KR20200051947A

KR20200051947A - Sputtering apparatus

Info

Publication number: KR20200051947A
Application number: KR1020180134899A
Authority: KR
Inventors: 박완우; 이정락; 도재철; 최우진
Original assignee: 주식회사 아바코
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-05-14

Abstract

Disclosed is a sputtering apparatus capable of reducing the distance between a substrate and a target while achieving stable discharge and minimizing damage to the substrate. The sputtering apparatus includes a cylindrical tube, a substrate support portion, a pair of wave guides, a pair of microwave irradiation portions, and a magnet portion. In the cylindrical tube, a central axis is arranged in a Y-axis direction, and a target is attached to an outer circumferential surface. The substrate support portion is disposed spaced apart from the cylindrical tube in a Z-axis direction, and supports the substrate on an XY plane. The pair of wave guides are symmetrically disposed on opposite sides of the cylindrical tube. The pair of microwave irradiation units respectively irradiate a lower side of the cylindrical tube with microwaves transmitted through the pair of wave guides. The magnet portion is disposed inside the cylindrical tube to form a magnetic field in a space between the cylindrical tube and the substrate support portion. To this end, the magnet portion includes first and second magnet portions. The first magnet extends along the Y axis, a first pole is directed toward the substrate support portion, and a second pole with polarity opposite to the first pole is disposed toward the center of the cylindrical tube. The second magnet portion is disposed such that the angle of the second pole is widened toward the substrate support portion, with the first magnet therebetween. At this time, in the case of the sputtering apparatus according to the present invention, a connection line formed by connecting points where vertical components of magnetic force lines formed between the first magnet and the second magnet portions do not exist (Bz=0) is diverged.

Description

스퍼터링 장치{SPUTTERING APPARATUS}Sputtering device {SPUTTERING APPARATUS}

본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세히, ECR 플라즈마 스퍼터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering device, and more particularly, to an ECR plasma sputtering device.

스퍼터링 장치는 반도체 웨이퍼, LCD 패널 및 다른 표면과 같은 가공물 상에 박막(thin film)을 증착시키는데 광범위하게 사용된다. 스퍼터링은 물리적 증착법(PVD: Physical Vapor Deposition) 중의 하나로 널리 사용된다. 스퍼터링 작업에서, 알루미늄, 금, 구리 또는 탄탈륨과 같은 박막은 실리콘 웨이퍼 또는 다른 기판 상에 진공 증착된다.Sputtering devices are widely used to deposit thin films on workpieces such as semiconductor wafers, LCD panels and other surfaces. Sputtering is widely used as one of physical vapor deposition (PVD) methods. In the sputtering operation, thin films such as aluminum, gold, copper or tantalum are vacuum deposited on a silicon wafer or other substrate.

스퍼터링 방법은 스퍼터링 가스를 진공분위기로 이루어진 챔버 내로 주입하여 주입된 스퍼터링 가스가 이온화되어 해당 이온이 타겟 표면에 충돌하여 타겟 물질이 스퍼터되어 이 타겟물질이 기판에 코팅시키는 방법이다. 일반적으로 사용되는 스퍼터링 가스는 불활성 가스(inert gas)인 아르곤(Ar)을 사용한다. 일반적으로, 스퍼터링 장치는 타겟쪽을 음극(cathod)으로 한다. 전원을 인가하면 주입된 스퍼터링 가스(Ar)는 음극쪽에서 방출된 전자와 충돌하여 이온화되어 Ar+로 되고 이 이온화된 가스는 음극인 타겟쪽으로 끌려서 타겟과 충돌한다. 이때 Ar+은 타겟에 인가된 (-)전압 만큼의 에너지를 가지고 타겟 표면에 충격하며 타겟 표면을 충격(충돌)한 에너지 만큼 타겟을 구성하고 있는 원소들 간의 결합력을 끊고 타겟 물질이 기판으로 향하여 기판에 성막되게 된다. 타겟에서 떨어져 나온 입자는 플라즈마내의 전자나 Ar 입자와 충돌하여 산란되거나 또는 기판쪽으로 운동하여 증착된다. 특히 타겟과 기판과의 거리가 평균자유행정거리 이하일 때 타겟 입자는 다른 입자들과 충돌하지 않고 기판에 증착될 수 있다. 따라서 스퍼터링 시 기판과 타겟과의 거리는 중요한 인자(factor)가 된다. The sputtering method is a method in which a sputtering gas is injected into a chamber made of a vacuum atmosphere so that the injected sputtering gas is ionized so that the ions collide with the target surface and the target material is sputtered to coat the target material on the substrate. The commonly used sputtering gas is argon (Ar), which is an inert gas. In general, the sputtering device makes the target side a cathode. When power is applied, the injected sputtering gas (Ar) collides with electrons emitted from the cathode side to be ionized to Ar +, and this ionized gas is attracted to the target, which is the cathode, to collide with the target. At this time, Ar + has an energy equal to (-) voltage applied to the target, impacts the target surface, breaks the bonding force between elements constituting the target by the energy that impacts (collides) the target surface, and the target material is directed to the substrate. It becomes tabernacle. Particles falling off the target collide with electrons or Ar particles in the plasma and are scattered or deposited by movement toward the substrate. In particular, when the distance between the target and the substrate is less than the average free stroke distance, the target particles can be deposited on the substrate without colliding with other particles. Therefore, the distance between the substrate and the target during sputtering is an important factor.

한편, 발생된 플라즈마를 영구자석에서 발생되는 자속(flux)에 의해 집진하여 기판에 성막시키는 마그네트론 스퍼터링은 플라즈마를 균일하게 하여 균일한 박막을 제조할 수 있다. 그러나, 종래 마그네트론 스퍼터링 장치의 경우, 높은 방전 전압으로 인하여 고에너지 입자에 의해 기판 등에 데미지가 발생되는 문제점이 있다.On the other hand, magnetron sputtering, which collects the generated plasma by a flux generated from a permanent magnet and deposits it on a substrate, makes the plasma uniform, thereby producing a uniform thin film. However, in the case of a conventional magnetron sputtering apparatus, there is a problem in that damage is generated on a substrate or the like by high energy particles due to a high discharge voltage.

이를 개선하기 위해서, 종래 마그네트론 스퍼터링 장비에 마이크로웨이브 발생장치를 접목한 ECR (Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 스퍼터링 장치가 개발되었다. 이러한 ECR 플라즈마 스퍼터링 장치는 DC 전압 및 마이크로웨이브 파워 조절을 통해서 방전 전압 제어 및 고품질의 박막 제조가 가능하다.In order to improve this, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma sputtering device incorporating a microwave generator to a conventional magnetron sputtering device has been developed. The ECR plasma sputtering apparatus can control discharge voltage and manufacture high-quality thin films through DC voltage and microwave power control.

이때, 고밀도 플라즈마의 구현을 위해서 고가우스의 자석을 사용하는 경우, 일반적인 기판과 타겟의 거리 80~150mm에서 자기장이 기판에 영향을 미쳐, 기판이 플라즈마 영역으로 진입시 방전 전압이 상승하거나, 아킹(Arcing)이 발생등의 불안정한 방전이 나타나거나, 하지막(기판에 이미 증착되어 있는 박막, 하지막 위에 증착을 진행하게 됨)에 데미지가 발생되는 문제가 있다.At this time, when a high-gaussian magnet is used for the implementation of high-density plasma, the magnetic field affects the substrate at a distance of 80 to 150 mm from the target and the discharge voltage rises or arcs when the substrate enters the plasma region. ) There is a problem in that unstable discharge such as generation occurs, or damage is generated in the underlying film (a thin film already deposited on the substrate, and deposition proceeds on the underlying film).

방전 안정성을 확보하기 위해서는 기판과 타겟의 거리를 증가시켜야 하지만, 기판과 타겟의 거리를 증가시키는 경우 증착 속도가 감소되어 생산성이 저하되며, 박막 균일도가 저하되는 문제점이 발생된다.In order to secure the discharge stability, the distance between the substrate and the target must be increased, but when the distance between the substrate and the target is increased, the deposition rate is reduced, resulting in a decrease in productivity and a problem in that the thin film uniformity is lowered.

대한민국 공개특허 10-2015-0069073Republic of Korea Patent Publication 10-2015-0069073

그에 따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기판과 타겟의 거리를 감소시키면서도 안정적인 방전과 기판의 데미지를 최소화할 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a sputtering device capable of minimizing damage to the substrate and stable discharge while reducing the distance between the substrate and the target.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 스퍼터링 장치는, 원통형의 튜브, 기판 지지부, 한 쌍의 웨이브 가이드, 한 쌍의 마이크로웨이브 조사부 및 자석부를 포함한다. 상기 원통형의 튜브는, 중심축이 Y축 방향으로 배치되고, 외주면에 타겟이 부착된다. 상기 기판 지지부는 상기 원통형의 튜브와 Z축 방향으로 이격되어 배치되며, XY 평면에 기판을 지지한다. 상기 한 쌍의 웨이브 가이드는 상기 원통형의 튜브를 중심으로 서로 반대측에 대칭적으로 배치된다. 상기 한 쌍의 마이크로웨이브 조사부는 상기 한 쌍의 웨이브가이드를 통해서 전송되는 마이크로웨이브를 각각 상기 원통형의 튜브의 하측으로 조사한다. 상기 자석부는 상기 원통형의 튜브 내측에 배치되어, 상기 원통형의 튜브와 상기 기판 지지부 사이의 공간에 자기장을 형성한다. 이를 위해서, 상기 자석부는, 제1 자석 및 제2 자석부분을 포함한다. 상기 제1 자석은 Y축을 따라 연장되며, 제1 극이 상기 기판 지지부를 향하며, 상기 제1 극과 반대 극성의 제2 극이 상기 원통형의 튜브의 중심을 향하도록 배치된다. 상기 제2 자석 부분은 상기 제1 자석을 가운데 두고, 상기 제2 극이 상기 기판 지지부를 향하여 각도가 벌어지도록 배치된다. 이때, 본 발명에 의한 스퍼터링 장치의 경우, 상기 제1 자석과 제2 자석 부분 사이에 형성되는 자기력선들의 수직성분이 존재하지 않는(Bz=0) 지점들을 연결하여 형성되는 연결선은 발산한다.The sputtering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention for solving this problem includes a cylindrical tube, a substrate support, a pair of wave guides, a pair of microwave irradiation units, and a magnet unit. In the cylindrical tube, the central axis is arranged in the Y-axis direction, and a target is attached to the outer peripheral surface. The substrate support portion is disposed spaced apart from the cylindrical tube in the Z-axis direction, and supports the substrate in the XY plane. The pair of wave guides are symmetrically arranged on opposite sides of the cylindrical tube. The pair of microwave irradiation units irradiates microwaves transmitted through the pair of wave guides to the lower side of the cylindrical tube, respectively. The magnet portion is disposed inside the cylindrical tube to form a magnetic field in a space between the cylindrical tube and the substrate support. To this end, the magnet part includes a first magnet and a second magnet part. The first magnet extends along the Y-axis, the first pole is directed toward the substrate support, and the second pole of the opposite polarity to the first pole is disposed toward the center of the cylindrical tube. The second magnet portion is centered on the first magnet, and is disposed such that the second pole is widened toward the substrate support. At this time, in the case of the sputtering apparatus according to the present invention, the connecting line formed by connecting the points where the vertical component of the magnetic force lines formed between the first magnet and the second magnet part does not exist (Bz = 0) is divergent.

한편, 상기 연결선이 상기 타겟 표면으로부터 시작하는 시작점과 X축 방향으로 200mm 연결한 지점을 연결한 연결직선과, 상기 시작점으로부터 X축 방향으로 연장되는 선분과의 각도로 정의되는 플라즈마 발산각도는 15°내지 50°의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.On the other hand, the plasma divergence angle defined by the angle between the connecting line connecting the starting point starting from the target surface and the point connected by 200 mm in the X axis direction and the line segment extending in the X axis direction from the starting point is 15 ° It is preferably within the range of 50 °.

예컨대, 상기 연결선이 타겟 표면에서 시작되는 부분에서의 자기장의 세기는 1700G 내지 1900G 범위이다.For example, the intensity of the magnetic field at the portion where the connecting line starts at the target surface ranges from 1700G to 1900G.

보다 상세히, 상기 제1 자석의 세기는, 상기 제1 자석과 최근접의 타겟 표면 에서 1600G 내지 2200G의 범위이고, 상기 제2 자석의 세기는, 상기 제2 자석과 최근접의 타겟 표면에서 1000G 내지 1400G의 범위이며, 상기 연결선이 타겟 표면에서 시작되는 부분에서의 자기장의 세기는 1700G 내지 1900G 범위를 갖도록 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 부분의 세기가 결정된다.In more detail, the strength of the first magnet is in the range of 1600G to 2200G at the target surface closest to the first magnet, and the strength of the second magnet is 1000G to at the target surface closest to the second magnet. In the range of 1400G, the strength of the magnetic field at the portion where the connecting line starts at the target surface is determined so that the strength of the first magnet and the second magnet portion is in the range of 1700G to 1900G.

한편, 상기 원통형의 튜브는 상기 중심축을 중심으로 회전할 수 있도록 형성될 수 있다.Meanwhile, the cylindrical tube may be formed to rotate about the central axis.

또한, 마이크로웨이브의 조사각도를 조절할 수 있도록, 상기 마이크로웨이브 조사부는 회전가능하도록 장착된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.In addition, the sputtering device, characterized in that the microwave irradiation portion is mounted to be rotatable so as to adjust the irradiation angle of the microwave.

이와 같이 본 발명에 의한 스퍼터링 장치는, 자기력선들의 수직성분이 존재하지 않는(Bz=0) 지점들을 연결하여 형성되는 연결선이 발산하도록 상기 한 쌍의 제2 자석 부분의 자기장 강도를 조정함으로써, 기판과 타겟의 거리를 감소시키면서도 안정적인 방전과 기판의 데미지를 최소화할 수 있다.As described above, the sputtering apparatus according to the present invention adjusts the magnetic field strength of the pair of second magnet parts so that the connecting line formed by connecting the points where the vertical component of the magnetic force lines does not exist (Bz = 0) is diverged, and the substrate and the Stable discharge and damage to the substrate can be minimized while reducing the distance of the target.

또한, 원통형의 튜브가 상기 중심축을 중심으로 회전할 수 있도록 형성되는 경우, 타겟의 이용효율이 증대될 수 있다.In addition, when the cylindrical tube is formed to rotate around the central axis, the utilization efficiency of the target may be increased.

또한, 마이크로웨이브의 조사각도를 조절하기 위해, 상기 마이크로웨이브 조사부가 회전가능하도록 장착되는 경우, 대면적으로의 확장시 부품의 추가 또는 설계 변경없이 마이크로웨이브의 입사 방향을 조절할 수 있다.In addition, in order to adjust the irradiation angle of the microwave, when the microwave irradiation unit is rotatably mounted, it is possible to adjust the direction of incidence of the microwave without adding parts or changing the design when expanding to a large area.

도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 스퍼터링 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에서 도시된 본 스퍼터링 장치의 요부를 확대한 도면으로서, 연결선이 발산하는 모양을 도시한 개념도이다.
도 3은 도 2에서 도시된 연결선에 따른 플라즈마 발산각도를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 도 2와 대비하여, 종래 스퍼터링 장치의 요부를 확대한 도면으로서, 연결선이 발산하지 않는 모양을 도시한 개념도이다.
도 5는 도 4에서 도시된 연결선에 따른 플라즈마 발산각도를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 1 또는 도 2에서 도시된 자석부의 저면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a sputtering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the sputtering apparatus shown in FIG. 1, and is a conceptual view showing a shape in which a connecting line is divergent.
3 is a conceptual diagram for explaining the plasma divergence angle according to the connection line shown in FIG. 2.
4 is an enlarged view of a main part of a conventional sputtering device, as compared with FIG. 2, and is a conceptual view showing a shape in which a connecting line does not diverge.
5 is a conceptual diagram illustrating a plasma divergence angle according to the connection line shown in FIG. 4.
6 is a bottom view of the magnet unit shown in 1 or 2;

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 과장하여 도시한 것일 수 있다. The present invention can be applied to various changes and may have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, and it should be understood that it includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures may be exaggerated than actual ones for clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, A와 B가'연결된다', '결합된다'라는 의미는 A와 B가 직접적으로 연결되거나 결합하는 것 이외에 다른 구성요소 C가 A와 B 사이에 포함되어 A와 B가 연결되거나 결합되는 것을 포함하는 것이다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, or that one or more other features or It should be understood that the existence or addition possibilities of numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance. Also, A and B are 'connected' and 'joined' means that other components C are included between A and B in addition to A and B being directly connected or joined, so that A and B are connected or combined. It includes things.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 또한, 방법 발명에 대한 특허청구범위에서, 각 단계가 명확하게 순서에 구속되지 않는 한, 각 단계들은 그 순서가 서로 바뀔 수도 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not. In addition, in the claims of a method invention, unless each step is clearly bound to the order, the order of each step may be interchanged with each other.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 스퍼터링 장치의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a sputtering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 스퍼터링 장치(100)는, 원통형의 튜브(110), 기판 지지부(150), 한 쌍의 웨이브 가이드(160) 및 한 쌍의 마이크로웨이브 조사부(170) 및 자석부(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the sputtering apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a cylindrical tube 110, a substrate support 150, a pair of wave guides 160 and a pair of microwaves It includes the irradiation unit 170 and the magnet unit 120.

상기 원통형의 튜브(110)는 중심축(A)이 Y축 방향으로 배치되고, 외주면에 타겟(T)이 부착된다. 타겟(T)은 기판(S)에 증착될 물질로 구성되는데, 예를 들어 금속 물질 또는 금속 물질을 포함하는 합금일 수 있다. 또한, 타겟(T)은 금속 산화물, 금속 질화물 또는 유전체일 수도 있다. 예를 들어, 타겟(T)은 Mg, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Al, In, C, Si 및 Sn 등에서 선택되는 원소를 주성분으로 하는 재료가 이용될 수 있다.In the cylindrical tube 110, the central axis A is disposed in the Y-axis direction, and a target T is attached to the outer circumferential surface. The target T is made of a material to be deposited on the substrate S, and may be, for example, a metal material or an alloy containing a metal material. Further, the target T may be a metal oxide, metal nitride, or dielectric. For example, the target T is selected from Mg, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Al, In, C, Si and Sn. A material based on the element to be used may be used.

또한, 상기 원통형의 튜브(110)는 상기 중심축(A)을 중심으로 회전할 수 있도록 형성될 수 있다. 이를 위하여, 상기 원통형의 튜브(110)는 모터 등을 포함하는 구동 장치(미도시)와 연결될 수 있다. 이와같이, 또한, 원통형의 튜브(110)가 상기 중심축(A)을 중심으로 회전할 수 있도록 형성되는 경우, 타겟(T)의 이용효율이 증대될 수 있다. In addition, the cylindrical tube 110 may be formed to rotate about the central axis (A). To this end, the cylindrical tube 110 may be connected to a driving device (not shown) including a motor or the like. In this way, also, when the cylindrical tube 110 is formed to be rotated around the central axis (A), the utilization efficiency of the target (T) can be increased.

한편, 스퍼터링 공정 중 발생되는 플라즈마 열에 의한 타겟(T)의 용융 및 박리 방지와 내부에 마련되는 자석부(120)의 이탈을 방지하기 위해서 상기 원통형의 튜브(110) 내측에 냉매 순환 튜브(미도시)가 형성될 수 있다. 이와 같이, 냉매 순환 튜브(미도시)를 통해서 냉매를 순환시킴으로써 원통형의 튜브(110)의 외주면에 접착되는 타겟(T)을 냉각시키고, 자석부(120)로의 열 전달을 차단할 수 있다.On the other hand, a refrigerant circulation tube (not shown) inside the cylindrical tube 110 to prevent melting and peeling of the target T due to plasma heat generated during the sputtering process and the separation of the magnet portion 120 provided therein. ) May be formed. As such, by circulating the refrigerant through a refrigerant circulation tube (not shown), the target T adhered to the outer circumferential surface of the cylindrical tube 110 may be cooled, and heat transfer to the magnet unit 120 may be blocked.

상기 기판 지지부(150)는 상기 원통형의 튜브(110)와 Z축 방향으로 이격되어 배치되며, XY 평면에 기판(S)을 지지한다. 기판 지지부(150)는 증착 물질이 기판(S)에 균일하게 증착될 수 있도록 기판(S)을 지지한다. 기판 지지부(150)는 고정 수단 등을 이용하여 기판(S)의 가장자리를 고정하거나, 기판(S)의 뒷면에서 기판(S)을 고정할 수 있다.The substrate support unit 150 is disposed spaced apart from the cylindrical tube 110 in the Z-axis direction, and supports the substrate S in the XY plane. The substrate support 150 supports the substrate S so that the deposition material can be uniformly deposited on the substrate S. The substrate support 150 may fix the edge of the substrate S using a fixing means or the like, or the substrate S on the back side of the substrate S.

기판 지지부(150)는 인라인(Inline) 스퍼터링 장치일 경우에 기판(S)을 고정할 수 있는 고정 수단이 구비된 캐리어 장치일 수 있다. 또한, 기판 지지부(150)는 기판(S)이 안착된 상태에서 일 방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 기판 지지부(150)의 하측에는 롤러 등의 이동 수단이 마련될 수 있다. 물론, 기판 지지부(150)의 일부가 이동 수단으로 기능할 수도 있다. 즉, 기판 지지부(150)가 기판(S)을 지지하여 기판(S)을 일 방향으로 이동시켜 타겟(T)으로부터 떨어지는 원료 물질이 기판(S) 상에 증착될 수 있다. 한편, 기판(S)은 반도체, LCD, 태양 전지 등을 제조하기 위한 기판일 수 있으며, 실리콘 웨이퍼, 글래스 등일 수 있다. 본 실시 예에서 기판(S)은 글래스 등의 대면적 기판을 이용한다.The substrate support 150 may be a carrier device provided with fixing means for fixing the substrate S in the case of an inline sputtering device. In addition, the substrate support 150 may move in one direction while the substrate S is seated. Therefore, a moving means such as a roller may be provided under the substrate support part 150. Of course, a part of the substrate support 150 may also function as a moving means. That is, the substrate support 150 supports the substrate S to move the substrate S in one direction so that the raw material falling from the target T can be deposited on the substrate S. Meanwhile, the substrate S may be a substrate for manufacturing a semiconductor, LCD, solar cell, or the like, and may be a silicon wafer, glass, or the like. In the present embodiment, the substrate S uses a large area substrate such as glass.

상기 자석부(120)는 상기 원통형의 튜브(110) 내측에 배치되어, 상기 원통형의 튜브(110)와 상기 기판 지지부(150) 사이의 공간에 자기장을 형성한다. 이때 상기 자석부(120)는, 제1 자석(121) 및 한 쌍의 제2 자석 부분(122a)을 포함한다.The magnet unit 120 is disposed inside the cylindrical tube 110 to form a magnetic field in a space between the cylindrical tube 110 and the substrate support 150. In this case, the magnet unit 120 includes a first magnet 121 and a pair of second magnet parts 122a.

상기 제1 자석(121)은 Y축을 따라 연장되며, 제1 극(예컨대 S극)이 상기 기판 지지부(150)를 향하며, 상기 제1 극(예컨대 S극)과 반대 극성의 제2 극(예컨대 N극)이 상기 원통형의 튜브(110)의 중심을 향하도록 배치된다.The first magnet 121 extends along the Y axis, a first pole (eg S pole) faces the substrate support 150, and a second pole (eg S pole) opposite to the first pole (eg S pole) N pole) is disposed to face the center of the cylindrical tube (110).

상기 한 쌍의 제2 자석 부분(122a)은 상기 제1 자석(121)을 가운데 두고, 상기 제2 극이 상기 기판 지지부(150)를 향하여 각도가 벌어지도록 배치된다. 이렇게 상기 제1 자석(121) 및 상기 한 쌍의 제2 자석 부분(122a)이 틸트되어 고정 부재(140)에 고정되며, 상기 고정 부재(140)는 요크(130)에 부착된다.The pair of second magnet parts 122a center the first magnet 121 and are arranged so that the second pole is widened toward the substrate support 150. In this way, the first magnet 121 and the pair of second magnet parts 122a are tilted and fixed to the fixing member 140, and the fixing member 140 is attached to the yoke 130.

이때, 본 발명에 의한 자석부(120)의 경우, 상기 제1 자석(121)과 제2 자석 부분(122a) 사이에 형성되는 자기력선들의 수직성분이 존재하지 않는(Bz=0) 지점들을 연결하여 형성되는 연결선(도 2 및 3의 CL)이 발산하도록 상기 제1 자석(121) 및 상기 한 쌍의 제2 자석 부분(122a)의 세기가 조정된다. 이와 관련하여, 도 2 및 도 3을 참조로 보다 상세히 설명될 것이다.At this time, in the case of the magnet unit 120 according to the present invention, the vertical components of the magnetic force lines formed between the first magnet 121 and the second magnet portion 122a do not exist (Bz = 0) by connecting them. Intensities of the first magnet 121 and the pair of second magnet portions 122a are adjusted so that the formed connection lines (CL in FIGS. 2 and 3) are divergent. In this regard, it will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.

상기 한 쌍의 웨이브 가이드(160)는 상기 원통형의 튜브(110)를 중심으로 서로 반대측에 대칭적으로 배치될 수 있으며, 상기 한 쌍의 마이크로웨이브 조사부(170)는 상기 한 쌍의 웨이브가이드(160)를 통해서 전송되는 마이크로웨이브를 각각 상기 원통형의 튜브(110)의 하측으로 조사한다.The pair of wave guides 160 may be symmetrically disposed on opposite sides of the cylindrical tube 110, and the pair of microwave irradiation units 170 may include the pair of wave guides 160 ) Is irradiated to the lower side of the cylindrical tube 110, each of the microwaves transmitted through.

이때, 마이크로웨이브의 조사각도를 조절할 수 있도록, 상기 마이크로웨이브 조사부(170)는 회전가능하도록 장착될 수 있다. 이와같이, 마이크로웨이브의 조사각도를 조절하기 위해 상기 마이크로웨이브 조사부(170)가 회전가능하도록 장착되는 경우, 대면적으로의 확장시 부품의 추가 또는 설계 변경없이 마이크로웨이브의 입사 방향을 조절할 수 있다.At this time, to adjust the irradiation angle of the microwave, the microwave irradiation unit 170 may be mounted to be rotatable. In this way, when the microwave irradiation unit 170 is rotatably mounted to adjust the irradiation angle of the microwave, the direction of incidence of the microwave can be adjusted without adding parts or changing design when expanding to a large area.

한편, 도 1에서, 가스 주입부, 전력계통의 연결은 통상의 스퍼터링 장치에서와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.On the other hand, in Fig. 1, the connection of the gas injection unit and the power system is the same as that of a conventional sputtering device, and detailed description thereof will be omitted.

도 2는 도 1에서 도시된 본 스퍼터링 장치의 요부를 확대한 도면으로서, 연결선이 발산하는 모양을 도시한 개념도이고, 도 3은 도 2에서 도시된 연결선에 따른 플라즈마 발산각도를 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the sputtering apparatus shown in FIG. 1, and is a conceptual view showing a shape in which a connection line is divergent, and FIG. 3 is a conceptual view for explaining a plasma divergence angle according to the connection line shown in FIG. 2 .

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 스퍼터링 장치의 자석부(120)의 경우, 상기 제1 자석(121)과 제2 자석 부분(122a) 사이에 형성되는 자기력선들(MFL)의 수직성분이 존재하지 않는(Bz=0) 지점들을 연결하여 형성되는 연결선(CL)이 발산하도록 상기 한 쌍의 제2 자석 부분(122a)의 자석 세기가 조정된다. 2 and 3, in the case of the magnet part 120 of the sputtering apparatus of the present invention, the vertical component of the magnetic force lines (MFL) formed between the first magnet 121 and the second magnet part 122a The magnet strength of the pair of second magnet portions 122a is adjusted so that the connection line CL formed by connecting the non-existing (Bz = 0) points diverges.

이때, 도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 연결선(CL)이 상기 타겟(T) 표면으로부터 시작하는 시작점(SP)과 X축 방향으로 200mm 연결한 지점을 연결한 연결직선(CSL)과, 상기 시작점(SP)으로부터 X축 방향으로 연장되는 선분과의 각도로 정의되는 플라즈마 발산각도는 15°내지 50°의 범위내에 있는 것이 바람직하다. 플라즈마 발산각도가 15°이하일 경우, 방전이 불가능하고, 50°이상일 경우 자기력선이 기판으로 향해서, 방전이 불안정하며 아킹이 발생되어 기판에 형성되는 박막이 손상된다.At this time, as shown in Figure 3, the connecting line (CL) is the starting point (SP) starting from the surface of the target (T) and the connecting line (CSL) connecting the point connected 200mm in the X-axis direction, and the starting point The plasma divergence angle defined by the angle with the line segment extending in the X-axis direction from (SP) is preferably in the range of 15 ° to 50 °. When the plasma divergence angle is 15 ° or less, discharging is impossible, and when it is 50 ° or more, the magnetic force line is directed toward the substrate, the discharge is unstable, arcing occurs, and the thin film formed on the substrate is damaged.

또한, 상기 연결선(CL)이 타겟(T) 표면에서 시작되는 부분(시작점 SP)에서의 자기장의 세기는 1700G(가우스) 내지 1900G 범위일 수 있다.In addition, the strength of the magnetic field at the portion where the connecting line CL starts at the target T surface (starting point SP) may range from 1700G (Gaussian) to 1900G.

보다 상세히, 상기 제1 자석의 세기는, 상기 제1 자석과 최근접의 타겟(T) 표면 에서 1600G 내지 2200G의 범위이고, 상기 제2 자석의 세기는, 상기 제2 자석과 최근접의 타겟(T) 표면에서 1000G 내지 1400G의 범위이며, 상기 연결선(CL)이 타겟(T) 표면에서 시작되는 부분에서의 자기장의 세기는 1700G 내지 1900G 범위를 갖도록 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 부분의 자력이 조정된다.In more detail, the strength of the first magnet is in the range of 1600G to 2200G on the target T surface closest to the first magnet, and the strength of the second magnet is the target of the second magnet and the closest target ( T) The magnetic field strength of the first magnet and the second magnet portion is in the range of 1000G to 1400G on the surface, and the strength of the magnetic field at the portion where the connecting line CL starts at the target T surface has a range of 1700G to 1900G. Is adjusted.

도 4는 도 2와 대비하여, 종래 스퍼터링 장치의 요부를 확대한 도면으로서, 연결선이 발산하지 않는 모양을 도시한 개념도이고, 도 5는 도 4에서 도시된 연결선에 따른 플라즈마 발산각도를 설명하기 위한 개념도이다.4 is an enlarged view of a main part of a conventional sputtering device in comparison with FIG. 2, and is a conceptual view showing a shape in which a connection line does not diverge, and FIG. 5 is a view illustrating a plasma divergence angle according to the connection line shown in FIG. It is a conceptual diagram.

도 4 및 도 5를 참조하면, 종래 스퍼터링 장치의 자석부에 의해 형성되는 자기력선들(MFL)의 수직성분이 존재하지 않는(Bz=0) 지점들을 연결하여 형성되는 연결선(CL)은 도시된 바와 같이 발산되지 않고 수렴한다.4 and 5, the connection line CL formed by connecting the points where the vertical component of the magnetic force lines MFL formed by the magnet part of the conventional sputtering device does not exist (Bz = 0) is as shown in FIG. They do not diverge together and converge.

이와 같이 종래의 원통형 캐소드를 채택하는(또는 원통형의 튜브의 외주면에 타겟이 부착된) 스퍼터링 장치의 경우, 자기력선들(MFL)의 수직성분이 존재하지 않는(Bz=0) 지점들을 연결하여 형성되는 연결선(CL)은 수렴하게 되며, 통상적으로 이때의 플라즈마 발산 각도는, 시작점(SP)와 상기 연결선(CL)이 X축 방향으로 최대한 멀어지는 지점을 연결하는 연결직선과, 상기 시작점(SP)에서 X축 방향으로 평행한 직선과의 각도로 정의 되는데, 종래의 스퍼터링 장치에서는 플라즈마의 발산각도가 65°로 형성된다. 따라서 해당 수렴형 구조를 일반적인 스퍼터에서 사용 시에는 마그넷의 세기가 상대적으로 약하여 문제가 없었으나 ECR 스퍼터에 적용 시에는 상대적인 마그넷 세기가 강해서 자기력선이 기판에 영향을 끼치지 않는 거리 만큼 기판과 타겟 사이의 거리를 일반적인 스퍼터에 비하여 늘여야 하는 문제가 발생된다.In this case, in the case of a sputtering device employing a conventional cylindrical cathode (or a target is attached to the outer circumferential surface of a cylindrical tube), it is formed by connecting points where the vertical component of the magnetic force lines (MFL) does not exist (Bz = 0). The connection line CL converges, and usually the plasma divergence angle at this time is a connection line connecting the starting point SP and a point at which the connection line CL is as far as possible in the X-axis direction, and X at the starting point SP It is defined as an angle with a straight line parallel to the axial direction, and in the conventional sputtering device, the divergence angle of plasma is formed at 65 °. Therefore, when using this converging structure in general sputtering, there was no problem because the strength of the magnet was relatively weak, but when applying it to the ECR sputter, the strength was relatively strong, so the distance between the substrate and the target was equal to the distance that the magnetic force line did not affect the substrate. The problem that needs to be increased compared to the general sputtering occurs.

도 6은 1 또는 도 2에서 도시된 자석부의 저면도이다.6 is a bottom view of the magnet unit shown in 1 or 2;

도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 자석부(120)는, 상기 한 쌍의 제2 자석 부분(122a)을 연결하는 한 쌍의 연결 자석 부분(122b)을 더 포함하여, 상기 한 쌍의 연결 자석 부분(122b)과 상기 한 쌍의 제2 자석 부분(122a)으로 구성되는 폐곡선 내부에 상기 제1 자석(121)이 배치된다. 이때, 상기 한 쌍의 연결 자석 부분(122b)의 형상은 특별히 한정되지는 않는다. 예컨대, 도 6에서 도시된 것과 같이, 상기 한 쌍의 연결 자석 부분(122b)은 선형으로 형성될 수도 있으며, 이와 다르게, 내측 또는 외측으로 라운드지도록 형성될 수도 있다.1 and 6, the magnet part 120 further includes a pair of connecting magnet parts 122b connecting the pair of second magnet parts 122a, and the pair of connections The first magnet 121 is disposed inside a closed curve composed of a magnet portion 122b and the pair of second magnet portions 122a. At this time, the shape of the pair of connecting magnet portions 122b is not particularly limited. For example, as illustrated in FIG. 6, the pair of connecting magnet portions 122b may be formed linearly, or alternatively, may be formed to be rounded inward or outward.

이하, 본 발명에 의한 스퍼터링 장치와 종래 스퍼터링 장치의 비교시험결과에 대해 설명한다.Hereinafter, a comparison test result between the sputtering apparatus according to the present invention and a conventional sputtering apparatus will be described.

아래의 표 1은, 도 4 및 도 5에서 도시된 종래 플라즈마 발산각도가 65°인 스퍼터링 장치의 테스트 결과이다.Table 1 below is a test result of the sputtering apparatus having a conventional plasma divergence angle of 65 ° shown in FIGS. 4 and 5.

T-S 이격거리(mm)T-S separation distance (mm) 방전 유무Discharge 기판 진입 전후의 전압변화량(△V)Voltage change before and after entering the board (△ V) 형성된 박막두께(Å)Formed thin film thickness (Å) 150150 XX -- -- 240240 OO 44 820820 360360 OO 22 684684

위의 표 1에서 기판 진입 전후의 전압 변화량은 플라즈마 영역에 기판이 진입 후 전화의 변화량에 따라서 발생되는 변화이다. 기판과 타겟의 이격거리를 증가시키면 형성되는 박막두께가 감소함을 볼 수 있다. 따라서, 효율적인 박막증착을 위해서는 타겟과 기판의 이격거리를 감소시켜야 하는데, 종래의 스퍼터링 장치의 경우, 통상적인 기판과 타겟의 이격거리는 240mm 인데, 이보다 이격거리를 감소시키는 경우, 방전이 어려워짐을 확인할 수 있었으며, 그 보다 더 감소시키는 경우, 방전 자체가 이루어지지 않음을 확인할 수 있었다.In Table 1 above, the amount of voltage change before and after entering the substrate is a change that occurs according to the change amount of the phone after the substrate enters the plasma region. It can be seen that when the separation distance between the substrate and the target is increased, the formed thin film thickness decreases. Therefore, in order to efficiently deposit the thin film, the separation distance between the target and the substrate must be reduced. In the case of a conventional sputtering device, the separation distance between the conventional substrate and the target is 240 mm. There was, and if it is further reduced, it was confirmed that the discharge itself is not made.

아래의 표 2는, 종래 스퍼터링 장치와 본 발명에 의한 스퍼터링 장치의 비교 테스트 결과로서, 보다 상세히, 플라즈마 발산각도가 65°인 종래 스퍼터링 장치와 플라즈마 발산각도가 26°인 본 발명에 의한 스퍼터링 장치에 대한 비교 테스트 결과이다. Table 2 below is a comparison test result of the conventional sputtering device and the sputtering device according to the present invention, and in more detail, the conventional sputtering device having a plasma divergence angle of 65 ° and the sputtering device according to the present invention having a plasma divergence angle of 26 °. This is the result of the comparative test.

TypeType 플라즈마 발산각도Plasma divergence angle T-S 이격거리(mm)T-S separation distance (mm) 기판 진입 전후의 전압변화량(△V)Voltage change before and after entering the board (△ V) 종래 스퍼터링장치Conventional sputtering device 65°65 ° 240240 22 본 발명의 스퍼터링장치Sputtering apparatus of the present invention 26°26 ° 150150 1010 26°26 ° 9090 4040

위의 표 2에서와 같이, 플라즈마 발산각도가 26°로 형성된 본 발명에 의한 스퍼터링 장치는 타겟과 기판의 이격거리를 150mm로 감소시킨 경우에도 방전이 이루어져서 박막이 형성됨을 확인할 수 있었다. As shown in Table 2 above, the sputtering apparatus according to the present invention formed with a plasma divergence angle of 26 ° was discharged even when the separation distance between the target and the substrate was reduced to 150 mm, thereby confirming that a thin film was formed.

한편, 기판 진입 전후의 전압변화량(△V)이 20V가 넘어가는 경우, 방전이 불안정하며 아킹이 발생되어 문제가 생기는데, 타겟과 기판의 이격거리를 90mm로 감소시켜 실험한 결과를 보면, 기판 진입 전후의 전압변화량(△V)이 40V까지 증가하여 방전이 불안정하며 아킹이 발생되는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, when the voltage change amount (△ V) before and after entering the substrate exceeds 20 V, discharge is unstable and arcing occurs, which causes problems. When the separation distance between the target and the substrate is reduced to 90 mm, the experiment results show that the substrate enters. The voltage change amount (△ V) before and after increased to 40 V, and discharge was unstable and arcing was confirmed.

아래의 표 3은 플라즈마 발산각도를 변화시키가며 테스트한 결과를 나타내는 표이다.Table 3 below is a table showing the test results while changing the plasma emission angle.

No.No. H/WH / W PL(Photoluminescence Intensity)PL (Photoluminescence Intensity) Ratio(%)Ratio (%) 비고Remark 자석세기(G)Magnetic strength (G) 플라즈마
발산각도plasma
Divergence angle T-S 이격거리(mm)T-S separation distance (mm) 1One -- 46694669 -- Alq3 Ref.Alq3 Ref. 22 600600 7070 13731373 29.429.4 Alq3+TCOAlq3 + TCO 33 18001800 1010 150150 방전XDischarge X -- 33 18001800 1515 150150 30853085 6666 44 18001800 2626 150150 33173317 7171 55 18001800 2626 150150 32553255 69.769.7 66 18001800 4545 150150 32323232 69.269.2 77 18001800 5050 150150 33093309 70.970.9 88 18001800 5555 150150 23182318 49.649.6

위의 표 3은 해당 타겟과 기판의 이격거리 150mm에서, 기판(또는 기판에 증착되는 박막)에 데미지가 있는지 여부에 대한 실험 데이타이다. 정상적인 방전도 중요하지만 결국 박막에 손상을 주는지 여부에 대해서는 박막으로 실제 측정해보아야 한다.Table 3 above is experimental data on whether there is damage to the substrate (or a thin film deposited on the substrate) at a separation distance of 150 mm between the target and the substrate. Normal discharge is also important, but whether or not it eventually damages the thin film should be measured with a thin film.

위의 표 3에서 Alq3는 유기물이며 해당 유기물의 레퍼런스 값이 표에서 No. 1이고(해당 레퍼런스는 Evaporation 으로 증착하였음), 해당 Alq3 유기물 위에 본 발명에 의한 스퍼터링 장치로 유기물 상부에 TCO(Transparent Conducting Oxide)를 증착하여 PL 인텐시티를 측정하고, 레퍼런스와의 비율을 계산하였다. 통상적으로 또는 고객이 요구하는 PL 인텐시티의 비율이 60% 이상이면 박막의 조건을 만족하는 것으로 판단하는데, 플라즈마 각도가 15~50°인 경우, 본 발명에 의한 스퍼터링 장치로, TCO를 증착하는 경우, 유기물 상부에 TCO 박막의 증착 조건을 만족하는 스퍼터링 공정이 가능함을 확인할 수 있다.In Table 3 above, Alq3 is an organic substance, and the reference value of the organic substance is No. 1 (corresponding reference was deposited by evaporation), by depositing TCO (Transparent Conducting Oxide) on top of the organic material with the sputtering apparatus according to the present invention on the corresponding Alq3 organic material, the PL intensity was measured and the ratio with the reference was calculated. If the ratio of PL intensities required by the customer or the customer is 60% or more, it is determined that the conditions of the thin film are satisfied. When the plasma angle is 15-50 °, when the TCO is deposited by the sputtering apparatus according to the present invention, It can be confirmed that a sputtering process that satisfies the deposition conditions of the TCO thin film on the organic material is possible.

더욱이, 유기물이 데미지에 취약하여 종래의 스퍼터링 장치의 경우, 유기물에 데미지를 주어 유기물 위에 TCO를 스퍼터링 공정으로 증착하는 공정에서는 유기물 위에 보호층 형성 후 TCO를 스퍼터로 증착하여 사용하였다. 그러나, 본 발명에 의한 스퍼터링 장치를 사용하면 종래에 비하여 상대적으로 유기물에 데미지를 주는 정도가 낮아 유기물에 별도의 보호층 없이 TCO를 증착할 수 있음을 확인할 수 있다. Moreover, in the case of a conventional sputtering apparatus because the organic material is vulnerable to damage, in the process of depositing TCO on the organic material by sputtering the organic material, the protective layer is formed on the organic material and then TCO is deposited by sputtering. However, when using the sputtering apparatus according to the present invention, it can be confirmed that the TCO can be deposited without a separate protective layer on the organic material because the degree of damage to the organic material is relatively lower than that of the related art.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 스퍼터링 장치는, 자기력선들의 수직성분이 존재하지 않는(Bz=0) 지점들을 연결하여 형성되는 연결선이 발산하도록 상기 한 쌍의 제2 자석 부분의 자기장의 강도를 조정함으로써, 기판과 타겟의 거리를 감소시키면서도 안정적인 방전과 기판의 데미지를 최소화할 수 있다.As described above, the sputtering apparatus according to the present invention, the strength of the magnetic field of the pair of the second magnet portion so that the connecting line formed by connecting the points where the vertical component of the magnetic force lines does not exist (Bz = 0) is divergent By adjusting, it is possible to minimize stable discharge and damage to the substrate while reducing the distance between the substrate and the target.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above, it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, but those skilled in the art or those skilled in the art will appreciate the spirit of the present invention as set forth in the claims below. And it will be understood that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the technical scope.

100: 스퍼터링 장치
110: 원통형의 튜브 120: 자석부
121: 제1 자석 122: 제2 자석
122a: 제2 자석 부분 122b: 연결 자석 부분
130: 요크 140: 고정 부재
150: 기판 지지부 160: 웨이브 가이드
170: 마이크로웨이브 조사부
A: 중심축 S: 기판
T: 타겟 MFL: 자기력선
CL: 연결선 SP: 시작점100: sputtering device
110: cylindrical tube 120: magnet portion
121: first magnet 122: second magnet
122a: second magnet portion 122b: connecting magnet portion
130: yoke 140: fixing member
150: substrate support 160: wave guide
170: microwave irradiation unit
A: Central axis S: Substrate
T: Target MFL: Magnetic force line
CL: Connection line SP: Starting point

Claims

중심축이 Y축 방향으로 배치되고, 외주면에 타겟이 부착되는 원통형의 튜브;
상기 원통형의 튜브와 Z축 방향으로 이격되어 배치되며, XY 평면에 기판을 지지하는 기판 지지부;
상기 원통형의 튜브를 중심으로 서로 반대측에 대칭적으로 배치되는 한 쌍의 웨이브 가이드;
상기 한 쌍의 웨이브가이드를 통해서 전송되는 마이크로웨이브를 각각 상기 원통형의 튜브의 하측으로 조사하기 위한 한 쌍의 마이크로웨이브 조사부; 및
상기 원통형의 튜브 내측에 배치되어, 상기 원통형의 튜브와 상기 기판 지지부 사이의 공간에 자기장을 형성하기 위한 자석부;
를 포함하고,
상기 자석부는,
Y축을 따라 연장되며, 제1 극이 상기 기판 지지부를 향하며, 상기 제1 극과 반대 극성의 제2 극이 상기 원통형의 튜브의 중심을 향하도록 배치된 제1 자석; 및
상기 제1 자석을 가운데 두고, 상기 제2 극이 상기 기판 지지부를 향하여 각도가 벌어지도록 배치된 한 쌍의 제2 자석 부분을 포함하며,
상기 제1 자석과 제2 자석 부분 사이에 형성되는 자기력선들의 수직성분이 존재하지 않는(Bz=0) 지점들을 연결하여 형성되는 연결선이 발산하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
A cylindrical tube in which the central axis is arranged in the Y-axis direction and the target is attached to the outer circumferential surface;
A substrate support spaced apart from the cylindrical tube in the Z-axis direction and supporting the substrate in the XY plane;
A pair of wave guides symmetrically arranged on opposite sides of the cylindrical tube;
A pair of microwave irradiation units for irradiating microwaves transmitted through the pair of wave guides to the lower side of the cylindrical tube, respectively; And
A magnet portion disposed inside the cylindrical tube to form a magnetic field in a space between the cylindrical tube and the substrate support;
Including,
The magnet portion,
A first magnet extending along the Y-axis, the first pole facing the substrate support, and a second pole opposite the first pole facing the center of the cylindrical tube; And
The first magnet is placed in the center, and the second pole includes a pair of second magnet parts arranged to be angled toward the substrate support.
A sputtering device characterized in that the connecting line formed by connecting the points where the vertical component of the magnetic force lines formed between the first magnet and the second magnet part does not exist (Bz = 0) is divergent.

제1 항에 있어서,
상기 연결선이 상기 타겟 표면으로부터 시작하는 시작점과 X축 방향으로 200mm 연결한 지점을 연결한 연결직선과, 상기 시작점으로부터 X축 방향으로 연장되는 선분과의 각도로 정의되는 플라즈마 발산각도는 15°내지 50°의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
According to claim 1,
The plasma divergence angle defined by the angle between the connecting line connecting the starting point starting from the target surface and the 200 mm connecting point in the X axis direction and the line segment extending in the X axis direction from the starting point is 15 ° to 50 Sputtering device, characterized in that within the range of °.

제1 항에 있어서,
상기 연결선이 타겟 표면에서 시작되는 부분에서의 자기장의 세기는 1700G 내지 1900G 범위인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
According to claim 1,
The sputtering device, characterized in that the strength of the magnetic field at the portion where the connecting line starts at the target surface ranges from 1700G to 1900G.

제1 항에 있어서,
상기 제1 자석의 세기는, 상기 제1 자석과 최근접의 타겟 표면 에서 1600G 내지 2200G의 범위이고,
상기 제2 자석의 세기는, 상기 제2 자석과 최근접의 타겟 표면에서 1000G 내지 1400G의 범위이며,
상기 연결선이 타겟 표면에서 시작되는 부분에서의 자기장의 세기는 1700G 내지 1900G 범위를 갖도록 상기 제1 자석과 상기 제2 자석 부분의 세기가 결정되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
According to claim 1,
The strength of the first magnet is in the range of 1600G to 2200G on the target surface closest to the first magnet,
The strength of the second magnet is in the range of 1000G to 1400G on the target surface closest to the second magnet,
A sputtering device characterized in that the strength of the first magnet and the second magnet portion is determined so that the strength of the magnetic field at the portion where the connecting line starts at the target surface has a range of 1700G to 1900G.

제1 항에 있어서,
상기 원통형의 튜브는 상기 중심축을 중심으로 회전할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
According to claim 1,
The sputtering device, characterized in that the cylindrical tube is formed to be rotated around the central axis.

제1 항에 있어서,
마이크로웨이브의 조사각도를 조절할 수 있도록, 상기 마이크로웨이브 조사부는 회전가능하도록 장착된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.According to claim 1,
The sputtering device, characterized in that the microwave irradiation portion is mounted to be rotatable so as to adjust the irradiation angle of the microwave.