RF 스퍼터링 장치와, 플라즈마 포커스 장치를 동시에 사용할 수 있게 되었다.From the above results, a good pinch effect can be obtained even under a mixed atmosphere of Ar and O 2 , and the energy beam hits the target coupled to the front end of the internal electrode, thereby depositing or doping a material separated from the target on the substrate. It can be seen that. Thus, it was able to use a conventional RF sputtering apparatus, a plasma focus device for depositing material under a mixed atmosphere of Ar and O 2 at the same time.
도 9는 하나의 챔버 내에 플라즈마 포커스 장치와 RF 스퍼터링 장치를 동시에 구비한 모습을 나타낸 개략도이다. 9 is a schematic view showing a plasma focusing apparatus and an RF sputtering apparatus simultaneously provided in one chamber.
도 9를 참조하면, 본 발명의 플라즈마 포커스-RF 스퍼터링 복합 장치는 반응 챔버와, 상기 반응 챔버에 장착되는 플라즈마 포커스 장치 및 RF 스퍼터링 장치와, 상기 반응 챔버 내로 가스를 유입하는 가스유입구와, 상기 반응 챔버 내에 설치되며 상기 플라즈마 포커스 장치 및 RF 스퍼터링 장치에 의해 물질 증착이 이루어지는 기판을 지지하는 기판지지대를 포함한다. 여기서, 상기 가스유입구로 유입되는 가스는 Ar과 O2의 혼합 가스일 수 있는데, Ar과 O2의 혼합비는 30%:70% ∼ 70%:30% 범위가 적당하다. Referring to FIG. 9, the plasma focus-RF sputtering composite apparatus of the present invention includes a reaction chamber, a plasma focusing apparatus and an RF sputtering apparatus mounted on the reaction chamber, a gas inlet for introducing gas into the reaction chamber, and the reaction. And a substrate support installed in the chamber and supporting a substrate on which material deposition is performed by the plasma focus device and the RF sputtering device. Here, the gas flowing into the gas inlet may be a mixed gas of Ar and O 2, the mixing ratio of the Ar and O 2 is 30%: 70% ~ 70%: 30% range is suitable.
이러한 플라즈마 포커스-RF 스퍼터링 복합 장치를 이용하면, Ar과 O2의 혼합 가스 분위기하에서, RF 스퍼터링 장치를 사용한 물질 A의 증착 중에 플라즈마 포커스 장치를 사용한 물질 B의 증착이 단속적으로 이루어지도록 할 수 있다. 여기서, 물질 A는 산화물이고, 물질 B는 금속 물질이거나 혹은 물질 A와 다른 성분의 산화물일 수 있다. Using such a plasma focus-RF sputtering composite device, it is possible to intermittently deposit the material B using the plasma focus device during the deposition of material A using the RF sputtering device in a mixed gas atmosphere of Ar and O 2 . Here, material A is an oxide and material B may be a metal material or an oxide of a component different from material A.
예컨대, RF 스퍼터링 장치를 이용하여 연속적으로 기판에 산화물을 증착함과 동시에, 플라즈마 포커스 장치를 이용하여 순간적인 고에너지로 50 나노 초 정도의 짧은 시간 동안 금속 물질을 도핑한다. 이에 따라, 기판에 증착된 금속 산화물 박막은 위치에 따른 농도 구배가 없이 균일한 조성을 갖게 된다. For example, while continuously depositing oxide on a substrate using an RF sputtering device, a plasma focusing device is used to dope a metal material for a short time, such as 50 nanoseconds, at an instantaneous high energy. Accordingly, the metal oxide thin film deposited on the substrate has a uniform composition without a concentration gradient depending on the position.
또는, RF 스퍼터링 장치를 이용하여 연속적으로 기판에 산화물을 증착함과 동시에, 플라즈마 포커스 장치를 이용하여 짧은 시간 동안 다른 산화물을 도핑함으로써, 농도 구배 없이 균일한 조성의 다성분 산화물 박막을 얻을 수 있다. Alternatively, by depositing an oxide on a substrate continuously using an RF sputtering device and doping another oxide for a short time using a plasma focusing device, a multicomponent oxide thin film having a uniform composition can be obtained without a concentration gradient.
플라즈마 포커스 장치를 이용한 금속 또는 산화물 증착 방식은 캐패시터 뱅크에 축적된 고에너지 전류가 일정 양을 넘어서면 쥬도 스파크 갭에서 방전이 일어나면서 플라즈마 포커스의 내부 전극으로 일순간에 흐르게 되는 방식이므로, shot의 양을 고려한 횟수 조절로 도핑 양을 조절하기가 용이하다. In the metal or oxide deposition method using the plasma focusing device, when the high energy current accumulated in the capacitor bank exceeds a certain amount, the discharge occurs in the spark spark gap and flows to the internal electrode of the plasma focus at once. It is easy to control the amount of doping by controlling the number of times considered.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 포커스-RF 스퍼터링 복합 장치에서 사용하는 1:1 변압기를 나타낸 사진이다. 플라즈마 포커스 장치는 RF 스퍼터링 장치와 진공 측정 장비 등과의 상호 간섭을 방지하고, 플라즈마 포커스 현상시 발생하는 간접 역류 현상을 막기 위해, 도 10에 나타낸 바와 같이, 1:1 변압기를 사용하여 역 전류를 방지할 수 있다.10 is a photograph showing a 1: 1 transformer used in the plasma focus-RF sputtering composite device according to an embodiment of the present invention. The plasma focusing apparatus prevents reverse current by using a 1: 1 transformer, as shown in FIG. 10, to prevent mutual interference between the RF sputtering apparatus and the vacuum measuring apparatus and to prevent indirect backflow occurring during the plasma focusing phenomenon. can do.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 포커스-RF 스퍼터링 복합 장치 중 플라즈마 포커스 장치의 일부를 절연시키는 모습을 나타낸 사진이다. 플라즈마 포커스 현상시에 발생하는 고전압, 고전류의 흐름은 접지를 통해 방출되어야 하지만, 실제로는 순간적으로 진공 장비에 부착된 전자 기기에 기능 장애를 초래한다. 이를 방지하기 위해, 플라즈마 포커스 장치에서 플라즈마 포커스 현상시 발생한 전류가 방출되는 경로 상에 폴리머 절연체를 위치시킴으로써, 진공 장비 본체와 측정 전자 기기를 전기적으로 분리시킨다(도 11의 파란색 부분이 절연체임). FIG. 11 is a photograph showing a state of insulating a part of the plasma focus apparatus among the plasma focus-RF sputtering composite apparatus according to an embodiment of the present invention. The high voltage, high current flow that occurs during the plasma focus phenomenon must be discharged through the ground, but in reality it causes a malfunction in electronic devices attached to the vacuum equipment. To prevent this, by placing the polymer insulator on the path through which the current generated during the plasma focus development in the plasma focus device is discharged, the vacuum equipment main body and the measurement electronics are electrically separated (the blue part in FIG. 11 is the insulator).
즉, 플라즈마 포커스 현상시 발생하는 고전압, 고전류의 흐름에 의해 다른 장치들을 보호하기 위해, 전원을 분리하여 전원(콘센트)으로부터의 역류를 방지하기 위한 것이 1:1 변압기이고, 접지가 되어 있는 플라즈마 포커스 전극과 분리하여 접지로부터의 역류를 방지하기 위한 것이 절연체이다.In other words, in order to protect other devices by the flow of high voltage and high current generated during the plasma focus phenomenon, the one-to-one transformer is to prevent backflow from the power supply by disconnecting the power supply and the plasma focus is grounded. It is an insulator that is separated from the electrode to prevent backflow from ground.
본 발명은 도시된 실시예를 중심으로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 할 수 있는 다양한 변형 및 균등한 타 실시예를 포괄할 수 있음을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiments, it is merely exemplary, and the present invention may encompass various modifications and equivalent other embodiments that can be made by those skilled in the art. Will understand.
본 발명에 따른 플라즈마 포커스 장치는, 진공 챔버 내부에서 발생한 플라즈마 포커스로부터 고 에너지 소스가 내부 전극의 전면부에 부착된 금속이나 세라믹스 타겟에 직접 포커스되어 타겟 물질이 기판으로 이동하는 보다 간결한 구조로 되어 있다. The plasma focusing apparatus according to the present invention has a more compact structure in which a high energy source is directly focused on a metal or ceramics target attached to the front surface of the internal electrode from the plasma focus generated inside the vacuum chamber, and the target material moves to the substrate. .
본 발명에 의하면, 다성분 산화물 박막을 증착하거나 산화물 박막 형성 시 금속 이온을 동시에 도핑할 경우, 증착 막의 위치에 따른 농도 구배 없이 균일한 조성을 가질 수 있고, 단위 shot의 양을 고려한 횟수 조절로 도핑 양을 조절하기 용이하며, 화학 양론을 유지할 수 있다. According to the present invention, when depositing a multi-component oxide thin film or doping metal ions at the same time when forming the oxide thin film, it can have a uniform composition without a concentration gradient depending on the position of the deposited film, the amount of doping by adjusting the number of times considering the unit shot It is easy to control and maintain stoichiometry.
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| KR1020070014546A KR100812358B1 (en) | 2007-02-12 | 2007-02-12 | Material deposition method using plasma focus apparatus and plasma focus-rf sputtering composite apparatus |
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Citations (4)
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| US5075522A (en) | 1987-04-13 | 1991-12-24 | Vittorio Nardi | Plasma focus apparatus with field distortion elements |
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| US6815900B2 (en) | 2002-12-19 | 2004-11-09 | Xtreme Technologies Gbmh | Radiation source with high average EUV radiation output |
-
2007
- 2007-02-12 KR KR1020070014546A patent/KR100812358B1/en not_active IP Right Cessation
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