WO2018182167A1

WO2018182167A1 - Magnet structure, magnet unit and magnetron sputtering device comprising same

Info

Publication number: WO2018182167A1
Application number: PCT/KR2018/001672
Authority: WO
Inventors: 김정건; 소병호; 김선영; 우창원; 조성기
Original assignee: 한국알박(주)
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2018-10-04
Also published as: JP7084932B2; KR20180111366A; KR101924143B1; CN110073464A; JP2020512480A; TWI741165B; CN110073464B; TW201837223A

Abstract

The present invention relates to a magnet and the like which can be used for a magnetron sputtering device. A magnet structure for a magnetron sputtering device of the present invention comprises: a permanent magnet; and a wire surrounding the permanent magnet.

Description

자석 구조체, 자석 유닛 및 이를 포함하는 마그네트론 스퍼터링 장치Magnet structure, magnet unit and magnetron sputtering device comprising same

본 발명은 마그네트론 스퍼터링 장치에 이용할 수 있는 자석 구조체 등에 관한 것으로, 특히 스퍼터링 공정시 균일도를 향상시킬 수 있는 자석 구조체, 자석 유닛 및 이를 구비하는 마그네트론 스퍼터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a magnet structure that can be used in a magnetron sputtering apparatus, and more particularly, to a magnet structure, a magnet unit and a magnetron sputtering apparatus having the same, which can improve the uniformity during the sputtering process.

스퍼터링 장치는 반도체, FPD(LCD, OLED 등) 또는 태양 전지 제조시 기판 상에 박막을 증착하는 장치이다. 또한, 스퍼터링 장치는 롤투롤(roll to roll) 장치에도 이용될 수 있다. 스퍼터링 장치 중 하나인, 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 장치는 진공 상태의 챔버(chamber) 내로 가스를 주입하여 플라즈마를 생성시키고, 이온화된 가스 입자를 증착하고자 하는 타겟(target) 물질과 충돌시킨 후 충돌에 의해 스퍼터된 입자를 기판에 증착시키는 기술을 이용한다. 이 때, 타겟에 자기력선을 형성하기 위해 자석 유닛이 기판에 대향하여 타겟 후면에 배치된다. 즉, 타겟 전면에 기판이 마련되며 타겟 후면에 자석 유닛이 마련되는 배치를 형성한다. Sputtering apparatus is a device for depositing a thin film on a substrate in the manufacture of semiconductors, FPD (LCD, OLED, etc.) or solar cells. The sputtering apparatus may also be used in a roll to roll apparatus. One of the sputtering apparatuses, the magnetron sputtering apparatus, injects gas into a vacuum chamber to generate a plasma, collides with the target material to be deposited, and then collides with the target material to be deposited. By sputtering particles onto the substrate. At this time, the magnet unit is disposed on the rear surface of the target so as to form a magnetic force line on the target. That is, the substrate is provided on the front surface of the target, and a magnet unit is formed on the rear of the target.

이러한 마그네트론 스퍼터링 장치는 상대적으로 저온에서 박막을 제조할 수 있고, 전기장에 의해 가속된 이온들이 기판에 치밀하게 증착되고 증착 속도가 빠르다는 장점을 갖기 때문에 널리 사용되고 있다.Such magnetron sputtering apparatuses are widely used because they can produce thin films at relatively low temperatures, and have the advantage that ions accelerated by an electric field are densely deposited on a substrate and have a high deposition rate.

한편, 대면적의 기판 상에 박막을 증착하기 위해 인라인 또는 클러스터 시스템을 이용한다. 인라인 및 클러스터 시스템은 로드 챔버와 언로드 챔버 사이에 복수개의 처리 챔버가 마련되어 로드 챔버로 로딩된 기판이 복수개의 처리 챔버를 통과하면서 연속된 공정을 진행하게 된다. 이러한 인라인 및 클러스터 시스템에서 스퍼터링 장치는 적어도 하나의 처리 챔버 내에 마련되며, 자석 유닛이 일정 간격을 두고 설치된다.On the other hand, inline or cluster systems are used to deposit thin films on large area substrates. In-line and cluster systems are provided with a plurality of processing chambers between the load chamber and the unload chamber so that the substrate loaded into the load chamber passes through the plurality of processing chambers and proceeds in a continuous process. In such inline and cluster systems, the sputtering apparatus is provided in at least one processing chamber, and magnet units are installed at regular intervals.

그런데, 자석 유닛에 의한 고정적인 자기장이 존재하기 때문에 타겟 표면의 침식은 전기장 및 자기장에 의한 플라즈마 밀도에 의해 결정된다. 특히, 자석 유닛은 가장자리, 즉 길이 방향의 적어도 일 단부에 그라운드 전위가 집중되기 때문에 기판의 가장자리의 플라즈마 밀도가 다른 영역에 비해 크고, 그에 따라 타겟의 가장자리가 다른 영역에 비해 스퍼터링 속도가 빠르게 된다. 따라서, 기판 상에 증착되는 박막의 두께 분포가 균일하지 못해 막질 분포 저하 문제를 발생시키고, 플라즈마 밀도 차이에 의한 타겟의 특정 부분의 과도 침식에 의한 타겟 사용 효율 감소 문제를 발생시킨다.However, since there is a fixed magnetic field by the magnet unit, the erosion of the target surface is determined by the plasma density by the electric field and the magnetic field. In particular, since the magnet unit has a ground potential concentrated at an edge, that is, at least one end in the longitudinal direction, the plasma density of the edge of the substrate is larger than that of other regions, and thus the sputtering speed of the target is faster than that of other regions. Therefore, the thickness distribution of the thin film deposited on the substrate is not uniform, causing a problem of deterioration of the film quality distribution, and a problem of reducing the target use efficiency due to excessive erosion of a specific portion of the target due to the plasma density difference.

이러한 문제를 해결하기 위해, 가장자리의 두께가 중앙부의 두께보다 두꺼운 타겟을 이용하는 방법이 있다. 이러한 타겟을 제조하기 위해서는 평면 타겟의 중앙부를 연마하여 두께를 얇게 하는 등 추가적인 공정을 이용하여 평면 타겟을 필히 가공해야 한다. 그러나, 이는 평면 타겟을 가공함으로써 재료의 손실이 발생되고, 추가적인 공정에 의한 비용이 발생하는 문제가 있다. 또한, 타겟을 가공하는 과정에서 타겟이 손상되는 등의 문제도 발생할 수 있다.To solve this problem, there is a method using a target whose thickness is thicker than the thickness of the center portion. In order to manufacture such a target, the planar target must be processed by using an additional process such as grinding the central portion of the planar target to make the thickness thinner. However, this causes a problem of loss of material by processing the planar target, and the cost of the additional process. In addition, problems such as damage to the target may occur in the process of processing the target.

문제 해결의 다른 방법으로, 션트(shunt) 등을 이용하여 타겟 표면의 자기장의 강도를 조절하는 방법, 자석의 가장자리에 라이너를 이용하여 거리를 조절하는 방법, 또는 자석의 가장자리 위치에 Z축 모터를 추가하는 방법 등이 있다. 그러나, 이러한 방법들은 모두 제조 비용이 증가하며, 수작업으로 자기장의 강도를 조절해야 하고, 자기장 강도의 조정이 국소적으로 이루어지지 않기 때문에 수회의 반복 작업이 필요하여 작업 시간이 많이 소요하는 등의 문제가 있다.Another way to solve the problem is to adjust the strength of the magnetic field on the target surface using a shunt or the like, adjust the distance using a liner at the edge of the magnet, or use a Z-axis motor at the edge of the magnet. How to add it. However, all of these methods increase manufacturing costs, require manual adjustment of the strength of the magnetic field, and require several repetitive operations because the adjustment of the magnetic field strength is not performed locally. There is.

본 발명의 목적은 타겟의 국부적인 과도 침식을 방지할 수 있고 면내 분포를 개선할 수 있는 자석 구조체 및 그를 구비하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a magnet structure capable of preventing local excessive erosion of a target and improving in-plane distribution and a magnetron sputtering device having the same.

본 발명의 목적은 전체적으로 균일한 자기장을 발생시키며, 추가적인 공정이나 수작업의 수고 없이도 국부적인 자기장의 조절이 가능한 자석 구조체 및 그를 구비하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a magnetic structure which generates a uniform magnetic field as a whole, and which is capable of adjusting a local magnetic field without additional processing or manual labor, and a magnetron sputtering apparatus having the same.

또한, 본 발명의 목적은 마그네트론 스퍼터링 장치의 진공도를 유지하면서, 챔버의 개방없이 자기장 강도를 조절하는 것이다. 본 발명은 큰 폭으로 자기장을 변화시킬 수 있고 그 변화를 쉽게 제어 가능할 수 있는 자석 구조체 및 이를 구비하는 마그네트론 스퍼터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to adjust the magnetic field strength without opening the chamber while maintaining the degree of vacuum of the magnetron sputtering apparatus. An object of the present invention is to provide a magnet structure capable of largely changing a magnetic field and easily controlling the change, and a magnetron sputtering apparatus having the same.

본 발명의 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 구조체는, 영구 자석; 및 상기 영구 자석을 감싸도록 구비된 와이어;를 포함한다.Magnet structure of the magnetron sputtering apparatus of the present invention, the permanent magnet; And a wire provided to surround the permanent magnet.

본 발명의 일 실시예에 따르는 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 구조체는, 상기 와이어에 가해지는 전압 및 전류 중 하나 이상을 조절하여 자석 구조체의 자기장의 세기 제어가 가능할 수 있다.In the magnet structure of the magnetron sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, it is possible to control the strength of the magnetic field of the magnet structure by adjusting one or more of the voltage and current applied to the wire.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 영구 자석은, 수직 방향으로 연장 형성되어 상기 와이어가 권취되는 제1 부분; 및 상기 제1 부분의 상단 및 하단 중 하나 이상으로부터 수평 방향으로 연장 형성되고, 상기 와이어가 권취되지 않는 제2 부분;을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the permanent magnet may include: a first portion extending in a vertical direction to which the wire is wound; And a second portion extending in a horizontal direction from at least one of an upper end and a lower end of the first part, and wherein the wire is not wound.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 부분의 수평 방향 길이는, 상기 제1 부분 단면의 수평 방향 길이 및 상기 와이어 단면의 총 두께의 합보다 큰 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the horizontal length of the second portion may be greater than the sum of the horizontal length of the first partial cross section and the total thickness of the wire cross section.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 부분은 수직 방향으로 연장 형성되는 하나 이상의 가지부를 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the second portion may include one or more branch portions extending in the vertical direction.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 영구 자석은 T 형상 구조체, I 형상 구조체, E 형상 구조체 및 F 형상 구조체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the permanent magnet may be any one selected from the group consisting of a T-shaped structure, an I-shaped structure, an E-shaped structure, and an F-shaped structure.

본 발명의 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 유닛은, 요크; 및 상기 요크 상에 구비된 복수 개의 본 발명의 일 실시예에 따르는 자석 구조체;를 포함하고, 상기 복수 개의 자석 구조체는, 서로 직렬 구조, 병렬 구조 또는 둘 다를 포함하는 구조로 연결 배치 되는 것일 수 있다.The magnet unit of the magnetron sputtering apparatus of this invention is a yoke; And a plurality of magnet structures according to an embodiment of the present invention provided on the yoke, wherein the plurality of magnet structures may be connected to each other in a structure including a series structure, a parallel structure, or both. .

본 발명의 일 실시예에 따르는 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 유닛은, 상기 자석 구조체 각각의 와이어에 가해지는 전압 및 전류 중 하나 이상을 조절하여 상기 자석 유닛의 적어도 일 영역이 타 영역과 다른 자기장의 세기를 갖도록 제어 가 가능한 것일 수 있다.The magnet unit of the magnetron sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, by adjusting one or more of the voltage and current applied to the wire of each of the magnet structure to at least one region of the magnetic unit is different in intensity from the other region It may be controllable to have.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 자석 구조체는, N극, 또는 S극 중 선택된 하나의 자극을 갖는 제1 자석군; 및 N극, 또는 S극 중 상기 제1 자석 군과 다른 자극을 갖는 제2 자석군;을 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the plurality of magnet structures may include: a first magnet group having a magnetic pole selected from N pole and S pole; And a second magnet group having a magnetic pole different from that of the first magnet group among the N pole or the S pole.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 자석군은 상기 제1 자석군 외측에 배치된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the second magnet group may be disposed outside the first magnet group.

본 발명의 마그네트론 스퍼터링 장치는, 기판이 안착되는 기판 안착부; 상기 기판 안착부와 대향되고 소정 간격 이격되어 구비되는 하나 이상의 자석부; 및 상기 기판 안착부와 자석부 사이에 설치되는 하나 이상의 타겟부;를 포함하고, 상기 자석부는 본 발명의 일 실시예에 따르는 자석 유닛을 하나 이상 포함하는 것일 수 있다.Magnetron sputtering apparatus of the present invention, the substrate mounting portion on which the substrate is mounted; At least one magnet part facing the substrate seating part and spaced apart from each other by a predetermined distance; And at least one target unit installed between the substrate seating unit and the magnet unit, wherein the magnet unit may include at least one magnet unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자석 유닛의 영구 자석 상면과 상기 타겟부 상면 간의 거리는 30 mm 내지 90 mm 인 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the distance between the upper surface of the permanent magnet of the magnet unit and the upper surface of the target portion may be from 30 mm to 90 mm.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자석부는, 상기 자석 구조체의 적어도 일 측에 마련된 냉각 수단을 더 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the magnet part may further include cooling means provided on at least one side of the magnet structure.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자석부는, 상기 요크, 상기 자석 구조체 및 상기 냉각 수단을 단위 모듈화하는 몰딩부를 더 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the magnet part may further include a molding part for modularizing the yoke, the magnet structure, and the cooling means.

본 발명의 실시예에서 제공하는 자석 구조체 및 자석 유닛을 이용할 경우, 마그네트론 스퍼터링 장치에서 타겟의 국부적인 과도 침식을 방지할 수 있고 면내 분포를 개선할 수 있다.When using the magnet structure and the magnet unit provided in the embodiment of the present invention, it is possible to prevent local excessive erosion of the target in the magnetron sputtering device and improve the in-plane distribution.

또한 본 발명의 실시예에서 따르는 마그네트론 스퍼터링 장치는 균일한 자기장을 발생시키며, 추가적인 공정이나 수작업의 수고 없이도 국부적인 자기장의 조절이 가능한 효과가 있다.In addition, the magnetron sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention generates a uniform magnetic field, and there is an effect that the local magnetic field can be controlled without additional process or manual labor.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 권취된 와이어에 인가되는 전압 및 전류 등을 이용하여 자기장의 세기를 조절할 수 있다. 특히, 외부 제어 장치를 통해 자석 일부 영역의 자기장의 세기를 국부적으로 조절하거나, 자석 전체 영역의 자기장의 세기를 조절할 수도 있다. 즉, 스퍼터링 장치 내부의 진공을 유지하면서도 장치 외부에서 간단한 방법으로 형성되는 자기장의 세기를 조절할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the strength of the magnetic field may be adjusted by using a voltage and a current applied to the wound wire. In particular, the intensity of the magnetic field of the partial region of the magnet or the intensity of the magnetic field of the entire region of the magnet may be adjusted through an external control device. That is, while maintaining the vacuum inside the sputtering device has the effect of controlling the strength of the magnetic field formed by a simple method outside the device.

도 1a 내지 도 1c, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 각각의 자석 구조체의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.1A to 1C, 2 and 3 are cross-sectional views schematically showing the structure of each magnet structure according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 자석 유닛의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다.4 and 5 are plan views schematically showing the structure of a magnet unit according to an embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따르는 각각의 자석 유닛을 x축 방향에서 바라본 구조의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.6 to 8 are cross-sectional views schematically illustrating a part of a structure of each magnet unit viewed in the x-axis direction according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따르는 마그네트론 스퍼터링 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.9 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a magnetron sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따르는 마그네트론 스퍼터링 장치에 포함되는 자석 유닛을 y축 방향에서 바라본 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of the magnet unit included in the magnetron sputtering apparatus according to the exemplary embodiment as viewed in the y-axis direction.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various modifications may be made to the embodiments described below. The examples described below are not intended to be limited to the embodiments and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes for them.

실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of examples. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of reference numerals will be given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. In the following description of the embodiment, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

자석 구조체 Magnetic structure

상기 자석 구조체는 영구 자석 및 영구 자석에 권취된 와이어를 포함하는 것일 수 있다. 이 때, 상기 영구 자석에 권취된 와이어의 권취 수 및 와이어의 재질(즉 저항) 등과 와이어에 인가되는 전압, 전류 등에 의해 자기장이 결정될 수 있다. The magnet structure may include a permanent magnet and a wire wound around the permanent magnet. At this time, the magnetic field may be determined by the number of windings of the wire wound on the permanent magnet, the material (ie, resistance) of the wire, and the voltage, current, or the like applied to the wire.

영구 자석은 예를 들면 네오듐, 철 및 붕소를 주성분으로 하는 이방성 또는 등방성 소결 자석, 사마륨 코발트 자석, 페라이트계 소재로 형성될 수 있다. 한편, 이러한 영구 자석의 표면 일부에는 부식 방지용 재질 또는 절연성 재질이 코팅될 수도 있고, 전체가 절연성 재질로 코팅될 수도 있다.The permanent magnet can be formed of, for example, anisotropic or isotropic sintered magnets, samarium cobalt magnets, ferritic materials mainly composed of neodium, iron and boron. On the other hand, a portion of the surface of the permanent magnet may be coated with an anti-corrosion material or an insulating material, the whole may be coated with an insulating material.

본 발명에서 제공하는 자석 구조체의 일 실시예에 따르면, 영구 자석에 직접적으로 와이어를 감는 방법을 사용한다. 본 발명의 특징을 쉽게 파악하기 위하여 한 가지 비교예를 제안할 수 있다. 본 발명과 대비할 수 있는 유사한 자석 구조체에 관한 비교예로서, 보빈에 와이어를 감은 전자석을 영구 자석 위에 배치 형성하는 방법이 있다. 본 발명의 자석 구조체를 형성하는 방법은 상기 비교예의 방법에 비하면, 영구 자석과 타겟 간의 거리가 가까워지는 장점이 있다. 이로써 상기 비교예의 방법에 비해 형성되는 자기장의 세기를 강화할 수 있는 이점이 있다. 또한, 와이어를 감을 수 있는 권취부 높이가 길어지는 효과가 있고, 자기장의 변화율을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.According to one embodiment of the magnetic structure provided by the present invention, a method of winding a wire directly on a permanent magnet is used. In order to easily understand the features of the present invention, one comparative example can be suggested. As a comparative example of a similar magnetic structure that can be compared with the present invention, there is a method of arranging and forming an electromagnet wound on a bobbin on a permanent magnet. The method of forming the magnet structure according to the present invention has an advantage in that the distance between the permanent magnet and the target is closer than that of the comparative example. As a result, there is an advantage that the strength of the formed magnetic field can be enhanced compared to the method of Comparative Example. Moreover, the height of the winding part which can wind a wire becomes long, and there exists an effect which can improve the change rate of a magnetic field.

와이어의 권취 수 및 와이어의 재질은 최초 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 유닛 설계 시에 고정적으로 결정되는 변수이며, 인가되는 전압, 전류 등은 마그네트론 스퍼터링 장치를 구동하는 과정에서 유동적으로 조절할 수 있는 파라미터이다. 따라서, 본 발명에서 제공하는 자석 구조체는 와이어에 가해지는 전압 및 전류를 외부 전원 공급 장치에서 조절함으로써 진공 챔버 내에서 자기장의 세기 제어가 의도한대로 가능해질 수 있다.The number of windings of the wire and the material of the wire are variables that are fixedly determined in the design of the magnet unit of the first magnetron sputtering device, and the applied voltage and current are parameters that can be flexibly adjusted in the process of driving the magnetron sputtering device. Therefore, the magnetic structure provided by the present invention may enable the strength control of the magnetic field in the vacuum chamber as intended by adjusting the voltage and current applied to the wire in an external power supply.

또한 본 발명의 자석 구조체는 영구 자석에 전자석과 같이 와이어를 직접 권취함으로써, 기존의 영구 자석만 이용하는 경우에 자기장의 세기 조절이 가능해지고 보다 강한 자기장을 생성할 수 있다. 영구 자석에 권취 와이어 구조를 형성함으로써 전체적으로 균일한 자기장을 생성할 수 있다. 즉, 기존의 영구 자석만을 이용하는 경우 자기장의 세기가 균일하지 못해 타겟의 가장자리 부근의 침식을 크게 하였지만, 영구 자석에 권취 와이어 구조를 결합함으로써 국부적인 자기장 세기를 조절 할 수 있고, 그에 따라 타겟의 국부적인 침식을 방지할 수 있다.In addition, the magnetic structure of the present invention, by winding the wire directly to the permanent magnet, such as an electromagnet, it is possible to control the strength of the magnetic field when using only the existing permanent magnet and can generate a stronger magnetic field. By forming a wound wire structure in the permanent magnet, a uniform magnetic field as a whole can be generated. In other words, when only the permanent magnet is used, the strength of the magnetic field is not uniform and the erosion near the edge of the target is increased. However, by combining the winding wire structure with the permanent magnet, the local magnetic field strength can be controlled. Phosphorus erosion can be prevented.

도 1a 내지 도 1c, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 각각의 자석 구조체의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 이하, 도 1a 내지 도 1c, 도 2 및 도 3을 참조하여 각 도면에 도시된 각각의 자석 구조체의 구조 및 기능에 대해 상세히 설명한다.1A to 1C, 2 and 3 are cross-sectional views schematically showing the structure of each magnet structure according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the structure and function of each magnet structure shown in each drawing will be described in detail with reference to FIGS. 1A to 1C, 2 and 3.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 영구 자석(100)은, 수직 방향으로 연장 형성되어 상기 와이어(200)가 권취되는 제1 부분(110); 및 상기 제1 부분의 상단 및 하단 중 하나 이상으로부터 수평 방향으로 연장 형성되고, 상기 와이어가 권취되지 않는 제2 부분(120);을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the permanent magnet 100 may include: a first portion 110 extending in a vertical direction so that the wire 200 is wound; And a second portion 120 extending in a horizontal direction from at least one of an upper end and a lower end of the first part, and wherein the wire is not wound.

본 발명의 영구 자석은 와이어가 권취되는 부분과, 와이어가 권취되지 않는 부분으로 나누어진다. 본 발명을 설명하기 위하여 영구 자석 중, 와이어가 권취되는 부분을 포함하는 영역을 제1 부분, 제1 부분을 제외한 와이어가 권취되지 않는 나머지 부분을 포함하는 영역을 제2 부분이라고 지칭한다. The permanent magnet of this invention is divided into the part to which a wire is wound, and the part to which a wire is not wound. In order to explain the present invention, a region including a portion around which the wire is wound is referred to as a second portion among the permanent magnets.

제1 부분은 수직 방향으로 연장 형성되는 기둥과 같은 구조로 형성될 수 있다. 제1 부분에는 와이어가 접촉되어 권취된다. 와이어는 적어도 1회 이상 기둥을 권취할 수 있다. 즉, 와이어는 수직 기둥 구조에 접촉되어 기둥을 감싸도록 둘러 감길 수 있다. 따라서 제1 부분의 수직 방향 길이에 따라 권취되는 와이어의 높이가 결정될 수 있다.The first portion may be formed in a pillar-like structure extending in the vertical direction. The wire is in contact with and wound around the first portion. The wire may wind the pillar at least once. In other words, the wire may contact the vertical columnar structure and be wound around the column. Therefore, the height of the wound wire can be determined according to the vertical length of the first portion.

이 때, 상기 기둥의 평단면은 원, 사각형, 오각형 또는 육각형 구조일 수 있으며, 와이어가 권취될 수 있는 기둥의 형상이라면 본 발명에서 그 형상을 특별히 한정하지 아니한다. 이러한 수직 방향으로 연장 형성된 제1 부분의 적어도 일부에 와이어가 권취된다.At this time, the flat cross section of the pillar may be a circle, square, pentagonal or hexagonal structure, if the shape of the pillar to which the wire can be wound is not particularly limited in shape in the present invention. The wire is wound around at least a portion of the first portion extending in this vertical direction.

제2 부분은 상기 제1 부분의 상단, 하단 또는 둘 다로부터 수평 방향으로 연장 형성될 수 있다. 제2 부분은 수평 방향으로 연장 형성되어, 복수 개의 자석 구조체가 연결되어 형성되는 자석 유닛을 제조하는 과정에서, 인접하는 자석 구조체와의 관계에서 쇼트를 방지하기 위한 절연체 기능을 할 수 있다. 인접하는 자석 구조체 또한 전류가 흐르는 와이어가 구비될 것이므로, 제2 부분이 수평 방향으로 연장 형성되어, 와이어와 와이어 간 직접적으로 맞닿아 발생하는 문제를 방지할 수 있다.The second portion may extend in the horizontal direction from the top, bottom or both of the first portion. The second portion extends in the horizontal direction, and in the process of manufacturing the magnet unit in which the plurality of magnet structures are connected to each other, the second part may function as an insulator for preventing a short in relation to an adjacent magnet structure. Since the adjacent magnetic structure will also be provided with a current flowing wire, the second portion is formed to extend in the horizontal direction, it is possible to prevent the problem caused by the direct contact between the wire and the wire.

제2 부분은 제1 부분의 수평방향 양쪽으로 연장 형성되는 것일 수 있다. 제1 부분의 상단, 하단 또는 둘 다로부터 양쪽으로 연장 형성되는 제2 부분의 길이가 동일한 것일 수 있다. 일 예로서 제1 부분은 제2 부분의 중심에 위치하는 것일 수 있다. 또한, 설계에 따라 양쪽으로 연장 형성되는 제2 부분의 길이는 서로 상이한 것일 수도 있다. 이 때, 제1 부분은 제2 부분의 중심에 위치하지 않는 것일 수 있다.The second portion may be formed extending in both the horizontal direction of the first portion. The second portions extending from both the top, bottom or both of the first portion may be the same length. As an example, the first part may be located at the center of the second part. Also, depending on the design, the lengths of the second portions extending to both sides may be different from each other. In this case, the first portion may not be located at the center of the second portion.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 부분의 수평 방향 길이(도 1a의 Ⅰ)는, 상기 제1 부분 단면의 수평 방향 길이

및 상기 와이어 단면의 총 두께

의 합보다 큰 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the horizontal length (I in FIG. 1A) of the second portion is a horizontal length of the first partial cross section.

And the total thickness of the wire cross section

It may be greater than the sum of.

상기 제2 부분의 수평 방향 길이가 상기 제1 부분 단면의 수평 방향 길이 및 와이어 단면의 총 두께의 합보다 커짐으로써, 복수 개의 자석 구조체가 배열될 때 상기 자석 구조체의 와이어(200)가 인접하는 자석 구조체의 와이어와 맞닿지 않도록 될 수 있다. 이로써 전류가 흐르는 와이어와 와이어가 서로 맞닿아 쇼트가 발생하는 위험 등을 방지하는 효과가 있다. 이와 같이 제2 부분의 수평 방향 길이를 제1 부분 단면의 수평 방향 길이 및 와이어 단면의 총 두께의 합보다 크게 형성함으로써, 본 발명의 자석 구조체를 복수 개 연결하여 이용할 경우에도 복수 개 자석 구조체 간의 절연이 이루어 질 수 있다. The horizontal length of the second portion is greater than the sum of the horizontal length of the first partial cross section and the total thickness of the wire cross section, such that the wires 200 of the magnetic structure are adjacent when the plurality of magnetic structures are arranged. And may not be in contact with the wires of the structure. As a result, there is an effect of preventing the risk that short-circuiting occurs due to the wires in which current flows and the wires contact each other. As such, the horizontal length of the second portion is formed to be larger than the sum of the horizontal length of the first partial cross section and the total thickness of the wire cross section, so that even when a plurality of magnetic structures of the present invention are connected and used, insulation between the plurality of magnetic structures is achieved. This can be done.

한편, 제1 부분의 수직 방향 길이가 길고, 제2 부분의 수평 방향 길이가 길 수록 와이어의 권취 횟수가 증가할 수 있다. 이는 제1 부분의 수직 방향이 길수록 와이어가 권취 될 수 있는 제1 부분의 면적이 넓어질 수 있기 때문이다. 또한, 이는 제2 부분의 수평 방향 길이가 길수록 와이어가 권취되어 형성되는 와이어 단면의 총 두께가 두껍게 형성될 수 있기 때문이다. On the other hand, the longer the vertical length of the first portion, the longer the horizontal length of the second portion may increase the number of turns of the wire. This is because the longer the vertical direction of the first part, the wider the area of the first part in which the wire can be wound. In addition, this is because the longer the horizontal length of the second portion is, the thicker the total thickness of the wire cross section formed by winding the wire can be formed.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 부분(120)은 수직 방향으로 연장 형성되는 하나 이상의 가지부(122)를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the second portion 120 may include one or more branches 122 extending in the vertical direction.

한편, 제2 부분은 도 2 및 도 3과 같이 수직 방향으로 연장 형성되는 하나 이상의 가지부가 형성될 수 있다. 가지부는 수평 방향으로 연장 형성된 제2 부분의 양 말단에서 도 2과 같이 연결되어 형성될 수 있다. 제2 부분의 양 말단에서 가지부가 연장 형성될 경우 90도 눕혀놓은 E 형상과 같은 구조체를 형성하게 될 수 있다.Meanwhile, the second portion may have one or more branch portions extending in the vertical direction as shown in FIGS. 2 and 3. Branches may be connected to each other as shown in FIG. 2 at both ends of the second portion extending in the horizontal direction. When the branch is extended at both ends of the second portion, it may form a structure such as an E shape lying 90 degrees.

또한, 가지부는 수평 방향으로 연장 형성된 제2 부분의 일 말단에서만 도 3과 같이 연결되어 형성될 수 있다. 제2 부분의 일 말단에서 가지부가 연장 형성될 경우 90도 눕혀놓은 F 형상과 같은 구조체를 형성하게 될 수 있다.In addition, the branch portion may be connected and formed as shown in FIG. 3 only at one end of the second portion extending in the horizontal direction. If the branch portion is extended at one end of the second portion, it may form a structure such as an F shape laid down 90 degrees.

한편, 상기 가지부는 제2 부분의 일부에서 연장 형성되면 족하며 반드시 제2 부분의 말단에서 형성되어야 하는 것은 아니다. 또한 가지부는 반드시 한 개 또는 두 개만 형성되어야 하는 것도 아니다. 이 때, 상기 가지부의 수직 방향 길이는 도 2 및 도 3과 같이 제1 부분(110)의 수직 방향 길이와 동일하게 형성될 수 있다. 상기 가지부의 수직 방향 길이는 설계상의 편의에 따라 다양하게 변형하여 제1 부분의 수직 방향 길이보다 길거나 짧게 형성될 수도 있다.On the other hand, the branch portion is sufficient to extend from a portion of the second portion and is not necessarily formed at the end of the second portion. In addition, only one or two branches are not necessarily formed. At this time, the vertical length of the branch portion may be formed to be the same as the vertical length of the first portion 110, as shown in FIGS. The vertical length of the branch portion may be formed to be longer or shorter than the vertical length of the first portion by various modifications according to design convenience.

제2 부분은 도 1a와 같이 제1 부분의 상단으로부터 연장 형성되는 구조일 수 있다. 이 경우 상기 영구 자석은 T와 같은 형상 구조체를 이루게 될 수 있다. The second portion may have a structure extending from an upper end of the first portion as shown in FIG. 1A. In this case, the permanent magnet may form a shape structure such as T.

또한, 제2 부분은 설계상의 필요에 따라 도 1b와 같이 제1 부분의 상단 및 하단으로부터 모두 연장 형성되는 구조일 수 있으며, 이 경우 상기 영구 자석은 I와 같은 형상 구조체를 이루게 될 수 있다. 이 때, 제2 부분(120)의 상부 및 하부 구조체는 서로 동일 길이 및 폭을 가질 수 있다. 또한 상기 상부 및 하부 구조체(도 1b의 120)은 하나가 나머지 하나 보다 긴 길이 또는 짧은 길이, 넓은 폭 또는 좁은 폭으로 마련될 수도 있다. In addition, the second part may have a structure extending from both the upper end and the lower end of the first part as shown in FIG. 1B according to design needs, in which case the permanent magnet may form a shape structure such as I. At this time, the upper and lower structures of the second portion 120 may have the same length and width. In addition, the upper and lower structures 120 of FIG. 1B may be provided with one length longer or shorter, wider or narrower than the other one.

또한, 제2 부분은 설계상의 필요에 따라 도 1c와 같이 제1 부분의 하단으로부터만 연장 형성되는 구조일 수도 있다. 이 경우 영구 자석은 뒤집어 놓은 T 형상 구조체, 즉 ㅗ와 같은 형상의 구조체를 형성할 수 있다. In addition, the second portion may be a structure extending only from the lower end of the first portion, as shown in Figure 1c according to the design needs. In this case, the permanent magnet may form an inverted T-shaped structure, that is, a structure having a shape such as ㅗ.

본 발명의 와이어는, 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 와이어(200)는 소정의 굵기를 갖는 알루미늄, 구리 등의 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 와이어는 표면에 절연성 물질이 코팅될 수 있다. 예를 들어, 에나멜, 폴리머 등이 도전성 와이어의 표면에 코팅될 수 있다. 와이어는 영구 자석의 제1 부분을 감도록 소정의 횟수로 권취될 수 있다. 이러한 와이어의 권취 수, 굵기 및 재질(즉 저항), 영구 자석의 재질 및 형상 등은 본 발명의 자석 구조체가 형성하는 자기장 세기를 결정하는 1차적인 요인이 된다. 그리고 권취 후 와이어에 인가되는 전압 및 전류 등을 조절함으로써 자석 구조체의 자기장의 세기를 제어할 수도 있으며 이는 본 발명의 자석 구조체가 형성하는 자기장 세기를 결정하는 2차적인 요인이 된다. 따라서 상기 1차적 요인과 2차적 요인을 종합적으로 제어함으로써 원하는 세기의 자기장을 구현할 수 있다.The wire of the present invention may be made of a conductive material. The wire 200 may be made of a conductive material such as aluminum or copper having a predetermined thickness. In addition, the wire may be coated with an insulating material on the surface. For example, enamel, polymer, or the like can be coated on the surface of the conductive wire. The wire may be wound a predetermined number of times to wind the first portion of the permanent magnet. The number of windings, the thickness and the material (that is, the resistance) of the wire, the material and the shape of the permanent magnet, and the like are the primary factors for determining the magnetic field strength formed by the magnet structure of the present invention. In addition, the strength of the magnetic field of the magnet structure may be controlled by adjusting the voltage and current applied to the wire after winding, which is a secondary factor in determining the magnetic field strength of the magnet structure of the present invention. Therefore, the magnetic field of the desired intensity can be realized by comprehensively controlling the primary and secondary factors.

한편, 와이어는 단일 층으로 이루어져 영구 자석을 권취할 수 있고, 적어도 둘 이상의 층을 형성하여 영구 자석을 권취할 수 있다.On the other hand, the wire may be made of a single layer to wind the permanent magnet, and at least two layers may be formed to wind the permanent magnet.

도 1a 내지 도 1c 에 도시된 자석 구조체는, 영구 자석의 제1 부분(110)을 와이어(200)가 세 바퀴 감은 구조가 도시되어 있다. 즉, 상기 제1 부분에 와이어가 세 겹의 층으로 권취되어 있다. 1A to 1C illustrate a structure in which a wire 200 is wound three times around the first portion 110 of the permanent magnet. That is, a wire is wound in three layers by the said 1st part.

자석 유닛Magnet unit

아래에서는 상술했던 자석 구조체를 요크 상에 복수 개 포함하도록 형성되는 자석 유닛에 대해 설명한다. 아래의 자석 유닛은 일종의 자석 단위체로서, 형성된 자석 유닛이 낱개로서 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석부로 이용될 수 있지만, 복수 개 구비되어 다양하게 배치된 형태로 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석부를 형성할 수도 있다. The following describes a magnet unit formed to include a plurality of the above-described magnet structures on the yoke. The following magnet unit is a kind of magnet unit, and the formed magnet units may be used as the magnet part of the magnetron sputtering device individually, but a plurality of magnet units may be provided to form the magnet part of the magnetron sputtering device in various arrangements.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 자석 유닛의 구조를 개략적으로 도시한 평면도이다. 아래에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 자석 유닛 및 자석 유닛의 요크 상에 형성되는 제1 자석군 및 제2 자석군을 설명한다. 아래의 제1 자석군 및 제2 자석군은 복수 개의 자석 구조체가 연결되어 형성되는 것이다.4 and 5 are plan views schematically showing the structure of a magnet unit according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the first magnet group and the second magnet group formed on the magnet unit and the yoke of the magnet unit will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The first magnet group and the second magnet group below are formed by connecting a plurality of magnet structures.

요크(310)는 평판 또는 원통형 형상일 수 있다. 요크(310)는 예를 들면 페라이트계의 스테인레스 등을 이용할 수 있다. 요크(310)의 일면 또는 표면 상에는 제1 자석군(20) 및 제2 자석군(30)이 설치되어 자석 유닛을 형성할 수 있다. 즉, 평판형 요크(310)의 일면 상에 제1 자석군 및 제2 자석군이 설치되거나, 원통형 요크의 표면에 제1 자석군 및 제2 자석군이 설치될 수 있다. 이 때, 형성된 자석 유닛은 제1 자석군 및 제2 자석군을 포함할 수 있고, 도 4 및 도 5에 도시된 자석 유닛의 형태 중 하나와 같이 배치될 수 있다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시된 자석 유닛의 형태 중 둘 이상이 복수 개 연결되어 배치된 것일 수도 있다. 한편, 도 4 및 도 5에 도시된 자석 유닛의 형태들과는 또 다른 형태로 자석 유닛이 배치될 수도 있다. Yoke 310 may have a flat or cylindrical shape. The yoke 310 may use, for example, ferritic stainless steel. The first magnet group 20 and the second magnet group 30 may be installed on one surface or the surface of the yoke 310 to form a magnet unit. That is, the first magnet group and the second magnet group may be installed on one surface of the flat yoke 310 or the first magnet group and the second magnet group may be installed on the surface of the cylindrical yoke. In this case, the formed magnet unit may include a first magnet group and a second magnet group, and may be disposed as one of the shapes of the magnet unit illustrated in FIGS. 4 and 5. In addition, two or more of the forms of the magnet unit illustrated in FIGS. 4 and 5 may be arranged to be connected in plurality. Meanwhile, the magnet unit may be arranged in a form different from those of the magnet unit illustrated in FIGS. 4 and 5.

제1 자석군과 제2 자석군의 배치에 대해 상세히 설명하면, 제 1 자석군(20)은 요크(310)의 중앙부에 고정되고, 제2 자석군(30)은 제1 자석군과 이격되어 제1 자석군의 외측 주변에 고정될 수 있다. 여기서, 제1 자석군 및 제2 자석군의 높이 및 폭은 동일할 수 있다. 그러나, 제1 자석군의 폭이 제2 자석군보다 넓거나 좁을 수도 있고, 제1 자석군의 높이가 제2 자석군의 높이보다 높거나 낮을 수도 있는 등 설계상의 필요에 따라 상기 폭과 높이는 다양하게 변형이 가능하다.The arrangement of the first magnet group and the second magnet group will be described in detail. The first magnet group 20 is fixed to the center of the yoke 310, and the second magnet group 30 is spaced apart from the first magnet group. It may be fixed around the outer side of the first magnet group. Here, the height and width of the first magnet group and the second magnet group may be the same. However, the width and height may vary depending on design needs such that the width of the first magnet group may be wider or narrower than the second magnet group, and the height of the first magnet group may be higher or lower than the height of the second magnet group. It can be modified.

제1 자석군은 요크의 일 면으로부터 소정의 높이로 형성되며 직선 형태 또는 폐루프(closed loop) 형상으로 마련될 수도 있다. 즉, 제1 자석군은 도 4에 도시된 바와 같이 소정의 길이 및 폭을 갖는 직선 형태로 마련될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 폐루프 형태로 마련될 수도 있다. 직선 형태의 경우 즉 x축 방향으로 소정의 폭을 갖고 이와 직교하는 y축 방향으로 소정의 길이를 갖는 대략 바(bar) 형상으로 마련될 수 있다. 이때, x축 방향은 마그네트론 스퍼터링 장치에서 기판의 이동 방향과 동일한 것일 수 있다. 폐루프 형태의 제1 자석군(20)은 도 5에 도시된 바와 같이 서로 소정 간격 이격되며 동일 길이의 제1 장변부 및 제2 장변부(22a, 22b)와 제1 장변부 및 제2 장변부의 가장자리에 제1 장변부 및 제2 장변부 사이를 연결하도록 형성된 제1 단변부 및 제2 단변부(24a, 24b)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 단변부 및 제2 단변부는 직선 형태로 마련되어 제1 장변부 및 제2 장변부의 가장자리를 연결할 수 있다. 따라서, 제1 자석군(20)은 장변부 및 단변부가 직사각형의 형상을 이루도록 마련될 수 있다. 그러나, 제1 자석군은 직사각형의 형상뿐 만 아니라 원형 또는 폐루프 형상을 갖는 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 장변부와 단변부가 만나는 모서리 부분이 라운드 하게 형성될 수도 있다. 또한, 제1 자석군의 장변부는 요크의 중앙부로부터 소정 간격 이격되어 마련될 수 있다.The first magnet group is formed at a predetermined height from one surface of the yoke and may be provided in a straight form or a closed loop shape. That is, the first magnet group may be provided in a straight form having a predetermined length and width as shown in FIG. 4, or may be provided in a closed loop form as shown in FIG. 5. In the case of the straight form, that is, the shape may be provided in a substantially bar shape having a predetermined width in the x-axis direction and a predetermined length in the y-axis direction perpendicular to the x-axis direction. In this case, the x-axis direction may be the same as the moving direction of the substrate in the magnetron sputtering device. As shown in FIG. 5, the first magnet group 20 in the closed loop form is spaced apart from each other by a predetermined distance and has the same length of the first and second

long sides

22a and 22b and the first and second long sides. A first short side portion and a second

short side portion

24a and 24b formed to connect between the first long side portion and the second long side portion may be included at an edge of the portion. Here, the first short side portion and the second short side portion may be provided in a straight line to connect edges of the first long side portion and the second long side portion. Accordingly, the first magnet group 20 may be provided such that the long side portion and the short side portion have a rectangular shape. However, the first magnet group may be provided in various shapes having not only a rectangular shape but also a circular or closed loop shape. For example, the corner portion where the long side portion and the short side portion meet may be formed round. In addition, the long side portion of the first magnet group may be provided spaced apart from the central portion of the yoke by a predetermined interval.

제2 자석군(30)은 제1 자석군(20)과 소정 간격 이격되며, 제1 자석군(20)의 외측에 마련될 수 있다. 본 발명의 일 예에서, 제2 자석군(30)은 직선 형상 또는 폐루프 형상을 형성하는 제1 자석군(20)의 외측에 마련될 수 있다. 이러한 제2 자석군은 제1 자석군과 상이한 형상 또는 유사한 형상으로 마련될 수 있다. 제2 자석군은 폐루프 형상으로 마련될 수 있다. 폐루프 형상의 제2 자석군은 도 5에 도시된 바와 같이 제1 자석군의 제1 장변부 및 제2 장변부(22a, 22b)와 소정 간격 이격되고 이보다 길게 제3 장변부 및 제4 장변부(32a, 32b)가 마련될 수 있고, 제3 장변부 및 제4 장변부의 가장자리에서 제3 장변부 및 제4 장변부를 서로 연결하도록 제3 단변부 및 제4 단변부(34a, 34b)가 마련될 수 있다. 따라서, 제2 자석군(30)은 장변부(32a, 32b) 및 단변부(34a, 34b)가 직사각형의 형상을 이루면서 제1 자석군(20)을 둘러싸도록 마련될 수 있다. 그러나, 제2 자석군(30)은 직사각형의 형상뿐만 아니라 폐루프 형상을 갖는 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 장변부와 단변부 가 만나는 모서리 부분이 라운드 하게 형성될 수도 있다.The second magnet group 30 may be spaced apart from the first magnet group 20 by a predetermined interval, and may be provided outside the first magnet group 20. In one example of the present invention, the second magnet group 30 may be provided outside the first magnet group 20 forming a linear shape or a closed loop shape. The second magnet group may be provided in a shape different from or similar to the first magnet group. The second magnet group may be provided in a closed loop shape. As shown in FIG. 5, the closed loop-shaped second magnet group is spaced apart from the first long side portion and the second

long side portions

22a and 22b of the first magnet group by a predetermined distance and longer than the third long side portion and the fourth long side. The

portions

32a and 32b may be provided, and the third short side portion and the fourth

short side portion

34a and 34b may be connected to each other at the edges of the third long side portion and the fourth long side portion. Can be prepared. Therefore, the second magnet group 30 may be provided to surround the first magnet group 20 while the

long sides

32a and 32b and the

short sides

34a and 34b have a rectangular shape. However, the second magnet group 30 may be provided in various shapes having a closed loop shape as well as a rectangular shape. For example, the corner portion where the long side portion and the short side portion meet may be formed round.

한편, 상기 제1 자석군과 제2 자석군을 형성하는 자석 구조체들은, 각각 서로 다른 극성을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 자석군을 형성하는 영구 자석이 N극을 갖는다면 제2 자석군을 형성하는 영구 자석은 S극을 갖고, 제1 자석군의 영구 자석이 S극을 갖는다면 제2 자석군의 영구 자석은 N극을 가질 수 있다. Meanwhile, the magnet structures forming the first magnet group and the second magnet group may be formed to have different polarities, respectively. That is, if the permanent magnets forming the first magnet group have the N pole, the permanent magnets forming the second magnet group have the S pole, and if the permanent magnets of the first magnet group have the S pole, The permanent magnet may have an N pole.

따라서, 제1 자석군(20)이 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 일자 형태를 가지면 자석 유닛의 영구 자석은 S-N-S의배열을 갖거나 N-S-N의 배열을 가질 수 있다. 또한, 제1 자석군이 도 6에 도시된 바와 같이 폐루프 형태를 가지면 자석 유닛의 영구 자석은 S-N-N-S의 배열을 갖거나 N-S-S-N의 배열을 가질 수 있다. 그러나, 본 발명은 극성이 다른 두 자석으로 이루어진 자석 유닛이 복수 마련되는 경우 뿐만 아니라 복수의 자석이 극성이 다르게 배열되는 경우도 포함될 수 있으므로 N-S-...-S-N로 자석의 배열이 이루어질 수도 있다. Accordingly, when the first magnet group 20 has a straight shape as shown in FIGS. 4 and 5, the permanent magnet of the magnet unit may have an array of S-N-S or an array of N-S-N. In addition, when the first magnet group has a closed loop shape as shown in FIG. 6, the permanent magnet of the magnet unit may have an array of S-N-N-S or an array of N-S-S-N. However, the present invention may include not only a case in which a plurality of magnet units including two magnets having different polarities are provided, but also a case in which a plurality of magnets are arranged in different polarities, so that magnets may be arranged in NS -...- SN. .

본 발명의 일 실시예에서 제공하는 상기 자석 구조체는 앞서 설명한 것과 같이 복수 개 구비되어 자석 유닛을 형성할 수 있다. 이 때 자석 구조체는 요크 상에 구비될 수 있으며, 복수 개의 자석 구조체는 서로 직렬 또는 병렬 연결되는 구조를 형성할 수 있다. 상기 요크 상에는 도 1a 내지 도 1c, 도 2 및 도 3 중 어느 하나와 같은 자석 구조체의 배치를 가지는 자석 유닛이 형성될 수 있다. 자석 유닛에 포함되는 자석 구조체의 수는 스퍼터링 장치의 사이즈에 따라 결정될 수 있다. 대면적의 기판에 스퍼터링이 필요할 경우 더 많은 자석 구조체를 포함하는 자석 유닛이 필요할 수도 있다.The magnet structure provided in an embodiment of the present invention may be provided in plural as described above to form a magnet unit. In this case, the magnet structure may be provided on the yoke, and the plurality of magnet structures may form a structure connected in series or in parallel with each other. On the yoke, a magnet unit having an arrangement of a magnet structure as shown in any one of FIGS. 1A to 1C, 2 and 3 may be formed. The number of magnet structures included in the magnet unit may be determined according to the size of the sputtering apparatus. If a large area substrate is required for sputtering, a magnet unit containing more magnet structures may be required.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따르는 각각의 자석 유닛을 x축 방향에서 바라본 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.6 to 8 are cross-sectional views schematically illustrating a structure of each magnet unit according to an embodiment of the present invention as viewed in the x-axis direction.

도 6의 경우, 도 1a에 도시된 T 자형 영구 자석을 포함하는 자석 구조체가 인접하도록 반복 배치된 구조가 도시되어 있다. 상기 도 6을 참조하면 요크(310) 상에 자석 구조체가 접착층(320)으로 고정되어 있는 구조를 확인할 수 있다. 이와 같이 자석 구조체와 요크 사이에는 고정된 구조체를 확보하기 위해 접착제를 이용하여 접착층을 형성할 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았으나 자석 구조체와 요크 사이를 볼트를 이용하여 고정함으로써 상기 고정된 구조체를 확보할 수도 있다. 본 발명에서 상기 요크 상에 자석 구조체를 고정하기 위한 방법은 접착제를 이용하거나 볼트를 이용하는 것 외에도 추가적인 다양한 수단이 이용될 수 있다. 도 7의 경우, 도 1a에 도시된 T자형 영구 자석을 포함하는 자석 구조체와 도 2에 도시된 E자형 영구 자석을 포함하는 자석 구조체가 교차로 인접하도록 반복 배치된 구조가 도시되어 있다.In the case of FIG. 6, a structure in which the magnetic structure including the T-shaped permanent magnet shown in FIG. 1A is repeatedly arranged so as to be adjacent to each other is illustrated. Referring to FIG. 6, a structure in which the magnet structure is fixed to the adhesive layer 320 on the yoke 310 may be confirmed. As such, an adhesive layer may be formed between the magnet structure and the yoke by using an adhesive to secure the fixed structure. In addition, although not shown, the fixed structure may be secured by fixing between the magnet structure and the yoke using a bolt. In the present invention, the method for fixing the magnet structure on the yoke may use a variety of additional means in addition to using an adhesive or using a bolt. In the case of FIG. 7, a structure in which the magnet structure including the T-shaped permanent magnet shown in FIG. 1A and the magnet structure including the E-shaped permanent magnet shown in FIG. 2 are repeatedly arranged to cross each other is illustrated.

도 8의 경우, 도 2에 도시된 E자형 영구 자석을 포함하는 자석 구조체가 인접하도록 반복 배치된 구조가 도시되어 있다.In the case of FIG. 8, a structure in which the magnetic structure including the E-shaped permanent magnet shown in FIG. 2 is repeatedly arranged so as to be adjacent to each other is illustrated.

이 때 요크 상에 형성되는 자석 구조체들 각각은 서로 직렬 구조, 병렬 구조또는 둘 다를 포함하는 구조로 연결 배치 될 수 있다. In this case, each of the magnet structures formed on the yoke may be connected to each other in a structure including a series structure, a parallel structure, or both.

본 발명의 일 실시예에 따르는 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 유닛은, 상기 자석 구조체 각각의 와이어에 가해지는 전압 및 전류 중 하나 이상을 조절하여 상기 자석 유닛의 적어도 일 영역이 타 영역과 다른 자기장의 세기를 갖도록 제어가 가능한 것일 수 있다. The magnet unit of the magnetron sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, by adjusting one or more of the voltage and current applied to the wire of each of the magnet structure to at least one region of the magnetic unit is different in intensity from the other region It may be controllable to have.

구체적인 일 예로서, 개별적인 전원을 설치하여 상기 일 영역에 위치한 자석 구조체들에는 높은 전류를 가하고 타 영역에 위치한 자석 구조체들에는 낮은 전류를 가하여 상기 자석 유닛의 일 영역과 타 영역이 서로 다른 자기장의 세기를 갖도록 제어할 수 있다. 또 다른 일 예로서, 일 영역에 위치하는 자석 구조체들과 타 영역에 위치하는 자석 구조체들에 설치된 와이어에 흐르는 전류를 차단할 수 있는 스위치(switch) 또는 릴레이(relay)를 설치하여 회로의 연결을 제어함으로써 상기 자석 유닛의 일 영역과 타 영역이 서로 다른 자기장의 세기를 갖도록 제어할 수 있다. As a specific example, by installing a separate power supply to apply a high current to the magnet structures located in the one region and a low current to the magnet structures located in the other region, the strength of the magnetic field is different from one region and the other region of the magnet unit Can be controlled to have. As another example, the connection of the circuit is controlled by installing a switch or a relay that can block a current flowing in a wire installed in the magnet structures located in one region and the magnet structures located in another region. Thus, one region and the other region of the magnet unit may be controlled to have different strengths of the magnetic field.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수 개의 자석 구조체는, N극, 또는 S극 중 선택된 하나의 자극을 갖는 제1 자석군; 및 N극, 또는 S극 중 상기 제1 자석군과 다른 자극을 갖는 제2 자석군;을 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the plurality of magnet structures may include: a first magnet group having a magnetic pole selected from N pole and S pole; And a second magnet group having a magnetic pole different from that of the first magnet group among the N pole or the S pole.

마그네트론 스퍼터링 장치Magnetron sputtering device

본 발명에서 설명하는 마그네트론 스퍼터링 장치는 자석부를 하나 이상 포함하며, 자석부에는 상술했던 자석 유닛이 하나 이상 구비된다. 이하, 마그네트론 스퍼터링 장치 및 마그네트론 스퍼터링 장치를 구성하는 각 부분에 대해서 설명한다.The magnetron sputtering apparatus described in the present invention includes at least one magnet portion, and the magnet portion is provided with at least one magnet unit. Hereinafter, each part which comprises a magnetron sputtering apparatus and a magnetron sputtering apparatus is demonstrated.

본 발명의 일 실시예에 따르는 스퍼터링 장치를 도시한 도 9를 참조하면, 본 발명에서 제공하는 스퍼터링 장치는 자석 유닛(630)과, 백킹 플레이트(650), 타겟(640) 및 기판 안착부(620)를 포함할 수 있다. 상기 기판 안착부 상에는 그 표면에 스퍼터링 된 층이 형성되는 기판(610)이 구비된다. 또한, 자석 유닛(630)은 요크(310)와, 중앙의 제1 자석군 및 제1 자석군 외측의 제2 자석군을 포함할 수 있다. 상기 각각의 자석군은 영구 자석(100) 및 영구 자석을 권취하는 와이어(200)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9, which shows a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, the sputtering apparatus provided in the present invention includes a magnet unit 630, a backing plate 650, a target 640, and a substrate seating portion 620. ) May be included. On the substrate seating portion, a substrate 610 is provided on which a sputtered layer is formed. In addition, the magnet unit 630 may include a yoke 310, a first magnet group in the center, and a second magnet group outside the first magnet group. Each magnet group may be composed of a permanent magnet 100 and a wire 200 winding the permanent magnet.

여기서, 기판 안착부(620)와 자석 유닛(630)은 서로 대향되도록, 즉 서로 마주보도록 마련될 수 있다. 이때, 기판 안착부는 장치 내에 상측, 하측 또는 측부에 마련될 수 있고, 이와 마주보도록 자석 유닛이 마련될 수 있다. 예를 들어, 기판 안착부가 하측에 마련되면 자석 유닛은 상측에 마련되고, 기판 안착부가 상측에 마련되면 자석 유닛은 하측에 마련될 수 있다. 또한, 기판 안착부가 측면에 수직으로 마련될 경우 자석 유닛은 이와 대면하는 타 측면에 마련될 수 있다. Here, the substrate mounting portion 620 and the magnet unit 630 may be provided to face each other, that is to face each other. At this time, the substrate seating portion may be provided in the upper side, the lower side or the side in the device, the magnet unit may be provided to face this. For example, when the substrate seating portion is provided on the lower side, the magnet unit may be provided on the upper side, and when the substrate seating portion is provided on the upper side, the magnet unit may be provided on the lower side. In addition, when the substrate mounting portion is provided perpendicular to the side, the magnet unit may be provided on the other side facing it.

도 9에 도시된 자석 유닛(630)은 기판과 대향하도록 마련되며, 요크(310), 요크 상에 형성된 중앙의 제1 자석군 및 제1 자석군 좌측 및 우측에 구비된 제2 자석군을 포함할 수 있다. 제1자석군 및 제2자석군은 복수 개의 자석 구조체가 연결된 구조를 포함한다. 또한, 도 9에서는 예시적으로 한 개의 자석 유닛이 도시되어 있지만, 상기 자석 유닛은 둘 이상 마련될 수 있고, 상기 자석 유닛은 x축 방향, x축 방향과 직교하는 y축 방향 및 x축 방향과 y축 방향에 모두 직교하는 z축 방향 중 하나 이상의 방향으로 왕복 이동할 수도 있다. The magnet unit 630 illustrated in FIG. 9 is provided to face the substrate and includes a yoke 310, a first magnet group in the center formed on the yoke, and a second magnet group provided on the left and right sides of the first magnet group. can do. The first magnet group and the second magnet group include a structure in which a plurality of magnet structures are connected. In addition, although one magnet unit is illustrated in FIG. 9 by way of example, two or more magnet units may be provided, and the magnet unit may have an x-axis direction, an y-axis direction and an x-axis direction orthogonal to the x-axis direction. It is also possible to reciprocate in one or more of the z-axis directions orthogonal to all of the y-axis directions.

자석 유닛보다 큰 대면적 기판에 박막을 증착하는 경우에 자석 유닛(630)은 둘 이상 구비될 수 있다. 이때, 적어도 둘 이상의 자석 유닛은 동일 크기 및 동일 구조로 마련되고 동일 간격으로 이격될 수 있다.When depositing a thin film on a larger area substrate than the magnet unit, two or more magnet units 630 may be provided. In this case, the at least two magnet units may be provided in the same size and the same structure and spaced apart at the same interval.

백킹 플레이트Backing plate

백킹 플레이트(650)는 자석 유닛(630)과 기판 안착부(620) 사이에 마련된다. 또한, 백킹 플레이트의 일면에는 타겟(640)이 고정된다. 즉, 타겟은 기판(610)과 대면하는 백킹 플레이트의 일면에 고정된다. 한편, 백킹 플레이트를 마련하지 않고, 자석 유닛 상측에 타겟을 마련하는 것도 가능하다. The backing plate 650 is provided between the magnet unit 630 and the substrate seating part 620. In addition, the target 640 is fixed to one surface of the backing plate. That is, the target is fixed to one surface of the backing plate facing the substrate 610. In addition, it is also possible to provide a target above a magnet unit, without providing a backing plate.

타겟target

타겟(640)은 백킹 플레이트(650)에 고정되며, 기판(610)에 증착될 물질로 구성된다. 이러한 타겟(640)은 금속 물질 또는 금속 물질을 포함하는 합금일 수 있다. 또한, 타겟(640)은 금속 산화물, 금속 질화물 또는 유전체일 수도 있다.The target 640 is fixed to the backing plate 650 and is made of a material to be deposited on the substrate 610. The target 640 may be a metal material or an alloy including the metal material. The target 640 may also be a metal oxide, metal nitride, or dielectric.

예를 들어, 타겟은 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. 한편, 백킹 플레이트(650)와 타겟(640)은 총 두께가 5 mm 내지 50 mm 정도로 형성될 수 있다.For example, the target may be an element selected from Mg, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Al, In, C, Si, Sn, and the like. The main ingredient may be used. Meanwhile, the backing plate 650 and the target 640 may have a total thickness of about 5 mm to about 50 mm.

기판 안착부Board Seat

기판 안착부(620)는 증착 물질이 기판(610)에 균일하게 증착될 수 있도록 기판을 고정한다. 기판 안착부는 기판이 안착되면 고정 수단 등을 이용하여 기판의 가장자리를 고정하거나, 기판의 뒷면에서 기판을 고정할 수 있다. 기판 안착부는 기판의 뒷면을 모두 지지하여 고정하기 위해 기판의 형상을 갖는 대략 사각형 또는 원형의 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 기판 안착부는 기판의 가장자리 부분을 고정하기 위해 소정 길이를 갖는 네 개의 바가 상하좌우에 소정 간격 이격되어 마련되고 바의 가장자리가 서로 접촉됨으로써 중앙부가 빈 사각의 틀 형상으로 마련될 수 있다. 한편, 기판 안착부는 기판이 안착된 상태에서 일 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 일 방향으로 진행하면서 기판 상에 박막을 증착할 수 있다. 따라서, 기판 안착부의 기판이 안착되지 않은 면에는 기판 안착부를 이동시키는 이동 수단(미도시)이 마련될 수 있다. 이동 수단은 기판 안착부와 접촉하여 이동시키는 롤러와, 기판 안착부와 이격되어 자기력으로 이동시키는 자기 이송 수단 등을 포함할 수 있다. 물론, 기판 안착부의 일부가 이동 수단으로 기능할 수도 있다.The substrate seating part 620 secures the substrate so that the deposition material may be uniformly deposited on the substrate 610. When the substrate is mounted, the substrate may be fixed to the edge of the substrate by using fixing means, or the substrate may be fixed to the rear surface of the substrate. The substrate seating part may be provided in a substantially rectangular or circular shape having a shape of a substrate to support and fix all of the rear surfaces of the substrate. In addition, the substrate seating portion may be provided with four bars having a predetermined length spaced apart from each other at predetermined intervals to fix the edge portion of the substrate, and the edges of the bars contact each other to provide a hollow rectangular frame shape. On the other hand, the substrate mounting portion may move in one direction while the substrate is mounted. For example, the thin film may be deposited on the substrate while progressing in one direction. Therefore, a moving means (not shown) for moving the substrate seating part may be provided on a surface on which the substrate seating part is not seated. The moving means may include a roller for moving in contact with the substrate seating portion, and a magnetic conveying means for moving with magnetic force spaced apart from the substrate seating portion. Of course, part of the substrate seating portion may function as a moving means.

또한, 정지형 스퍼터링 장치일 경우 고정 수단이 필요하지 않을 수 있다. 이때, 기판 안착부(620)는 기판(610)을 리프트 시키는 리프트 핀이 구비될 수도 있다.In addition, in the case of a stationary sputtering device, a fixing means may not be necessary. In this case, the substrate seating part 620 may be provided with a lift pin for lifting the substrate 610.

그러나, 정지형 스퍼터링 장치에서 수직으로 스퍼터링할 경우 기판을 기립시키고 고정하는 고정 수단이 구비될 수 있다. 한편, 기판은 반도체, FPD(LCD, OLED 등), 태양 전지 등을 제조하기 위한 기판일 수 있으며, 실리콘 웨이퍼, 글래스 등 일 수 있다. 또한, 기판은 롤투롤에 적용되는 필름형 기판일 수도 있다. 본 실시예에서 기판은 글래스 등의 대면적 기판을 이용한다.However, when vertically sputtering in a stationary sputtering apparatus, fixing means for standing and fixing the substrate may be provided. Meanwhile, the substrate may be a substrate for manufacturing a semiconductor, an FPD (LCD, OLED, etc.), a solar cell, or the like, and may be a silicon wafer, glass, or the like. In addition, the substrate may be a film substrate applied to a roll-to-roll. In this embodiment, a large area substrate such as glass is used.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 자석부는 상기 타겟부의 가장자리로부터 길이 방향의 30 % 이내에 구비된 것일 수 있다.According to one embodiment of the invention, the magnet portion may be provided within 30% of the longitudinal direction from the edge of the target portion.

예를 들어, 타겟의 침식이 가장 많은 부분(즉 타겟의 가장자리로부터 길이 방향)으로 30% 이내의 영역에 자석부를 배치할 수 있다. 즉, 타겟의 침식은 가장자리 부분에서 많이 발생하는데, 그 부분과 대향하는 위치에 자석 구조체를 마련하고 와이어에 인가되는 전압, 전류 등을 조절하여 자기장의 세기를 제어할 수 있다. 결과적으로 타겟의 침식이 과하게 발생하는 부분의 자기장의 세기를 조절하여 전체적으로 균질한 정도의 침식도를 형성하고 국부적인 과도 침식 현상을 방지할 수 있는 것이다. For example, the magnet part may be disposed in an area within 30% of the portion where the erosion of the target is greatest (ie, the longitudinal direction from the edge of the target). That is, the erosion of the target occurs a lot in the edge portion, it is possible to control the strength of the magnetic field by providing a magnetic structure at a position opposite to the portion and by adjusting the voltage, current, etc. applied to the wire. As a result, by controlling the intensity of the magnetic field in the portion where the erosion of the target is excessively formed, it is possible to form an overall degree of erosion and to prevent local excessive erosion.

본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 자석 유닛의 영구 자석 상면과 상기 타겟부 상면 간의 거리는 30 mm 내지 90 mm 인 것일 수 있다. 영구 자석 상면과 타겟부 상면 간의 상기 거리는 타겟부의 두께, 백킹 플레이트의 두께, 백킹 플레이트와 자석 유닛간의 거리 등을 고려한 값으로서, 상기 거리가 30 mm 미만으로 너무 가깝게 되면 플라즈마가 안정적으로 형성되지 못하거나 자장 효율이 떨어지는 문제가 생길 수 있고, 90 mm 를 초과하여 너무 멀어지게 되면 타겟부 주위에서 자기장이 약하게 형성되는 문제가 생길 수 있다. 한편, 백킹 플레이트가 포함되지 않은 마그네트론 스퍼터링 장치의 경우에는, 백킹 플레이트의 두께만큼 상기 영구 자석 상면과 상기 타겟부 상면 간의 거리를 더 좁게 형성할 수도 있는데 이 경우, 영구 자석 상면과 타겟부 상면 간의 상기 거리는 대략 10 mm 정도까지도 단축될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the distance between the upper surface of the permanent magnet of the magnet unit and the upper surface of the target portion may be 30 mm to 90 mm. The distance between the upper surface of the permanent magnet and the upper surface of the target portion is a value in consideration of the thickness of the target portion, the thickness of the backing plate, the distance between the backing plate and the magnet unit, and when the distance is too close to less than 30 mm, plasma may not be stably formed. The problem may occur that the magnetic field efficiency is lowered, and when the distance is too far exceeding 90 mm, the magnetic field may be weakly formed around the target portion. On the other hand, in the case of a magnetron sputtering apparatus that does not include a backing plate, the distance between the upper surface of the permanent magnet and the upper surface of the target portion may be further narrowed by the thickness of the backing plate. The distance can be shortened up to approximately 10 mm.

도 10은, 도 1a에 도시된 것과 같은 T자형 영구 자석을 포함하는 자석 구조체가 복수 개 형성된 자석 유닛의 단면을 y축 방향에서 바라본 구조에 해당한다. FIG. 10 corresponds to a structure in which a cross section of a magnet unit in which a plurality of magnet structures including a T-shaped permanent magnet as shown in FIG. 1A is formed is viewed from the y-axis direction.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자석부는, 상기 자석 구조체의 적어도 일 측에 마련된 냉각 수단(410)을 더 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the magnet part may further include a cooling means 410 provided on at least one side of the magnet structure.

한편, 본 발명에 따르는 마그네트론 스퍼터링 장치의 자석부에 포함되는 자석 구조체는, 와이어에 소정의 전류 또는 전압이 인가되면 자석 구조체가 점점 가열될 수 있다. 따라서, 자석 구조체를 냉각시키기 위한 냉각 수단이 상기 자석 구조체의 적어도 일 측에 마련될 수 있다.On the other hand, the magnet structure included in the magnet portion of the magnetron sputtering apparatus according to the present invention, the magnet structure may be gradually heated when a predetermined current or voltage is applied to the wire. Therefore, cooling means for cooling the magnet structure may be provided on at least one side of the magnet structure.

여기서, 자석 구조체가 복수 개 결합되어 수평 방향으로 적어도 둘 이상 마련될 수 있고, 수평 방향으로 배치된 영구 자석들 사이에 상기 냉각 수단(410)이 마련될 수 있다. 냉각 수단은 물, 공기 또는 기타 냉매를 공급하는 냉매 공급부(미도시)와, 이들이 순환될 수 있는 냉매 순환로를 포함할 수 있다. 도 10의 실시예에 도시된 냉각 수단(410)은 냉매 순환로이다.Here, a plurality of magnet structures may be coupled to each other so that at least two or more magnet structures may be provided, and the cooling means 410 may be provided between the permanent magnets arranged in the horizontal direction. The cooling means may comprise a refrigerant supply unit (not shown) for supplying water, air or other refrigerant, and a refrigerant circulation path through which they can be circulated. The cooling means 410 shown in the embodiment of FIG. 10 is a refrigerant circulation path.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자석부는, 상기 요크, 상기 자석 구조체 및 상기 냉각 수단을 단위 모듈화하는 몰딩부(510)를 더 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the magnet part may further include a molding part 510 for modularizing the yoke, the magnet structure, and the cooling means.

도 10에 도시된 바와 같이, 냉각 수단을 포함하는 자석 구조체는 요크, 자석구조체 및 냉각 수단을 덮도록 몰딩부가 마련될 수 있다. 몰딩부를 이용하여 자석 구조체가 하나의 모듈 단위로 제작될 수 있다. As shown in FIG. 10, the magnet structure including the cooling means may be provided with a molding to cover the yoke, the magnet structure, and the cooling means. The magnet structure may be manufactured in one module unit by using the molding part.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 자석부는, 상기 자석 유닛 각각에 가해지는 전압 및 전류 중 하나 이상을 조절하여 상기 자석부의 적어도 일 영역이 타 영역과 다른 자기장의 세기를 갖도록 제어 가능한 것일 수 있다.According to an example of the present disclosure, the magnet part may be controllable such that at least one area of the magnet part has a strength of a magnetic field different from other areas by adjusting at least one of voltage and current applied to each of the magnet units.

앞서 자석 유닛에서 자석 구조체 각각의 와이어에 가해지는 전압 및 전류를 조절할 수 있는 것처럼, 마그네트론 스퍼터링 장치에 포함되는 자석부에서는 자석 유닛 단위로 전압 및 전류 중 하나 이상을 조절할 수 있다. 구체적인 일 예로서, 일 영역에 위치하는 자석 유닛과 타 영역에 위치하는 자석 유닛들에 설치된 와이어에 흐르는 전류를 개별 전원으로부터 공급하는 방식을 이용할 수 있다. 다른 구체적인 일 예로서, 상기 전압 및 전류의 조절은 스위치(switch) 또는 릴레이(relay)를 포함하거나 직렬 또는 병렬 회로를 구성하는 등 다양한 수단을 이용하여 이루어 질 수 있다. 이로써 자석부 내에서 상기 일 영역과 상기 타 영역 간의 다른 자기장의 세기를 형성할 수 있다. As described above, the magnet unit included in the magnetron sputtering apparatus may adjust one or more of the voltage and the current in units of magnet units, as may be adjusted to the voltage and current applied to each wire of the magnet structure in the magnet unit. As a specific example, a method of supplying a current flowing through a wire installed in a magnet unit positioned in one region and a magnet unit positioned in another region may be used from a separate power source. As another specific example, the adjustment of the voltage and current may be performed using various means, including a switch or relay, or configuring a series or parallel circuit. As a result, different magnetic fields may be formed in the magnet part between the one region and the other region.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the techniques described may be performed in a different order than the described method, and / or the components described may be combined or combined in a different form than the described method, or replaced or substituted by other components or equivalents. Appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.

Claims

영구 자석; 및Permanent magnets; And

상기 영구 자석을 감싸도록 구비된 와이어;를 포함하는,It includes; a wire provided to surround the permanent magnet;

마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 구조체.Magnetic structure of magnetron sputtering device.
제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 와이어에 가해지는 전압 및 전류 중 하나 이상을 조절하여 자석 구조체의 자기장의 세기 제어가 가능한,It is possible to control the strength of the magnetic field of the magnetic structure by adjusting one or more of the voltage and current applied to the wire,

마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 구조체.Magnetic structure of magnetron sputtering device.
제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 영구 자석은, The permanent magnet,

수직 방향으로 연장 형성되어 상기 와이어가 권취되는 제1 부분; 및 상기 제1 부분의 상단 및 하단 중 하나 이상으로부터 수평 방향으로 연장 형성되고, 상기 와이어가 권취되지 않는 제2 부분;을 포함하는,A first portion extending in a vertical direction to which the wire is wound; And a second portion extending in a horizontal direction from at least one of an upper end and a lower end of the first part, wherein the wire is not wound.

마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 구조체.Magnetic structure of magnetron sputtering device.
제3항에 있어서,The method of claim 3,

상기 제2 부분의 수평 방향 길이는, 상기 제1 부분의 단면의 수평 방향 길이 및 상기 와이어 단면의 총 두께의 합보다 큰 것인,The horizontal length of the second portion is greater than the sum of the horizontal length of the cross section of the first portion and the total thickness of the wire cross section.

마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 구조체.Magnetic structure of magnetron sputtering device.
제3항에 있어서, The method of claim 3,

상기 제2 부분은 수직 방향으로 연장 형성되는 하나 이상의 가지부를 포함하는 것인, Wherein the second portion includes one or more branch portions extending in the vertical direction,

마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 구조체.Magnetic structure of magnetron sputtering device.
제1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 영구 자석은 T 형상 구조체, I 형상 구조체, E 형상 구조체 및 F 형상 구조체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것인, The permanent magnet is any one selected from the group consisting of a T-shaped structure, I-shaped structure, E-shaped structure and F-shaped structure,

마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 구조체.Magnetic structure of magnetron sputtering device.
요크; 및York; And

상기 요크 상에 구비된 복수 개의 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 자석 구조체;를 포함하고,And a magnet structure according to any one of claims 1 to 6 provided on the yoke.

상기 복수 개의 자석 구조체는, 서로 직렬 구조, 병렬 구조 또는 둘 다를 포함하는 구조로 연결 배치 되는 것인,The plurality of magnet structures are connected to each other in a structure including a serial structure, a parallel structure or both,

마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 유닛.Magnet unit of magnetron sputtering device.
제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein

상기 자석 구조체 각각의 와이어에 가해지는 전압 및 전류 중 하나 이상을 조절하여 상기 자석 유닛의 적어도 일 영역이 타 영역과 다른 자기장의 세기를 갖도록 제어 가능한,It is possible to control at least one region of the magnet unit to have a strength of the magnetic field different from the other region by adjusting one or more of the voltage and current applied to each wire of the magnet structure,

마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 유닛.Magnet unit of magnetron sputtering device.
제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein

상기 복수 개의 자석 구조체는, The plurality of magnetic structures,

N극, 또는 S극 중 선택된 하나의 자극을 갖는 제1 자석군; 및A first magnet group having a magnetic pole selected from the north pole and the south pole; And

N극, 또는 S극 중 상기 제1 자석군과 다른 자극을 갖는 제2 자석군;을 포함하는 것인,And a second magnet group having a magnetic pole different from the first magnet group in the N pole or the S pole.

마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 유닛.Magnet unit of magnetron sputtering device.
제9항에 있어서,The method of claim 9,

상기 제2 자석군은 상기 제1 자석군 외측에 배치된 것인, The second magnet group is disposed outside the first magnet group,

마그네트론 스퍼터링 장치의 자석 유닛.Magnet unit of magnetron sputtering device.
기판이 안착되는 기판 안착부;A substrate mounting portion on which the substrate is mounted;

상기 기판 안착부와 대향되고 소정 간격 이격되어 구비되는 하나 이상의 자석부; 및At least one magnet part facing the substrate seating part and spaced apart from each other by a predetermined distance; And

상기 기판 안착부와 자석부 사이에 구비되는 하나 이상의 타겟부;를 포함하고,And at least one target portion provided between the substrate seating portion and the magnet portion.

상기 자석부는 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항의 자석 유닛을 하나 이상 포함하는 것인,The magnet unit comprises at least one magnet unit of any one of claims 7 to 10,

마그네트론 스퍼터링 장치.Magnetron sputtering device.
제11항에 있어서, The method of claim 11,

상기 자석 유닛의 영구 자석 상면과 상기 타겟부 상면 간의 거리는 30 mm 내지 90 mm 인 것인, 마그네트론 스퍼터링 장치.The distance between the upper surface of the permanent magnet of the magnet unit and the upper surface of the target portion is 30mm to 90mm, the magnetron sputtering device.
제11항에 있어서,The method of claim 11,

상기 자석부는, 상기 자석 구조체의 적어도 일 측에 마련된 냉각 수단을 더 포함하는 것인,The magnet unit further comprises cooling means provided on at least one side of the magnet structure,

마그네트론 스퍼터링 장치.Magnetron sputtering device.
제13항에 있어서,The method of claim 13,

상기 자석부는, 상기 요크, 상기 자석 구조체 및 상기 냉각 수단을 단위 모듈화하는 몰딩부를 더 포함하는 것인,The magnet unit further comprises a molding unit for modularizing the yoke, the magnet structure and the cooling means,

마그네트론 스퍼터링 장치.Magnetron sputtering device.