KR100817234B1 - Opposing target type sputter device - Google Patents
Opposing target type sputter device Download PDFInfo
- Publication number
- KR100817234B1 KR100817234B1 KR1020067020085A KR20067020085A KR100817234B1 KR 100817234 B1 KR100817234 B1 KR 100817234B1 KR 1020067020085 A KR1020067020085 A KR 1020067020085A KR 20067020085 A KR20067020085 A KR 20067020085A KR 100817234 B1 KR100817234 B1 KR 100817234B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- target
- unit
- module
- magnetic field
- substrate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3464—Sputtering using more than one target
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3488—Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/3497—Temperature of target
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명은, 기다란 타겟을 이용하지 않고도 유효 길이가 긴 타겟 유닛을 얻으며, 면적이 큰 기판에 막이 형성될 수 있게 하는 타겟 대향식 스퍼터링 장치를 제공한다. 타겟 대향식 스퍼터링 장치는 상자형 타겟 대향식 스퍼터링부(70)와 진공조(10)를 포함한다. 스퍼터링부(70)는 6개의 면(71a 내지 71f)을 가진 직육면체형 프레임(71), 및 한 쌍의 타겟 유닛(100a, 100b)을 포함한다. 6개의 면 중 한 면(71f)은 개방면으로서 작용한다. 타겟 유닛(100a, 100b)은 각각 타겟, 및 타겟의 주위에 배치되는 영구자석으로 형성되는 자계 생성 수단을 포함한다. 자계 생성 수단은, 타겟의 면에 대해 수직인 방향으로 연장되는 대향 모드의 자계, 및 타겟의 면에 대해 평행한 방향으로 연장되는 마그네트론 모드의 자계를 생성한다. 타겟 유닛은, 개방면에 인접하여 위치되는 프레임의 대향 면에 형성된다. 프레임의 나머지 3개의 면(71c 내지 71e)은 폐쇄판(71c 내지 72e)으로 차폐된다(도면상 인접 측에 있는 면(71c)과 폐쇄판(72c)은 도시되지 않음). 스퍼터링부는, 개방면이 진공조와 대면하도록, 진공조 상에 형성된다. 기판은 개방면과 대향하도록 진공조 내에 배치된다. 타겟 유닛(100a)은 복수개의 타겟(110a1 및 110a2)을 포함하고, 타겟 유닛(100b)은 복수개의 타겟(110b1 및 110b2)(도시되지 않음)을 포함한다.The present invention provides a target facing sputtering apparatus which obtains a target unit having a long effective length without using an elongate target, and allows a film to be formed on a large area substrate. The target facing sputtering apparatus includes a box-shaped target facing sputtering unit 70 and a vacuum chamber 10. The sputtering part 70 includes a rectangular parallelepiped frame 71 having six faces 71a to 71f, and a pair of target units 100a and 100b. One of the six surfaces 71f serves as an open surface. The target units 100a and 100b each include a target and magnetic field generating means formed of permanent magnets disposed around the target. The magnetic field generating means generates a magnetic field of the opposite mode extending in the direction perpendicular to the plane of the target, and a magnetic field of the magnetron mode extending in the direction parallel to the plane of the target. The target unit is formed on the opposite surface of the frame located adjacent to the open surface. The remaining three faces 71c to 71e of the frame are shielded by the closing plates 71c to 72e (the faces 71c and the closing plate 72c on the adjacent side in the drawing are not shown). The sputtering portion is formed on the vacuum chamber so that the open surface faces the vacuum chamber. The substrate is disposed in the vacuum chamber so as to face the open surface. The target unit 100a includes a plurality of targets 110a 1 and 110a 2 , and the target unit 100b includes a plurality of targets 110b 1 and 110b 2 (not shown).
기판, 막, 냉각 수단, 배킹부, 타겟, 타겟 모듈, 모듈 장착부, 영구 자석, 자석 수납부, 유닛 지지체, 타겟 유닛, 스퍼터링 조립체, 구속 공간, 장착 구획, 막 형성 영역. Substrate, film, cooling means, backing part, target, target module, module mounting part, permanent magnet, magnet housing part, unit support, target unit, sputtering assembly, restraint space, mounting compartment, film forming area.
Description
본 발명은, 소정의 공간(이하, "구속 공간(confinement space)"이라 함)을 사이에 두고 대향시킨 한 쌍의 타겟, 및 상기 대향 타겟 각각의 주위에 설치되고 타겟면에 대해 수직인 방향(이하, 대향 방향이라고 칭할 수도 있음)으로 연장되는 대향 모드의 자계를 발생시키는 영구 자석을 포함하는 대향 타켓식 스퍼터링부를 포함하고, 구속 공간과 대면하도록 배치한 기판에 막이 형성되는, 타겟 대향식 스퍼터링 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 상기 타겟, 및 상기 타겟의 주위에 설치된 상기 영구 자석을 각각 포함하는 대향 타겟 유닛; 및 직육면체형의 프레임을 포함하며, 상기 타겟 유닛을 상기 프레임의 대향하는 면에 장착하여, 상기 프레임의 남아 있는 4개의 면 중 3개의 면(개방면으로서 작용하는 면을 제외함)이 폐쇄된, 상자형 타겟 대향식 스퍼터링부의 바람직한 개량에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은, 인라인 방식으로 폭이 넓은 기판에 막을 형성할 수 있고, 또한, 정지 상태에서 면적이 큰 기판에 막을 형성할 수 있도록 하는 타겟 대향식 스퍼터링 장치의 개량에 관한 것이다.The present invention provides a pair of targets facing each other with a predetermined space (hereinafter referred to as "confinement space"), and a direction installed around each of the opposing targets and perpendicular to the target surface ( Target opposing sputtering apparatus, which includes an opposing target sputtering portion including a permanent magnet for generating a magnetic field in an opposing mode extending in an opposing direction, wherein a film is formed on a substrate disposed so as to face a confining space. It is about. More specifically, the present invention, the target and each of the opposing target unit including the permanent magnet installed around the target; And a rectangular parallelepiped frame, wherein the target unit is mounted to an opposing side of the frame such that three of the remaining four sides of the frame (excluding the side acting as an open side) are closed. It is related with the preferable improvement of a box-type target counter sputtering part. Specifically, the present invention relates to an improvement of a target facing sputtering apparatus which can form a film on a wide substrate in an inline manner, and can form a film on a large substrate in a stationary state.
전술한 상자형 타겟 대향식 스퍼터링 조립체를 포함한 타겟 대향식 스퍼터링 장치는, 일본국 특개평 10-330936호 공보(미국 특허 제6 ,156, 172호 명세서)에서 본 발명자가 제안한 것으로서, 도 18에 나타낸 구성으로 되어 있다.The target facing sputtering apparatus including the box-shaped target facing sputtering assembly described above is proposed by the inventor in Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 10-330936 (US Pat. No. 6,156,172), and is shown in FIG. It is composed.
도 18에 나타낸 바와 같이, 상자형 타겟 대향식 스퍼터링 조립체(70)는, 타겟 유닛(110a, 110b)이, 직육면체형 프레임(71)의 개구부로서 작용하는 개방면(71f)에 인접하여 형성되는 4개의 면(71a~71d)(직육면체형 프레임(71)의 개방면(71f)을 제외한 5개의 면(71a~71e) 중) 중 대향하는 면(71a, 71b)에 장착되고, 3개의 면(71c~71e)은 폐쇄판(72c~72e)으로 각각 폐쇄되도록 구성된다. 타겟 유닛(100a)은 타겟(110a), 및 타겟(110a) 주위를 따라 설치된 영구 자석으로 형성되는 자계 발생 수단을 포함하며, 타겟 유닛(100b)은 타겟(110b)(도시되지 않음), 및 타겟(110b) 주위를 따라 설치된 영구 자석으로 형성되는 자계 발생 수단을 포함한다. 스퍼터링 조립체(70)의 외형은, 입방체일 수 있는 직육면체형 상자 모양을 가진다. 상자형 타겟 대향식 스퍼터링 장치는, 아래에 설명된 바와 같은 구조를 가진다. 구체적으로는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 상자형 타겟 대향식 스퍼터링 조립체는 그 개방면(71f)이 진공조(vacuum chamber)와 대향하도록 진공조에 연결되며, 박막이 형성될 기판은 개방면(71f)에 대면하도록 진공조 내에 배치된다.As shown in FIG. 18, the box-type target facing
본 명세서에 있어서, "X 방향"은 한 쌍의 대향 타겟 사이에 형성되는 구속 공간을 둘러싸도록 형성되는 자계의 방향(즉, 대향 방향)을 지칭하고, "Z 방향"은 구속 공간으로부터 막이 형성되는 기판을 향해 보는 방향, 즉, 기판 표면에 대해 수직인 방향을 지칭하며, "Y 방향"은 X 및 Z방향과 직교하는 방향, 즉, 타겟면 및 기판 표면에 대해 평행한 방향을 지칭한다. X 방향, Y 방향 및 Z 방향에 대응하는 좌표 축을 "X-축", "Y-축" 및 "Z-축"이라고 한다.In the present specification, the "X direction" refers to the direction of the magnetic field (that is, the opposite direction) formed to surround the constraint space formed between the pair of opposing targets, and the "Z direction" refers to the formation of the film from the constraint space. The direction toward the substrate, that is, the direction perpendicular to the substrate surface, refers to the direction "Y", the direction orthogonal to the X and Z directions, that is, the direction parallel to the target surface and the substrate surface. Coordinate axes corresponding to the X, Y and Z directions are referred to as "X-axis", "Y-axis" and "Z-axis".
상술한 구성을 가진 스퍼터링 장치에서, 스퍼터링 플라즈마를 생성 및 구속하는 자장은, 예를 들면 일본국 특개평 10-8246호 공보에 개시되어 있는 종래의 타겟 대향식 스퍼터링 장치의 경우에서와 같이 형성된다. 구체적으로는, 자계 발생 수단을 포함하는 타겟 유닛의 대향 타겟 사이에 형성된 구속 공간에, 타겟에 대해 수직인 방향으로 연장되는 대향 모드의 자계가 타겟 전체에 걸쳐 형성되고, 또한, 그 타겟면 근방에는, 타겟면에 대해 평행인 방향으로 연장되는 마그네트론 모드의 자계가 타겟의 주위 에지에 형성된다. 그 결과, 고밀도 플라즈마가 타겟의 전체 면에 걸쳐서 형성된다.In the sputtering apparatus having the above-described configuration, the magnetic field for generating and confining the sputtering plasma is formed as in the case of the conventional target facing sputtering apparatus disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-8246. Specifically, in the restraint space formed between the opposing targets of the target unit including the magnetic field generating means, a magnetic field in an opposing mode extending in a direction perpendicular to the target is formed over the entire target, and further near the target surface. A magnetic field in magnetron mode extending in a direction parallel to the target surface is formed at the peripheral edge of the target. As a result, a high density plasma is formed over the entire surface of the target.
따라서, 개방면을 제외한 5개의 면이 폐쇄된 상자형 타겟 대향식 스퍼터링 조립체를 포함한 상자형 타겟 대향식 스퍼터링 장치에서, 스퍼터링된 입자는, 개방면을 통하여, 기판이 배치된 고진공 진공조 내에서 분산되고, 기판상에 퇴적되어 박막을 형성한다.Thus, in a box-type target sputtering apparatus including a box-type target sputtering assembly in which five faces except the open face are closed, the sputtered particles are dispersed through the open face in a high vacuum vacuum chamber in which the substrate is placed. And deposited on a substrate to form a thin film.
전술한 종래의 상자형 타겟 대향식 스퍼터링 장치는 컴팩트한 구성을 가지며, 저온에서 고품질의 박막을 형성할 수 있게 한다. 따라서, 스퍼터링 장치는 다양한 막을 형성하는 데에 응용되어 왔다. 예를 들면, 스퍼터링 장치는, 최근 주목을 받고 상품화 개발이 번성한 유기 EL 디바이스의 전극 형성에 적용되었으며, 스퍼터링 장치를 전극 형성에 적용하고자 하는 다양한 시도가 이루어졌다. 또한, 반도체 디바이스 분야에 적용하고자 하는 시도도 이루어졌다. 검토가 수행되고 있다. 상기 스퍼터링 장치 중에는 실용화에 가까운 것도 있다.The conventional box-type target facing sputtering apparatus described above has a compact configuration and enables to form a high quality thin film at low temperature. Thus, sputtering apparatus has been applied to form various films. For example, the sputtering apparatus has been applied to the electrode formation of an organic EL device, which has recently been attracting attention and commercialized development has flourished, and various attempts have been made to apply the sputtering apparatus to electrode formation. In addition, attempts have been made to apply to the field of semiconductor devices. Review is underway. Some sputtering apparatuses are close to practical use.
주지하는 바와 같이, 이들 디바이스(예를 들면, 디스플레이 디바이스, 및 메 모리 디바이스와 같은 반도체 디바이스)의 대량 생산시에는, 생산성면, 비용면 등으로부터, 사용되는 기판의 면적을 크게 하는 것이 필요하다.As is well known, in mass production of these devices (for example, semiconductor devices such as display devices and memory devices), it is necessary to increase the area of the substrate to be used from the productivity side, the cost side, and the like.
그러한 요구사항에 대하여, 종래의 타겟 대향식 스퍼터링 장치는 아래에 설명된 문제가 있다. 예를 들면, 면적이 큰 기판을 위해 대향 타겟 사이의 간격을 넓히면, 플라즈마 구속용 대향 방향의 자계의 강도가 저하되어, 타겟 대향식 스퍼터링 조립체가 기능하지 않는다. 따라서, 본질적으로, 대향 타겟 사이의 간격이 대향 방향에서의 한계를 넘어 증가될 수 없다. 종래의 스퍼터링 장치에서, 자계 발생 수단으로서 영구 자석을 사용하는 경우, 자석들 사이의 간격은 최대 20cm정도로 제한된다. 따라서, 기판을 정지한 상태에서 기판상에 막을 형성하는 경우에, 기판의 크기가 약 20cm 이하로 제한된다. 한편, 스퍼터링 장치가 기판을 이동하면서 막을 형성하는 인라인 방식을 이용하면, 스퍼터링 장치는 기판을 X 방향(구체적으로는, 대향 방향)으로 이송하고, Y 방향(즉, 대향 방향에 대해 수직인 방향)의 타겟 길이를 길게 함으로써 면적이 큰 기판을 처리할 수 있다. 그러나, 이 경우에는, 이용되는 타겟이 매우 기다란 형상으로 이루어지며, 타겟이 고가로 된다. 또한, 타겟의 균일한 냉각이 곤란해져, 생산성이 제약되는 문제, 또는, 타겟이 재료에 따라서는 파괴되기 쉽고, 취급성이 나쁘거나 하는 등의 문제가 있다.For such requirements, the conventional target facing sputtering apparatus has the problem described below. For example, widening the distance between the opposing targets for a large area substrate lowers the strength of the magnetic field in the opposing direction for plasma confinement, so that the target opposing sputtering assembly does not function. Thus, in essence, the spacing between opposing targets cannot be increased beyond the limit in the opposing direction. In the conventional sputtering apparatus, when using a permanent magnet as the magnetic field generating means, the spacing between the magnets is limited to a maximum of about 20 cm. Therefore, when the film is formed on the substrate while the substrate is stopped, the size of the substrate is limited to about 20 cm or less. On the other hand, if the sputtering apparatus uses an inline method in which a film is formed while moving the substrate, the sputtering apparatus transfers the substrate in the X direction (specifically, the opposite direction), and the Y direction (that is, the direction perpendicular to the opposite direction). By lengthening the target length of, a substrate having a large area can be processed. In this case, however, the target to be used has a very long shape, and the target becomes expensive. In addition, there is a problem that uniform cooling of the target becomes difficult, productivity is restricted, or the target is easily broken depending on the material, and the handleability is poor.
본 발명은 이러한 문제의 해결을 목적으로 한 것으로, 상기와 같은 문제없이 면적이 큰 기판을 처리할 수 있는 타겟 대향식 스퍼터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로는, 본 발명의 목적은, 전술한 문제없이 인라인 시스템을 사용할 수 있는 타겟 대향식 스퍼터링 장치, 및 기판이 정지한 상태에서도 면적이 큰 기판을 처리할 수 있는 타겟 대향식 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a target facing sputtering apparatus capable of processing a large substrate without the above problems. Specifically, it is an object of the present invention to provide a target facing sputtering apparatus which can use an inline system without the above-described problems, and a target facing sputtering apparatus capable of processing a large substrate even when the substrate is stopped. will be.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 실시예에 따라서, 기판에 막을 형성하기 위한 타겟 대향식 스퍼터링 장치로서,In order to achieve the above object, according to a first embodiment of the present invention, there is provided a target facing sputtering apparatus for forming a film on a substrate,
a) i) 냉각 수단을 포함하는 배킹부, 및 상기 배킹부의 앞면에 장착된 직사각형 타겟을 포함하는 타겟 모듈,a) a target module comprising i) a backing portion comprising cooling means, and a rectangular target mounted to the front side of the backing portion,
ii) 전방면에, 타겟 모듈이 장착된 모듈 장착부를 포함하며, 및 상기 모듈 장착부의 주위에, 영구 자석을 대향 방향의 자계를 발생하도록 수납하고 있는 자석 수납부를 포함하는 유닛 지지체, 및 ii) a unit support comprising, on a front face, a module mounting portion on which a target module is mounted, and a magnet receiving portion receiving permanent magnets to generate magnetic fields in opposite directions around the module mounting portion, and
iii) 상기 자석 수납부에 수납된 상기 영구자석 iii) the permanent magnet housed in the magnet housing
을 포함하는 대향 타겟 유닛; 및Opposing target unit comprising a; And
b) 상기 타겟이 소정의 거리를 두고 구속 공간을 가로질러 대향하도록 배치된 한 쌍의 대향 타겟 유닛을 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링 조립체b) a target facing sputtering assembly comprising a pair of opposing target units arranged such that the target is opposed across the confinement space at a predetermined distance
를 포함하고,Including,
상기 구속 공간의 측면에 대면하도록 상기 구속 공간에 대해 가로방향으로 배치된 기판상에 막이 형성되는,Wherein a film is formed on the substrate disposed transverse to the confinement space so as to face a side of the confinement space,
타겟 대향식 스퍼터링 장치에 있어서, In the target facing sputtering apparatus,
상기 유닛 지지체의 상기 모듈 장착부는, 상기 타겟면과 상기 기판면에 대해 평행한 가로방향으로 소정의 길이를 가진 복수개의 장착 구획으로 분할되며,The module mounting portion of the unit support is divided into a plurality of mounting sections having a predetermined length in the horizontal direction parallel to the target surface and the substrate surface,
상기 장착 구획의 길이에 대응하는 소정의 길이를 가진 상기 타겟 모듈 각각은, 상기 장착 구획 각각에 독립적으로 밀봉 가능하게 장착되고,Each of the target modules having a predetermined length corresponding to the length of the mounting compartment is mounted in a sealable manner independently of each of the mounting compartments,
상기 타겟 모듈은 모든 상기 장착 구획에 장착되며,The target module is mounted in all the mounting compartments,
가로 방향으로 연속적으로 정렬된 복수개의 타겟 모듈로 형성되고 연속적으로 결합된 기다란 타겟은, 가로 방향으로 연장된 상기 기판의 막 형성 영역을 완전히 덮고 있는 것을 특징으로 하는 타겟 대향식 스퍼터링 장치가 제공된다.An elongated target formed of a plurality of target modules continuously aligned in a lateral direction and continuously coupled to each other is provided with a target facing sputtering apparatus, which completely covers the film forming region of the substrate extending in the lateral direction.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제2 실시예에 따라서, 기판에 막을 형성하기 위한 타겟 대향식 스퍼터링 장치로서,In order to achieve the above object, according to a second embodiment of the present invention, there is provided a target facing sputtering apparatus for forming a film on a substrate,
한 쌍의 타겟이 소정의 거리를 두고 구속 공간을 가로질러 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 대향 타겟 유닛, 및 대향 방향으로 자계를 발생하도록 상기 타겟 각각의 주위에 대향 방향으로 배치된 영구 자석을 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링 조립체를 포함하고,A pair of opposing target units arranged so that a pair of targets oppose each other across a confined space at a predetermined distance, and permanent magnets arranged in opposing directions around each of the targets to generate a magnetic field in opposing directions; A target facing sputtering assembly,
상기 구속 공간의 측면에 대면하도록 상기 구속 공간에 대해 가로방향으로 배치된 기판상에 막이 형성되는,Wherein a film is formed on the substrate disposed transversely to the confinement space so as to face a side of the confinement space,
타겟 대향식 스퍼터링 장치에 있어서,In the target facing sputtering apparatus,
중간 타겟 유닛에 의해 복수개의 상기 타겟 대향식 스퍼터링 조립체를 결합함으로써, 결합된 타겟 대향식 스퍼터링 조립체가 형성되고,By combining a plurality of said target facing sputtering assemblies by an intermediate target unit, a combined target facing sputtering assembly is formed,
상기 중간 타겟 유닛은 판형 중간 유닛 지지체를 포함하며,The intermediate target unit comprises a plate-shaped intermediate unit support,
상기 판형 중간 유닛 지지체는, 그 대향면 각각에, 결합될 상기 타겟 대향식 스퍼터링 조립체의 타겟들 중 1개의 타겟, 및 대향 방향 자계를 발생시키도록 상기 중간 유닛 지지체의 주위를 따라 배치된 영구 자석을 구비하고,The plate-shaped intermediate unit support comprises, on each of its opposite surfaces, one of the targets of the target facing sputtering assembly to be joined, and a permanent magnet disposed around the intermediate unit support to generate an opposite magnetic field. Equipped,
상기 중간 유닛 지지체의 측면에 대면하는 기판의 부분 상의 각각의 막들의 두께의 합이 소정의 두께보다 크도록, 상기 중간 타겟 유닛의 양쪽면에 형성된 타겟의 두께를 포함한 상기 중간 타겟 유닛의 전체 두께는 규정된 두께값보다 작거나 같으며,The total thickness of the intermediate target unit, including the thickness of the target formed on both sides of the intermediate target unit, so that the sum of the thicknesses of the respective films on the portion of the substrate facing the side of the intermediate unit support is greater than a predetermined thickness Less than or equal to the specified thickness value,
각각의 막은, 상기 중간 타겟 유닛의 양쪽에 형성된 상기 타겟 대향식 스퍼터링 조립체 각각에 의해 형성되고,Each film is formed by each of the target facing sputtering assemblies formed on both sides of the intermediate target unit,
결합될 상기 타겟 대향식 스퍼터링 조립체 각각에 대응하는 복수개의 막 형성 영역은 대향 방향으로 결합되어 하나의 결합된 막 형성 영역으로 되며,The plurality of film forming regions corresponding to each of the target facing sputtering assemblies to be joined are joined in opposite directions to form one combined film forming region,
단일 막 형성 영역을 가진 상기 결합된 타겟 대향식 스퍼터링 조립체가 형성되는 The combined target facing sputtering assembly having a single film forming region is formed
것을 특징으로 하는 타겟 대향식 스퍼터링 장치가 제공된다.There is provided a target facing sputtering apparatus, characterized in that.
전술한 본 발명의 제2 실시예에 있어서, 바람직하게는, 상기 타겟 대향식 스퍼터링 장치는, 상기 결합된 타겟 대향식 스퍼터링 조립체의 양쪽 단부에 형성된 단부 타겟 유닛 각각이,In the second embodiment of the present invention described above, preferably, the target facing sputtering device, each end target unit formed at both ends of the coupled target facing sputtering assembly,
a) 냉각 수단을 포함하는 배킹부, 및 상기 배킹부의 앞면에 장착된 직사각형 타겟을 포함하는 타겟 모듈,a) a target module comprising a backing portion comprising cooling means, and a rectangular target mounted to the front side of the backing portion,
b) 전방면에, 타겟 모듈이 장착된 모듈 장착부를 포함하며, 상기 모듈 장착부의 주위에, 영구 자석을 대향 방향의 자계를 발생하도록 수납하고 있는 자석 수납부를 포함하는 유닛 지지체, 및b) a unit support having a front surface, including a module mounting portion to which a target module is mounted, and a magnet receiving portion for receiving a permanent magnet to generate a magnetic field in an opposite direction around the module mounting portion;
c) 상기 자석 수납부에 수납된 상기 영구자석 c) the permanent magnet housed in the magnet housing
을 포함하고,Including,
상기 중간 타겟 유닛은,The intermediate target unit,
a) 냉각 수단을 가진 상기 중간 유닛 지지체, 및 상기 중간 유닛 지지체의 양쪽면에 장착된 타겟을 포함하는 중간 타겟 모듈, 및a) an intermediate target module comprising said intermediate unit support with cooling means, and a target mounted on both sides of said intermediate unit support, and
b) 대향 자계를 발생하도록, 상기 타겟의 주위 에지를 따라 배치된 영구 자석b) permanent magnets disposed along the peripheral edge of the target to generate an opposing magnetic field
을 포함하도록 구성된다.It is configured to include.
이러한 구조에 의해, 각각의 단부 및 중간 타겟 유닛의 크기(타겟에 대해 수직인 방향으로), 즉, 각각의 타겟 유닛의 두께는 전체적으로 감소되어, 상기 중간 타겟 유닛 상의 타겟 대향식 스퍼터링 조립체에 대응하는 막 형성 영역의 중첩도는 상기 중간 타겟 유닛에 대해 가로 방향으로 위치되는 위치에서 증가되고, 결합된 스퍼터링 조립체는 컴팩트한 상자형 구조를 갖도록 형성될 수 있다.By this structure, the size of each end and intermediate target unit (in a direction perpendicular to the target), i.e., the thickness of each target unit, is reduced as a whole, corresponding to the target facing sputtering assembly on the intermediate target unit. The overlapping degree of the film forming region is increased at the position positioned in the transverse direction with respect to the intermediate target unit, and the combined sputtering assembly may be formed to have a compact box-shaped structure.
상기 소정의 두께는, 예를 들면, 필요한 막 두께 분포에 기초하여 결정될 수 있다. 막 두께의 균일성 면의 관점에서 볼 때, 소정의 두께는 필요한 막 형성 영역에 형성된 막의 평균 두께 이상인 것이 바람직하다. 상기 중간 타겟 유닛에 대해 측방으로 위치된 영역에서는, 막은, 상기 중간 타겟 유닛의 양쪽에 있는 각각의 스퍼터링 조립체로부터 분산된 스퍼터링된 입자가 중첩되어 형성된다. 각각의 스퍼터링 조립체에 대응하는 막 형성 영역에서는, 막의 두께는, 영역의 중앙부에서는 두껍고, 중앙부로부터 멀어질수록 점점 얇아진다. 따라서, 중간 타겟 유닛에 대해 가로 방향으로 놓인 막 형성 영역에 평균 막 두께를 얻기 위해, 중간 타겟 유닛의 측방으로 놓인 막 형성 영역에 각각의 스퍼터링 조립체에 의해 형성된 막의 두께가 각각의 스퍼터링 조립체에 의해 형성된 막의 최대 두께의 50% 이상으로 되도록, 중간 타겟 유닛의 양쪽에 있는 각각의 스퍼터링 조립체의 막 형성 영역이 중첩되면 충분하다고 생각된다.The predetermined thickness can be determined based on, for example, the required film thickness distribution. In view of the uniformity of the film thickness, the predetermined thickness is preferably more than the average thickness of the film formed in the required film forming region. In the region located laterally with respect to the intermediate target unit, the film is formed by superimposing sputtered particles dispersed from each sputtering assembly on both sides of the intermediate target unit. In the film forming region corresponding to each sputtering assembly, the thickness of the film is thicker at the center portion of the region and becomes thinner as it is moved away from the center portion. Accordingly, in order to obtain an average film thickness in the film forming region lying transverse to the intermediate target unit, the thickness of the film formed by each sputtering assembly in the film forming region lying laterally of the intermediate target unit is formed by each sputtering assembly. It is considered sufficient that the film forming regions of each sputtering assembly on both sides of the intermediate target unit overlap so as to be at least 50% of the maximum thickness of the film.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제3 실시예에 따라서, 전술한 제1 실시예와 제2 실시예의 조합이며, 상기 단부 타겟 유닛 각각에서,In order to achieve the above object, according to the third embodiment of the present invention, it is a combination of the first and second embodiments described above, and in each of the end target units,
상기 단부 타겟 유닛이 결합된 타겟 모듈이며,A target module to which the end target unit is coupled;
상기 결합된 타겟 모듈에 있어서, 상기 유닛 지지체의 상기 모듈 장착부가, 타겟면 및 기판면에 대해 평행한 가로 방향으로 소정의 길이를 가진 복수개의 장착 구획으로 분할되고, 상기 장착 구획의 길이에 대응하는 소정의 길이를 가진 1개의 타겟 모듈은 상기 장착 구획 각각에 독립적으로 밀봉 가능하게 형성되어 있으며,In the combined target module, the module mounting portion of the unit support is divided into a plurality of mounting compartments having a predetermined length in a horizontal direction parallel to the target surface and the substrate surface, and corresponding to the length of the mounting compartment. One target module having a predetermined length is formed to be sealed independently of each of the mounting compartments,
가로 방향으로 정렬된 복수개의 타겟 모듈로 형성된 결합된 타겟 모듈은, 가로 방향으로 연장되는 기판의 막 형성 영역을 완전히 덮고 있고,The combined target module formed of the plurality of target modules aligned in the horizontal direction completely covers the film forming region of the substrate extending in the horizontal direction,
상기 중간 타겟 유닛은,The intermediate target unit,
냉각 수단을 구비하는 중간 유닛 지지체, 및 상기 중간 유닛 지지체의 양쪽면에 장착된 타겟을 포함하며, 소정의 길이를 가진 복수개의 중간 타겟 모듈로서, 상기 중간 타겟 모듈은 정렬되었을 때의 가로 방향 전체 길이가 상기 단부 타겟 유닛의 가로 방향 전체 길이와 같도록, 가로 방향으로 정렬되고 서로 결합되어 있는, 상기 중간 타겟 모듈, 및An intermediate unit support having cooling means, and targets mounted on both sides of said intermediate unit support, said plurality of intermediate target modules having a predetermined length, said intermediate target module being the total length in the transverse direction when aligned; The intermediate target module being horizontally aligned and coupled to each other such that is equal to the overall horizontal length of the end target unit, and
대향 방향의 자계를 발생하도록, 상기와 같이 정렬된 중간 타겟 모듈의 주위 에지를 따라 배치되어 있는 상기 영구 자석The permanent magnet disposed along the peripheral edge of the intermediate target module aligned as above, to generate an opposing magnetic field
을 포함하는 결합된 중간 타겟 유닛이고,Combined intermediate target unit comprising a,
가로 방향으로 정렬된 복수개의 상기 중간 타겟 모듈로 형성된 결합된 중간 타겟 모듈은, 가로 방향으로 연장된 상기 기판의 막 형성 영역을 완전히 덮고 있는The combined intermediate target module formed of the plurality of intermediate target modules aligned in the horizontal direction completely covers the film forming region of the substrate extending in the horizontal direction.
것을 특징으로 하는 타겟 대향식 스퍼터링 장치가 제공된다.There is provided a target facing sputtering apparatus, characterized in that.
본 발명의 제1 실시예에 따른 타겟 대향식 스퍼터링 장치에서, 아래에 설명되는 결합된 타겟 모듈을 가진 타겟 유닛은 서로 대향하여 배치된다. 결합된 타겟 모듈은, Y 방향(구체적으로는, 가로 방향)에서의 유닛 지지체의 길이가 Y 방향에서의 기판의 길이 이상으로 되도록 조절되고, 유닛 지지체의 모듈 장착부는 각각 적당한 길이를 가진 복수개의 장착 구획으로 분할되며, 각각의 장착 구획에 타겟 모듈이 장착되는, 연속적으로 정렬된 복수개의 타겟 모듈을 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 길이가 긴 타겟이 필요하지 않고, 유효 타겟 길이는, 소정의 길이를 각각 가진 복수개의 정렬된 타겟 모듈로 형성된 결합된 타겟 모듈에 의해 증가될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예의 타겟 대향식 스퍼터링 장치에 의하면, 기다란 타겟을 이용함에 따른 문제(예를 들면, 작업성의 열화, 비용 상승, 냉각의 불균일성)를 피하면서, 큰 면적의 기판이 이용될 수 있다. 또한, 타겟 모듈은 길이의 면에서 규격화되어, 한정된 규격 길이의 타겟과 배킹부가 제공될 수 있어, 제작비, 유지 보수, 예비 부품 등의 면에서 큰 효과를 얻을 수 있다.In the target facing sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention, target units having the combined target module described below are arranged opposite to each other. The combined target module is adjusted such that the length of the unit support in the Y direction (specifically, the horizontal direction) is greater than or equal to the length of the substrate in the Y direction, and the module mounting portions of the unit support each have a plurality of mountings having appropriate lengths. It is divided into compartments and includes a plurality of continuously aligned target modules, each target compartment being mounted with a target module. With this arrangement, no long target is required, and the effective target length can be increased by a combined target module formed of a plurality of aligned target modules each having a predetermined length. Therefore, according to the target facing sputtering apparatus of the first embodiment of the present invention, a large-area substrate is used while avoiding the problem of using an elongated target (for example, deterioration of workability, cost increase, and unevenness of cooling). Can be. In addition, the target module is standardized in terms of length, and a target and a backing part having a limited standard length can be provided, so that a large effect can be obtained in terms of manufacturing cost, maintenance, and spare parts.
본 발명의 제2 실시예에 따른 타겟 대향식 스퍼터링 장치는, 각각의 결합된 타겟 대향식 스퍼터링 조립체에서 양면에 각각 1개의 타겟을 가진 중간 타겟 유닛에 의해, 복수개의 타겟 대향식 스퍼터링 조립체를 결합시켜, 단일 막 형성 영역을 갖도록 형성된 결합된 타겟 대향식 스퍼터링 조립체를 제공한다. 이러한 구조를 가진 타겟 대향식 스퍼터링 장치에 따라서, 한정된 대향 방향의 간격을 가진 타겟 대향식 스퍼터링 조립체 밖에 형성할 수 없는 영구 자석을 이용하여, 대향 방향의유효 길이가 제한되지 않는 막 형성 영역을 제공하는 결합된 타겟 대향식 스퍼터링 조립체를 얻을 수 있어, 정지한 상태로 유지되며 X 방향(구체적으로는, 대향 방향)으로 기다란 면적이 큰 기판에 균일한 두께의 막을 형성할 수 있다.In the target facing sputtering apparatus according to the second embodiment of the present invention, a plurality of target facing sputtering assemblies are combined by an intermediate target unit having one target on each side in each coupled target facing sputtering assembly. A combined target facing sputtering assembly is formed that has a single film forming region. According to the target facing sputtering apparatus having such a structure, by using a permanent magnet which can only be formed with a target facing sputtering assembly having a limited facing distance therebetween, providing a film forming region in which the effective length in the facing direction is not limited. A combined target facing sputtering assembly can be obtained to form a film of uniform thickness on a substrate that remains stationary and has a long area in the X direction (specifically, the opposite direction).
전술한 제1 실시예와 제2 실시예의 조합인 본 발명의 제3 실시예의 타겟 대향식 스퍼터링 장치는, 가로 방향(Y 방향)의 길이 및 대향 방향(X 방향)의 길이에 본질적인 제한이 없고, 정지한 상태로 유지되는 큰 면적의 기판에 막을 형성 할 수 있다.The target facing sputtering apparatus of the third embodiment of the present invention, which is a combination of the first and second embodiments described above, has no inherent limitations on the length in the horizontal direction (Y direction) and the length in the opposite direction (X direction), A film can be formed on a large area substrate which is kept in a stationary state.
상술한 바와 같이, 본 발명은 타겟 대향식 스퍼터링 장치의 크기를 증가시킬 수 있어, 플라즈마에 의한 하층의 손상을 적게 하고, 실현이 어려웠던 대형화를 가능하게 한다. 본 발명은, 예를 들면, 반도체 디바이스의 제조, 플랫 패널 디스플레이(예를 들면, 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이)의 제조, 및 기능성 막(예를 들면, 플라스틱 막에 형성된 고성능 막(예를 들면, ITO 막)으로 형성된 막)의 제조 등에 널리 적용될 수 있다.As described above, the present invention can increase the size of the target facing sputtering device, thereby reducing damage to the lower layer by the plasma, and making it possible to increase the size that was difficult to realize. The present invention is, for example, manufacturing semiconductor devices, manufacturing flat panel displays (e.g., liquid crystal displays, organic EL displays), and functional films (e.g., high performance films formed on plastic films (e.g., It is widely applicable to the production of a film) formed of an ITO film).
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 스퍼터링 장치의 일부를 단면도로 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a part of a sputtering apparatus of a first embodiment of the present invention in cross-sectional view.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 스퍼터링 장치의 타겟 유닛의 개략 사시도이다. 2 is a schematic perspective view of a target unit of the sputtering apparatus of the first embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 A-A선에서의 타겟 유닛의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the target unit at line A-A in FIG. 2.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 스퍼터링 장치에 사용하는 보조 전극의 사시도이다.4 is a perspective view of an auxiliary electrode used in the sputtering apparatus of the first embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 스퍼터링 장치에 사용한 유닛 지지체의 평면도이다. 5 is a plan view of a unit support used in the sputtering apparatus of the first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제2 실시예의 스퍼터링 장치의 일부를 단면도로 나타낸 사시도이다.6 is a perspective view showing a part of a sputtering apparatus of a second embodiment of the present invention in cross-sectional view.
도 7은 본 발명의 제2 실시예의 스퍼터링 장치에 사용되는 중간 타겟 유닛의 개략 사시도이다.7 is a schematic perspective view of an intermediate target unit used in the sputtering apparatus of the second embodiment of the present invention.
도 8은 도 7의 B-B선에서의 타겟 유닛의 단면도이다. 8 is a cross-sectional view of the target unit in the line B-B in FIG.
도 9는 본 발명의 제3 실시예의 스퍼터링 장치의 사시도이다.9 is a perspective view of a sputtering apparatus of a third embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제3 실시예의 스퍼터링 장치에 사용되는 중간 타겟 유닛의 개략 사시도이다.10 is a schematic perspective view of an intermediate target unit used in the sputtering apparatus of the third embodiment of the present invention.
도 11은 도 10의 C-C선에서의 타겟 유닛의 단면도이다. FIG. 11 is a cross-sectional view of the target unit in the C-C line of FIG. 10.
도 12는 도 10의 D-D선에서의 타겟 유닛의 단면도이다.12 is a cross-sectional view of the target unit in the line D-D in FIG. 10.
도 13은 본 발명의 실시예의 변경예를 나타낸 단면도이다.13 is a cross-sectional view showing a modification of the embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 실시예의 다른 변경예를 나타낸 단면도이다. 14 is a sectional view showing another modified example of the embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 실시예의 또 다른 변경예를 나타낸 단면도이다. 15 is a cross-sectional view showing yet another modified example of the embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 막 형성 실시예 1의 막 두께 분포의 그래프이다. 16 is a graph of the film thickness distribution of the film forming example 1 of the present invention.
도 17은 본 발명의 막 형성 실시예 2의 막 두께 분포의 그래프이다. Fig. 17 is a graph of the film thickness distribution of film forming example 2 of the present invention.
도 18은 종래의 상자형 타겟 대향식 스퍼터링부의 사시도이다.18 is a perspective view of a conventional box-shaped target opposed sputtering portion.
다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Next, the Example of this invention is described in detail with reference to drawings.
[제1 실시예][First Embodiment]
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상자형 타겟 대향식 스퍼터링 장치의 부분 단면도를 포함하는 개략 사시도이다. 본 실시예의 상자형 타겟 대향식 스퍼터링부(이하, "상자형 스퍼터링부"라 약칭함)(70)에서, 타겟 유닛(100a, 100b)은 직육면체형 프레임(71)의 (도 1의 좌우측에서) 대향 면(71a, 71b)에 각각 밀봉 가능하게 장착되고, 도 1에서 아래쪽에 위치되고 기판(20)과 대향하는 개방면(71f)을 제외한 면(71c~71e)(도면에서 바로 앞쪽(proximal side)에 위치된 (71c)과 안쪽(distal side)에 위치된 면(71c, 71d)은 도시하지 않음)은 각각 폐쇄판(72c~72e)(도 1에서 바로 앞쪽의 면(71c)에 대응하는 폐쇄판(72c)은 도시하지 않음)으로 밀봉 가능하게 폐쇄되는데, 즉, 개방면(71f)을 제외한 면은 밀폐된다. 상자형 스퍼터링부는 내부에 구속 공간(120)을 포함한다.1 is a schematic perspective view including a partial cross-sectional view of a box-type target facing sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the box-shaped target facing sputtering portion (hereinafter, abbreviated as " box-shaped sputtering portion ") 70 of the present embodiment, the
타겟 유닛(100a, 10Ob)의 대향하는 면들에는, 각각, 2개의 타겟(10Oa1, 10Oa2)과 2개의 타겟(10Ob1, 10Ob2)(타겟(10Ob2)은 도시 하지 않음)이 Y 방향으로 정렬되도록 장착된다. 타겟 유닛(10Oa, 10Ob)은 각각, 주로 X 방향의 자계를 형성하 기 위한 영구 자석(130a, 130b), 및 마그네트론 모드의 자계를 조절하기 위한 영구 자석(180a, 180b)을 포함한다. 영구 자석(130a, 130b, 180a, 180b)은, 고정판(132a, 132b, 182a, 182b)을 사용하여 각각 수납부 내에 고정된다. 타겟 유닛(100a, 100b)의 배면에는, 영구 자석(132a, 182a)들을 자기적으로 결합하기 위한 극판(pole plate)(191a), 및 영구 자석(132b, 182b)들을 자기적으로 결합하기 위한 극판(191b)이 설치된다. 극판(191a, 191b)은 각각 냉각수의 공급관과 배수관을 연결하기 위한 개구((193a)(도시하지 않음), (193b))를 가진다.On the opposing faces of the
각각의 타겟 유닛(10Oa, 10Ob)의 전방(본 명세서에서는, "전방"은 대향 타겟 사이의 구속 공간(120)이 형성되는 쪽을 의미하고, "후방"은 전방의 반대쪽을 의미함)에는, 후술하는 도 4에 나타낸 전자를 흡수하기 위한 구리관으로 이루어지는 "U"자형의 보조 전극(스퍼터링 장치를 보기 쉽게 하기 위해서 도 1에서는 전극의 본체부는 도시되지 않음)이 설치되어 있다. 보조 전극의 지지부(201b, 201c)(지지부(201c)는 도시하지 않음)는 폐쇄판(72e) 상에 설치된다.In front of each of the
본 실시예에서, 대향 타겟 유닛(100a, 100b)은 프레임(71)에 착탈 가능하게 장착된다.In this embodiment, the opposing
도 2는 본 실시예에 사용한 타겟 유닛의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A선에서의 타겟 유닛의 단면도이다. 도 2 및 도 3은 타겟 유닛(100a)의 구성을 도시한다. 타겟 유닛(100a, 100b)은, 자계 발생 수단으로서 작용하는 영구 자석(130a)과 자계 조절 수단으로서 작용하는 영구 자석(180a)의 자극 N, S의 배치가 역으로 되는 점을 제외하고, 동일한 구성을 가진다. 따라서, 타겟 유닛(100b)의 상세도는 생략한다.FIG. 2 is a perspective view of the target unit used in the present embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the target unit in the line A-A of FIG. 2 and 3 show the configuration of the
도 2에 나타낸 바와 같이, 타겟 유닛(100a)은, 유닛 지지체(150a)의 플랜지(155a)에 의해 프레임(71)에 착탈 가능하게 장착된다. 본 실시예에 있어서는, 아래에 설명된 바와 같이, 타겟 유닛(10Oa)은, 지지체 모듈과 2개의 타겟 모듈을 포함한다. 지지체 모듈의 유닛 지지체(150a)에는, 타겟 모듈(200a1, 200a2)이 Y 방향으로 정렬되도록 장착된다. 타겟 모듈(200a1, 200a2)은 각각, 배킹부(113a1, 113a2), 및 상기 배킹부(113a1, 113a2)의 표면상에 고정된 타겟(11Oa1, 11Oa2)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 배킹부(113a1, 113a2)는 타겟(110a1, 110a2)과 동일한 형상의 장착면을 가진다. 배킹부의 내부에는, 도 2에 점선으로 나타낸 바와 같이, 냉각 홈(161a1, 161a2)을 형성하는 격벽(162a1, 162a2)이 설치되어, 냉각 재킷(160a1, 16Oa2)을 형성한다. 냉각 홈(161a1, 161a2)의 양단부는 냉각수의 공급 및 배수를 위한 연결 포트(163a1, 163a2)에 연결된다. 냉각 홈(161a1, 161a2)은, 가능한 한 넓게 타겟(110a1, 11Oa2)의 배면을 커버하도록 형성된다.As shown in FIG. 2, the
도 3에 나타낸 바와 같이, 타겟(110a1, 110a2)이 본딩되는 배킹부(113a1, 113a2)는, 지지체 모듈의 유닛 지지체(15Oa)의 앞면에 설치되며 타겟 모듈을 장착하기 위한 모듈 장착부로서 작용하는 오목부(152a)에, 일정 간격으로 배치되는 볼트(111a)에 의해 교환 가능하고 O링(116a1, 116a2)에 의해 밀봉 가능하게 장착된다.As shown in FIG. 3, the
냉각재킷(160a1, 160a2)은, 격벽(162a1, 162a2)을 포함하는 계단식 오목부가, 배킹부(113a1, 113a2)의 두꺼운 판형체로 이루어지는 배킹 본체(114a1, 114a2)의 후부에 형성되고, 연결 포트(163a1, 163a2)구비하는 배킹 뚜껑(115a1, 115a2)이 계단식 오목부에 용접되어 오목부를 밀폐함으로써, 형성된다. 배킹부(113a1, 113a2)와 격벽(162a1, 162a2)은 높은 열전도성 재료로(구체적으로는, 본 예에서는 구리)로 형성된다. 도시하지는 않았지만, 합성 수지로 형성되는 튜브가 유닛 지지체(150a)에 설치한 관통공(154a)를 통해 설치되고, 접속 툴을 통하여 연결 포트(163a1, 163a2)에 연결되어, 냉각 재킷(160a1, 160a2)에 냉각수가 통과할 수 있도록 된다.The cooling jackets 160a 1 and 160a 2 have a stepped concave portion including the partitions 162a 1 and 162a 2 of the backing bodies 114a 1 and 114a 2 formed of a thick plate body of the
타겟(11Oa1, 11Oa2)이 열전도성의 접착재(예를 들면, 인듐)에 의해 배킹부(113a1, 113a2)의 앞면에 본딩되어, 타겟 모듈(200a1, 200a2)을 형성한다. 이 타겟 모듈(200a1, 200a2)은, 아래에 설명하는 지지체 모듈의 모듈 장착부로서 작용하는 오목부(152a)에 볼트(111a)에 의해 장착되어, 냉각 재킷(160a1, 160a2)이 진공 밀봉용 O링(116a1, 116a2)에 의해 진공 공간(구속 공간(12O))으로부터 차단되고, 오목부(152a)는 배킹부(113a1, 113a2)의 배면과 직접 접촉된다.The
2개의 타겟 모듈(200a1, 200a2)의 타겟(11Oa1, 11Oa2)이 Y 방향으로 정렬되는 상술한 구성에 의해, Y 방향으로 유효 길이가 긴 결합된 타겟이 이용될 수 있어,이 방향으로 기다란 기판에 막이 형성될 수 있다. 따라서, X 방향으로 기판을 반송하면서 막을 형성하는 인라인 방식에 의해, Y 방향으로 기다란 연속 막(구체적으로는, 가로 방향으로 길이가 긴 연속 막), 가로 방향으로 길이가 긴 넓은 면적의 웨이퍼 시트, 또는 가로 방향으로 길이가 기판(예를 들면, 유리 기판)상에 막을 형성할 수 있다. 타겟 모듈(200a1, 200a2) 각각은, 서로 독립된 냉각 재킷(160a1, 16Oa2)을 구비하여, 타겟(11Oa1, 11Oa2)은 독립적으로 냉각되어, 냉각이 균일하고 효과적으로 수행될 수 있다. 따라서, 큰 전력이 인가될 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다. 작은 전력이 인가되는, 즉, 막 형성 속도가 작고, 큰 냉각이 필요없는 경우에, 상황에 따라, 독립적으로 냉각수가 공급될 수 있는 타겟 모듈(200a1, 200a2)의 2개의 냉각 재킷(160a1, 160a2)은, 배관에 의해 직렬 연결될 수 있어, 한쪽의 냉각 재킷의 배수가 다른 쪽의 냉각 재킷에 공급되어, 배관 계통을 간략화할 수도 있다.Two target module (200a 1, 200a 2) target (11Oa 1, 11Oa 2) There is a long effective length combined with, the Y-direction by the above-described configuration targets can be used is aligned in the Y-direction, the direction of A film may be formed on the elongated substrate. Therefore, by the inline method of forming a film while conveying a substrate in the X direction, a continuous film elongated in the Y direction (specifically, a continuous film having a long length in the horizontal direction), a wafer sheet having a large area having a long length in the horizontal direction, Alternatively, a film may be formed on a substrate (eg, a glass substrate) having a length in the horizontal direction. Each of the target modules 200a 1 and 200a 2 has cooling jackets 160a 1 and 16Oa 2 independent from each other, so that the
본 실시예에서, Y 방향의 타겟의 유효 길이가 증가된다. 필요한 경우에는, 자계 조절 수단으로서 작용하는 아래에서 설명되는 영구 자석(180a)을 사용함으로써, 결합된 타겟의 Y 방향의 침식이 조절될 수 있어, 이 방향의 막 두께 분포가 조절될 수 있다.In this embodiment, the effective length of the target in the Y direction is increased. If necessary, by using the
지지체 모듈은, 높은 열전도성의 재료(본 예에서는, 알루미늄 블록)로부터 기계 가공에 의해 도 2에 도시한 형상을 갖도록 형성되는 유닛 지지체(150a)를 포함한다. 유닛 지지체(150a)를 구성하는 플랜지(155a)는, 전기 절연재(본 예에서 는, 내열성 수지)로 형성되는 진공 밀봉용 패킹(156a) 및 O링(117a, 118a)을 통하여, 전기 절연성의 슬리브를 가지며 일정 간격으로 배열되는 볼트(112a)에 의해 전기 절연 방식으로, 프레임(71)에 밀봉 가능하게 장착된다.The support module includes a
도 2에 나타낸 바와 같이, 유닛 지지체(150a)는, 직육면체의 지지 본체부(151a), 및 지지 본체부(151a)의 면(도 2에서 저면)에 설치되는 플랜지(155a)를 포함한다. 프레임(71)에 장착되는 플랜지(155a)는 소정의 폭을 가진다. 지지 본체부(151a)의 앞면(도 2에서 상면)에는, 타겟 모듈을 장착하는 모듈 장착부로서 작용하는 오목부(152a)가 형성된다. 도 3에 도시되어 있듯이, 오목부(152a)를 둘러싸는 주위벽부(153a)에, 자계 발생 수단으로서 작용하는 영구 자석(130a)을 수납하기 위한 수납부(131a)가, 저면(도 3에서 볼 때), 즉, 공기(이하, "대기 측"이라고 지칭될 수도 있음)로 향해 개방된 쪽으로부터, 형성된다.As shown in FIG. 2, the
모듈 장착부로서 작용하는 오목부(152a)는, 2개의 타겟 모듈이 장착되도록, 도 5에 나타낸 바와 같이 구성된다. 구체적으로는, 모듈 장착부로서 작용하는 오목부(152a)의 저면은 Y 방향에 있어서 2개의 구획으로 분할된다. 이렇게 형성된 구획에, 배킹부(113a1, 113a2)의 배면에 세팅되는 O링(116a1, 116a2)용 밀봉면(119a1, 119a2)이 형성되어, 타겟 모듈은 독립적으로 밀봉되어 장착될 수 있다. 따라서, 이 각 장착 구획에 복수개의 타겟 모듈이 장착될 때, 결합된 타겟 모듈이, Y 방향으로 정렬되는 타겟 모듈로 구성될 수 있다. 도 5에서, 도면을 간결하게 하기 위해, 타겟 모듈의 장착용 볼트 구멍은 도시하지 않았다. 본 실시예에서는, 주 위벽부(153a)의 전방(도 3에서 위쪽) 측방향 단부면은 타겟 모듈의 배킹부(113a1, 113a2)의 커버부, 및 타겟(11Oa1, 11Oa2)의 단부로 덮여 있다. 이 구성에 있어서는, 이 커버부와 그 위의 형성되는 타겟 단부는 종래의 전자 반사 수단으로서 작용을 한다. 그러나, 후술하는 지지부재를 통하여 배킹부에 장착되는 종래의 전자 반사 수단의 경우와 다르게, 이 타겟 단부가 배킹부(113a1, 113a2)의 커버부에 직접 본딩된다. 따라서, 매우 효율적으로 냉각되어, 큰 전력이 인가될 수 있어, 전체적으로 생산성이 향상될 수 있다. 또한, 타겟 주위의 구성이 훨씬 간소하게 되어, 비용의 면에서 큰 이점이 있다. 그러나, 이 타겟 단부가 전자 반사 수단으로서 작용하는 경우에, 타겟이 자성재로 형성될 때, 마그네트론 모드의 자계를 형성하는 것이 어렵다. 마그네트론 모드의 자계가 타겟(11Oa1, 11Oa2)의 주위 둘레부의 앞면 근방에 신뢰성 있게 형성되어야하는 경우에(타겟이 자성재로 형성되는 경우를 포함함), 바람직하게는, 주위벽부(153a)와 중첩되는 배킹부(113a1, 113a2)의 커버부와 타겟(11Oa1, 11Oa2)의 단부는 삭제되고, 전자 반사판을 가진 종래의 전자 반사 수단의 경우와 유사하게, 주위벽부(153a)의 높이가 증가되는데, 즉, 영구 자석(130a)의 자극 단부의 레벨이, 영구 자석(130a)의 (전방측) 자극 단부면이 진공조 내측으로 타겟(110a1, 11Oa2)의 앞면으로부터 소정 길이만큼 돌출되도록, 증가된다.The recessed
유닛 지지체(150a)의 지지 본체부(151a) 배면상의 중앙부에는, Y축에 대해 평행하게, 소정 깊이를 가진 홈부(trench)가 타겟(11Oa1, 11Oa2)의 거의 전체 길이 를 덮도록 형성된다. 이러한 홈부는 자계 조절 수단으로서 작용하는 영구 자석(180a)(도 1 참조)을 장착하기 위해 형성된다. 그리고, 영구 자석(180a)은 홈부 전체를 메우도록 홈부에 설치될 수 있거나, 소정의 간격을 두어 설치될 수도 있다. 자계 조절 수단으로서 작용하는 영구 자석(180a)은 자계 발생 수단으로서 작용하는 영구 자석(130a)에, 고정판(182a, 132a)을 통하여 극판(191a)에 의해 자기적으로 연결된다. 강자성 재료로 이루어지는 극판(191a)은 타겟 유닛(100b)의 극판(191b)에, 도시되지 않은 폐쇄판(예를 들면, 72c, 72d, 또는 72e)의 전체면을 덮는 강자성 재료로 이루어지는 연결판에 의해 자기적으로 연결된다. 극판(191a, 191b)들을 자기적으로 결합하기 위한 연결판은, 진공조(10)의 벽(11)과 프레임(71) 사이에 삽입되고, 프레임(71)의 개방면을 좁히지 않도록 개구를 가진 판형체일 수도 있다. 극판(191a)은, 영구 자석(130a, 180a)의 자력만으로 충분히 안정적으로 타겟 유닛(100a)에 장착될 수 있다. 그러나, 안전을 위해, 전기 절연성의 슬리브를 가진 스크루에 의해 타겟 유닛(100a)에 고정될 수도 있다. 극판(191a)은, 전기 절연재로 이루어지는 고정판(182a), (132a)에 의해 타겟 유닛(100a)으로부터 전기 절연되고, 예를 들면 접지 전위로 유지된다.In the center portion on the back surface of the support
도 3에 나타낸 바와 같이, 수납부(131a)는, 자계 발생 수단으로서 작용하는 영구 자석(130a)이 진공조의 외부로부터(즉, 대기 측으로부터) 제거 가능하게 배치될 수 있도록, 외부로 향해 개구되는 소정 깊이의 구멍을 가진다. 영구 자석(130a)은, 영구 자석(130a)의 자극이 도 3에 도시된 바와 같이 배치되도록, 이 수납부(131a)의 구멍에 설치된다. 본 실시예에서는, 영구 자석(130a)은 소정 길이 와 소정 폭의 시판중인 판형 영구 자석(예를 들면, AlNiCo 자석)으로 형성되고, 소정 개수의 영구 자석(130a)은 타겟(110a1, 11Oa2)으로 구성되는 결합된 타겟(즉, 타겟(110a1, + 11Oa2)의 가상 타겟)의 주위 에지를 따라 설치된다. 본 실시예에서, 영구 자석(130a)은 전기 절연재(구체적으로는, 얇은 수지판으로 이루어지는 고정판(132a))에 의해 수납부에 고정된다.As shown in Fig. 3, the
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기의 구성에 의해, 타겟 유닛(100a)과 대향하는 타겟 유닛(100b)에 설치되는 영구 자석(130a, 130b)은, 플라즈마를 가두는 자계, 즉, 구속 공간(한 쌍의 대향하는 결합된 타겟 사이에 형성되는 공간)(120)을 둘러싸도록 X 방향으로 연장되는 대향 모드의 자계를 형성한다. 한편, 영구 자석(130a) 단독, 또는 영구 자석(130a), 영구 자석(180a) 및 극판(191a)의 조합은, 타겟(11Oa1, 110a2)에 의해 구성되는 결합된 타겟의 주위를 따라 원호형 마그네트론 모드의 자계를 발생시킨다. 자계는, 영구 자석(130a) 상에 위치하는 결합된 타겟(11Oa1 + 110a2)의 단부의 표면으로부터 결합된 타겟의 중앙부 근처의 표면을 향하여 연장된다. 전자의 대향 모드의 자계는 결합된 타겟의 중심부의 스퍼터링을 지배하고, 마그네트론 모드의 자계는 결합된 타겟의 주변부의 스퍼터링을 지배한다. 그 결과, 타겟의 전체 표면(전자 반사 수단으로서 작용하는 상술한 주변 에지부를 제외함)은 거의 균일하게 스퍼터링된다.As shown in Fig. 1, the
전술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 자계 조절 수단의 영구 자석(180a)은 마그네트론 모드의 자계의 강도를 전체적으로 증가시키기 위해 배치된다. 영구 자 석(180a)은, 고정판(132a)의 경우에서와 같이 얇은 수지판으로 이루어지는 고정판(182a)에 의해 고정된다. 이 자계 조절 수단에 의해, 타겟(110a1, 11Oa2)으로 이루어지는 결합된 타겟의 주변부의 앞면 근방으로 연장되는 마그네트론 모드의 자계가 조절될 수 있다. 따라서, 마그네트론 모드의 자계에 의해 지배되는 타겟의 주위 에지의 플라즈마 구속은 대향 모드의 자계에 의해 지배되는 플라즈마 구속으로부터 독립적으로 조절될 수 있어, 타겟은 균일하게 침식될 수 있어, 박막은 Y 방향으로 균일한 두께를 얻도록 형성될 수 있다.As described above, in the present embodiment, the
그런데, 상자형 스퍼터링부에서는, 측면 개방형 스퍼터링 장치에 비해, 스 유닛의 구속 공간 내에서 전자가 강하게 구속되고, 타겟의 재료 등에 의해 따라, 에너지를 잃은 열전자가 상자형 스퍼터링 유닛의 개구부로부터 유출되는 문제가 발생한다. 그러한 문제에 대처하기 위해, 본 실시예에서는, 플라즈마 구속 공간으로부터 직접 전자를 흡수하는 보조 전극(도 1에 있어서는 전극의 지지부(201b)만 나타내었음)은, 전극의 지지부가 폐쇄판(72e)의 관통공에 밀봉 가능하게 용접되고, 전극의 본체부는 구속 공간에 위치되도록, 설치된다. 도 4는 보조 전극이 장착되는 폐쇄판(72e)의 사시도이다. 본 실시예에서, 보조 전극은, 열전자가 체류하기 쉬운 전자 반사 수단으로서 작용하는 전술한 결합된 타겟의 단부에 대응하도록 구리 튜브로 이루어지는 본체부(201a)와 지지부(201b, 201c)를 포함한다. 보조 전극은 "U"자형 관형 전극(201)으로 구성되고, 보조 전극의 지지부의 일부는 폐쇄판(72e)으로부터 외부로 돌출된다(즉, 대기로 향해 노출된다). 도 1에서는 스퍼터 링 유닛을 보기 쉽게 하기 위해 도시되어 있지 않은 본체부(201a)는, 타겟(11Oa1, 11Oa2, 11Ob1, 11Ob2)의 하방 단부에 대해 평행하게 배치되도록 구속 공간(120) 내에 설치된다(도 1 참조). 지지부(201b, 201c)는 타겟면에 대해 평행하게 배치되도록, 타겟의 인접 단부 및 말단 단부를 따라 타겟의 전방면 근방에 설치된다. 관형 전극(201)에는 폐쇄판(72e)의 경우와 같이 양극 전위(접지 전위)가 인가되고, 구속 공간 내에 발생한 과잉 전자(열전자를 포함함)를 흡수한다. 냉각수는 전자의 강제 냉각을 위해 관형 전극(201)을 통해 순환된다.By the way, in the box-type sputtering part, compared with the side-opening sputtering device, electrons are strongly constrained in the confining space of the sputtering unit, and hot electrons having lost energy are released from the opening of the box-type sputtering unit due to the material of the target or the like. Occurs. In order to cope with such a problem, in the present embodiment, the auxiliary electrode (which only shows the supporting
보조 전극의 배치 및 형상은 도 4에 도시된 것으로 한정되지 않는다. 열전자가 체류하기 쉬운 곳 부근에 전극을 배치하는 한, 보조 전극의 배치 및 형상에 어떠한 제한도 없다. 이러한 보조 전극을 설치하면, 플라즈마 구속 공간에 전자가 체류할 때 발생하는 발광이 상당히 감소되는 것이 확인되었고, 막의 형성 과정에서의 기판의 온도 상승도 억제되는 것이 확인되었다.The arrangement and shape of the auxiliary electrode is not limited to that shown in FIG. 4. There is no limitation on the arrangement and shape of the auxiliary electrode as long as the electrode is disposed near the place where hot electrons are likely to stay. When such an auxiliary electrode was provided, it was confirmed that light emission generated when electrons stay in the plasma confined space was considerably reduced, and the temperature rise of the substrate during the formation of the film was also suppressed.
상술한 바와 같이, 타겟 유닛(100a)은, 유닛 지지체(150a)에 2개의 타겟 모듈(200a1, 200a2)이 정렬되도록, 구성된다. 타겟 유닛(100a)의 플랜지부(155a)는, 전기 절연재(구체적으로는, 내열성 수지)로 이루어지는 패킹(156a) 및 진공 밀봉용 O링(117a, 118a)을 통하여, 일정 간격의 전기 절연재로 이루어지는 슬리브(도시하지 않음)와 볼트(112a)에 의해, 프레임(71)에 장착된다. 따라서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 타겟 유닛(100a)이 프레임(71)에 전기 절연된 상태에서 밀봉 가능하게 설치되어, 아래에 설명한 상자형 스퍼터링부(70)가 구성된다.As described above, the
이 상자형 스퍼터링부(70)는, 직육면체형의 구조재료(본 예에서는 알루미늄)로 이루어지는 프레임(71)을 포함한다. 상기 타겟 유닛(100a, 100b)은 프레임(71)에 대해 전기 절연되도록, 프레임(71)의 면(71a, 71b)에 밀봉 가능하게 장착된다. 폐쇄판(72c~72e)은, 면(71c~71e)(기판(20)에 대면하는 개방면(71f)을 제외함)에, O링(도시하지 않음)을 통하여 볼트(도시하지 않음)에 의해 밀봉 가능하게 장착되어(면(71c, 71d) 및 폐쇄판(72c)은 도시하지 않음), 폐쇄된 구성으로 된다. 폐쇄판(72c~72e)이 내열성을 가지며, 진공 차단이 폐쇄판(72c~72e)에 의해 얻어지는 한, 폐쇄판(72c~72e) 재료는 한정되지 않는다. 따라서, 폐쇄판(72c~72e)은 통상적인 구조 재료로 형성될 수 있다. 본 예에서는, 폐쇄판(72c~72e)은, 프레임(7l)을 형성하기 위해 이용되는 경량인 알루미늄으로 형성된다. 필요에 따라, 폐쇄판(72c~72e)을 냉각하기 위해, 냉각 튜브 등이 폐쇄판(72c~72e) 각각의 외부에 설치된다.The
이 상자형 스퍼터링부(70)는, 그 개구부(도 1에서 아래쪽의 프레임(71)의 개방면(71f))이 진공조(10)와 대면하도록, 볼트에 의해 벽(11)에 밀봉 가능하게 장착된다. 따라서, 진공조(10)는 볼트에 의해 프레임(7l)에 전기적으로 접속된다. 본 실시예에서, 타겟 대향식 스퍼터링 장치는, 기판 홀더(21) 상에 기판(20)이 정지된 상태로 유지되는 동안에 막이 형성되도록 구성된다. 그러나, 반송 수단에 의해 기판이 대향 방향으로 이동되면서 막이 형성되는 인라인 방식을 채용할 수도 있다. 스퍼터링 장치는, 진공조(10)의 측면 중 하나에 공지된 부하 록 챔버(load lock chamber)(도시하지 않음)가 접속되고, 도시하지 않은 기판 반입 및 반출 수단에 의 해 기판(20)이 기판 홀더(21)로부터 공급/반출 가능하도록, 구성되어 있다.This box-shaped
이상의 구성을 가진 상자형 스퍼터링 조립체(70)에서, 대응하는 결합된 타겟을 구성하는 대향 타겟(11Oa1, 11Ob1,) 또는 대향 타겟(11Ob1, 11Ob2)(타겟(11Ob2)은 도시하지 않음)이 소정 간격으로 서로 멀리 배치되고, 플라즈마를 구속하는 자계는 도 18에 도시된 종래의 스퍼터링 장치의 경우에서와 같이 발생된다. 따라서, 스퍼터링 전원이, 양극으로서 작용하는 진공조(10)의 벽(11)의 적절한 위치에 또한 음극으로서 작용하는 타겟 유닛(100a, 100b)의 적절한 위치에 접속되고, 스퍼터링 가스(예를 들면, Ar)가 스퍼터링부에 도입되면서 스퍼터링 전력이 공급될 때, 종래의 스퍼터링 장치의 경우와 같이 타겟이 스퍼터링된다. 후술하는 막 형성 실시예에에서, 타겟 대향식 스퍼터링 장치에서, 원하는 대로 넓은 영역의 막이 형성될 수 있어, 막 형성 영역이 기본적으로 기판의 가로 방향의 길이에 의해 제한되지 않는다.In the above configuration box-sputtering
[제2 실시예]Second Embodiment
도 6은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상자형 타겟 대향식 스퍼터링 장치의 부분적 단면도를 포함하여 나타낸 개략적 사시도이다. 본 실시예의 상자형 스퍼터링부(70)에서, 스퍼터링부의 양단부에 위치되는 타겟 유닛(100a, 100b)은 각각 직육면체형 프레임(71)의 대향 측면(71a, 71b)(도 6에서 좌우측)에 밀봉 가능하게 장착되고, 기판(20)에 접하며 도 6에서 아래쪽에 위치되는 개방면(71f)을 제외한 면(71c~71e)(도면에서 바로 앞쪽에 위치된 면(71c) 및 안쪽에 위치된 면(71d)은 도시하지 않음)은 폐쇄판(72c~72e)(도 6에서 바로 앞쪽에 위치된 면(71c)에 대응하는 폐쇄판(72c)은 도시하지 않음)으로 밀봉 가능하게 덮이는데, 즉, 개방면(71f)을 제외한 면들은 밀봉 가능하게 차폐된다. 또한, 중간 타겟 유닛(300)은 타겟 유닛(100a, 100b) 사이의 위치에서 절연판(331)을 통하여 폐쇄판(72e)에 설치된다. 중간 타겟 유닛(300)은 그 양면에, 타겟 대향식 스퍼터링부를 형성하도록 타겟 유닛(100a, 100b)과 각각 대향하는 타겟(11Og, 11Oh)을 가진다. 본 실시예의 스퍼터링 장치는, 타겟 유닛(100a, 100b) 사이에 형성되는 2개의 구속 공간(1201, 1202)을 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링부가 결합하여 1개의 막 형성 영역을 형성한 타겟 대향식 스퍼터링부가 되도록, 구성된다.6 is a schematic perspective view including a partial cross-sectional view of a box-type target facing sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the box-shaped
결합된 타겟 대향식 스퍼터링부의 (대향 방향의) 양단에 위치하는 타겟 유닛(10Oa, 10Ob)은, 각각의 타겟 유닛(10Oa, 10Ob)이 도 1에 도시된 결합된 타겟 모듈과는 다른 타겟 모듈을 가지며 종래의 스퍼터링 장치의 경우에서와 같이 단일 타겟 모듈로 형성된다는 것을 제외하고는, 도 1에 도시된 바와 동일한 구성을 가진다. 도 6의 타겟 유닛을 구성하는 부재의 도면 부호도 도 1에서와 동일하다. 따라서, 그 상세한 설명은 생략하고, 이하, 요점만 설명한다. 구체적으로는, 타겟 유닛(10Oa, 10Ob)의 대향하는 면에는, 같은 크기의 직사각형 타겟(11Oa, 11Ob)이 장착된다. 타겟 유닛(100a, 100b) 각각은, 주로 X 방향의 자계를 형성하기 위한 영구 자석(130a, 130b), 및 마그네트론 모드의 자계를 조절하기 위한 영구 자석(180a, 180b)을 포함한다. 영구 자석(130a, 130b, 180a, 180b)은 고정판(132a, 132b, 182a, 182b)을 사용하여 대응하는 수납부 내에 각각 고정되어 있다. 타겟 유닛(100a, 100b)의 배면에는, 영구 자석(130a, 180a)을 자기적으로 결합하기 위한 극판(191a), 및 영구 자석(130b, 180b)을 자기적으로 결합하기 위한 극판(191b)이 각각 설치된다. 극판(191a, 191b)은, 냉각수 공급관과 배수관을 연결하기 위한 개구(193a(도시하지 않음), 193b))를 가진다.The target units 10Oa and 10b located at both ends (in the opposite direction) of the combined target opposing sputtering portions each have a different target module than the combined target module shown in FIG. 1. And has the same configuration as shown in FIG. 1 except that it is formed of a single target module as in the case of a conventional sputtering apparatus. Reference numerals of the members constituting the target unit of FIG. 6 are also the same as in FIG. 1. Therefore, the detailed description is omitted and only the main points will be described below. Specifically,
중간 타겟 유닛(300)은, 중간 타겟 모듈, X 방향으로(특히, 대향 방향으로) 자계를 발생시키는 영구 자석(130c)을 유지하기 위한 자석 유지 수단(자석 유지 툴(311) 및 자석 유지 케이싱(314 내지 316)(케이싱(314, 316)은 도시되지 않음)), 및 상기 유지 수단에 유지되는 영구 자석(130c)을 포함한다. 중간 타겟 모듈은, 양측에 타겟이 장착되는 평행한 면을 가지는 타겟과 동일한 형상(즉, 직사각형)의 두꺼운 판형체로 이루어지고, 내부에 냉각 재킷(도 6에서는 스퍼터링 장치를 보기 쉽게 하기 위해 도시하지 않음)을 가지는 중간 유닛 지지체(301), 및 구속 공간(1201, 1202)과 대향하는 중간 유닛 지지체(301)의 면에 장착되는 타겟(11Og, 110h)을 포함한다. 자석 유지 수단은, 타겟이 장착되는 면이 아닌 중간 유닛 지지체(301)의 4개의 면에 장착된다. 도 6에 도시되듯이, 이 중간 타겟 유닛(300)의 노출면(타겟(110g, 110h)이 장착되지 않는 면)은 스퍼터링되지 않도록, 실드판(338)으로 덮인다. 실드판(338)은 폐쇄판(72e)에 직접 장착된다. 중간 타겟 유닛(300)이 장착되는 폐쇄판(72e)은, 중간 유닛 지지체(301)에 설치되는 냉각 재킷에 냉각수를 순환시키기 위한 배관용 관통공(76)을 가진다. 제1 실시예와 유사하게, 본 실시예에서도, 타겟(10Oa, 10Og, 10Oh, 10Ob)의 전방 단부 근방에 전자를 흡수하기 위한 보조 전극이 설치되고(도면의 간략화를 위해 구속 공간의 내부는 도시하지 않음), 보조 전극의 지지부(201b, 201c)(지지부(201c)는 도시하지 않음)는 폐쇄판(72e)을 관통하여 외부로 연장된다.The
종래의 스퍼터링 장치의 경우와 유사하게, 대향 타겟(11Oa, 11Og)은 서로 소정 거리를 두고 배치되어 구속 공간(1201)을 형성되고, 영구 자석(130a, 130c)은, 타겟의 주위를 따라 배치되도록, 타겟(110a, 110g)의 단부의 배면에 각각 배치된다. 마찬가지로, 대향 타겟(110b, 110h)은 서로 소정 거리를 두고 배치되어 구속 공간(12O2)을 형성하고, 영구 자석(130b, 130c)은, 타겟의 주위를 따라 배치되도록 타겟(110b, 110h)의 단부의 배면에 각각 설치된다. 이 경우에, 영구 자석(130c)은 타겟(100g, 100h)에 공통이며, 영구 자석(130a, 130c)(또는, 영구 자석(130b, 130c))은, 대향 자극이 서로 다르게, 배치된다. 따라서, 중간 타겟 유닛(300)의 양쪽에 형성되는 구속 공간(1201, 1202)을 포함하는 각각의 타겟 대향식 스퍼터링부에는, 소정의 대향 모드의 자계가 형성되고, 상기 구속 공간 내에 플라즈마가 가두어 진다. 동시에, 타겟 모듈의 주위를 따라 영구 자석이 배치되기 때문에, 각각의 타겟의 주변부의 표면 근방에는 원호형 마그네트론 모드의 자계가 형성된다. 본 실시예에서는, 예를 들면, 중간 타겟 유닛(300)과의 정합을 편리하게 하기 위해 타겟 유닛(10Oa, 10Ob)에, 마그네트론 모드 자계를 조절하는 자계 조절 수단으로서 작용하는 영구 자석(180a, 180b)이 설치된다. 그러나, 영구 자석(180a, 180b)은 자계를 조절할 필요가 없으면 생략할 수 있다.Similarly to the case of the conventional sputtering apparatus, the opposing
구속 공간(12O1, 1202)을 포함하는 2개의 타겟 대향식 스퍼터링부로 형성되는 결합된 타겟 대향식 스퍼터링부의 아래에 진공조(10)가 배치된다. 진공조(10)의 벽(11)은, 결합된 타겟 대향식 스퍼터링부의 (도 6에서) 하면에 대향하는 부분에 개구를 가진다. 진공조(10) 내에는, 기판(20)을 유지하는 기판 홀더(21)가 개구의 아래에 설치된다. 전술한 제1 실시예와 마찬가지로, 부하 록 챔버(도시하지 않음)는 진공조(10)의 (도 6에서) 인접 측과 말단 측 중 한쪽에 연결되어, 기판(20)은 챔버로 공급되거나 챔버로부터 제거될 수 있다.The
전술한 바와 같이, 단부의 타겟 유닛(10Oa, (10Ob)은, 내열성 수지로 이루어지는 패킹(156a, 156b)을 통하여 프레임(71)의 면(71a, 71b)에 장착되고, 폐쇄판(72c~72e)은 프레임(7l)의 면(71c~71e)에 장착된다(면(71c, 71d)과 폐쇄판(72c)은 도시하지 않음). 후술하는 바와 같이, 중간 타겟 유닛(300)이, 내열성 수지 또는 유사한 재료로 이루어지는 절연판(331)을 통하여, 진공 챔버와 대면하는 폐쇄판(72e)의 면에 밀봉 가능하게 장착되어, 상자형 스퍼터링부(70)가 구성된다. 상자형 스퍼터링부(70)는, 프레임(71)을 볼트에 의해 진공조(10)의 벽(11)에 장착함으로써, 진공조(10)에 장착된다. 타겟 유닛(100a, 100b), 폐쇄판(72c~71e) 및 진공조(10)는 O링을 통하여 프레임(71)에 밀봉 가능하게 장착되고, 구속 공간(1201, 12O2) 및 진공조(10)의 내부는 대기로부터 차단된다.As described above, the target units 10Oa and 10b at the ends are mounted on the
대향하는 타겟 표면의 스퍼터링에 의해 생성된 스퍼터링된 입자는, 구속 공간(12O1, 12O2)을 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링부와 대면하며 타겟 대향식 스퍼터 링부 바로 아래에(도 6에서 볼 때) 위치되는 기판(20)의 막 형성 영역에 접근하여 퇴적됨으로써, 기판 상에 막이 형성된다. 이 경우에, 스퍼터링된 입자는 또한 중간 타겟 유닛(300)의 아래에(도 6에서 볼 때) 있는 영역에 접근하여, 이 영역에서, 구속 공간 바로 아래의 영역에 형성된 막의 두께보다 얇은 막이 형성된다. 즉, 타겟 대향식 스퍼터링부에 의한 막 형성은, 스퍼터링 유닛의 개구부에 대면하는 영역만이 아니고 그 주변도 포함된다. 스퍼터링 유닛의 개구부의 중심부에 대응하는 영역에서는, 스퍼터링된 입자들은 거의 동일한 속도로 퇴적되어, 거의 균일한 두께를 가진 막이 형성된다. 그러나, 개구부의 중심부로부터 멀어질수록, 퇴적 속도가 점점 저하되어, 형성되는 막의 두께는 감소된다. 따라서, 중간 타겟 유닛(300) 바로 아래의 영역에서는, 유닛(300)의 양쪽의 타겟 대향식 스퍼터링부에서 생성된 스퍼터링된 입자가 중첩 및 결합되어, 막이 형성된다. 따라서, 스퍼터링 조건이 적절히 선택되고, 중간 타겟 유닛(300)의 X 방향의 두께(구체적으로는, 타겟(110g 11Oh)의 표면간의 거리)가 적절히 결정될 때, 구속 공간(12O1, 1202)을 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링부 바로 아래의 영역에 형성되는 막의 두께는, 중간 타겟 유닛(300) 바로 아래의 영역에 형성되는 막의 두께와 거의 동일하게 되도록 조절될 수 있는데, 즉, X 방향의 막 두께의 변화를 감소시켜 기판(20)상에 거의 균일한 두께를 가진 막이 형성될 수 있다고 생각된다. 즉, 본 실시예에 따르면, 중간 타겟 유닛의 양쪽의 타겟 대향식 스퍼터링부로 형성되는 결합된 타겟 대향식 스퍼터링부에 의해, 균일한 두께를 가진 막이 형성되는 영역이 X 방향(구체적으로는, 대향 방 향)으로 효과적으로 연장될 수 있어, X 방향의 치수에 제한없이 큰 면적의 기판 상에 정지 상태에서 막이 형성될 수 있다.The sputtered particles produced by the sputtering of the opposite target surface face the target facing sputtering portion including the confining spaces 12O 1 , 12O 2 and are directly below the target facing sputtering portion (as seen in FIG. 6). By accessing and depositing a film forming region of the
도 7은 중간 타겟 유닛(300)의 사시도이며, 도 8은 도 7의 B-B선에서의 단면도이다. 도 8은, 또한, 중간 타겟 유닛(300)이 폐쇄판(72e)에 장착된 상태를 설명하기 위해, 폐쇄판(72e) 및 절연판(331)을 도시한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 중간 유닛 지지체(301)는, 양면에 타겟 장착면을 가지는 높은 열전도성의 두꺼운 구리 판형체로 형성된다. 중간 유닛 지지체(301)는 내부에, 격벽(304)에 의해 구획된 냉각 홈(303)으로 이루어지는 냉각 재킷(302)을 포함한다. 연결 포트(305)는 냉각 홈(303)의 양단에 형성되고, 냉각수는 연결 포트(305)에 연결되는 튜브를 통해 공급 또는 배수된다. 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 타겟(11Og, 11Oh)은, 예를 들면, 인듐에 의해 중간 유닛 지지체(301)의 타겟 장착면에 본딩된다. 자석 수용 홈(306)은 중간 유닛 지지체(301)의 나머지 4면에 형성된다. 나머지 4면 중의 3개의 면(대기 쪽의 면, 즉, 도 7 및 도 8의 위쪽의 면을 제외함)의 자석 수용 홈(3O6)에, 영구 자석(130c)을 수납하는 자석 유지 수단으로서 작용하는 자석 유지 케이싱(314~316)(케이싱(316)은 도시하지 않음)이 스크루(334)에 의해 장착된다.FIG. 7 is a perspective view of the
중간 유닛 지지체(301)의 대기 쪽의 면에는, 영구 자석(130c)을 수납하기 위한 자석 유지 수단으로서 작용하고, 또한, 유닛 지지부를 타겟 유닛의 외부에 설치되는 폐쇄판(72e)에 밀봉 가능하게 연결하기 위한 연결부로서 작용하는 자석 유지 툴(311)이 장착된다. 자석 유지 툴(311)은, 영구 자석(130c)을 X 방향(구체적으로는, 대향 방향)으로 유지하기 위한 계단식 오목부를 가지는 본체부(312), 및 계단 식 오목부에 삽입되는 뚜껑(313)을 포함한다. 계단식 오목부의 배면과 계단식 오목부의 측부의 전방 단부면은 밀봉할 수 있도록 되고, 자석 유지 툴(311)의 본체부(312)와 뚜껑(313)은, 영구 자석(130c)을 유지 툴(311) 내에서 X 방향으로 유지한 상태에서, 볼트(335)에 의해 중간 유닛 지지체(301)에 밀봉 가능하게 장착된다. 절연판(331)을 통하여, 자석 유지 툴(311)을 절연성 슬리브를 가진 볼트(336)에 의해 폐쇄판(72e)에 장착함으로써, 중간 타겟 유닛(300)은, 폐쇄판(72e)에 의해 지지되고, 폐쇄판(72e)으로부터 전기 절연된다. 자석 유지 툴(311)와 절연판(331)은 각각, 냉각수 공급 튜브를 연결하기 위한 관통공(317, 332)을 가진다. 절연판(331)은, 스퍼터링 전원 공급 와이어를 자석 유지 툴(311)의 뚜껑(313)에 설치된 배선 접속부(318)에 접속하기 위한 관통공(도시하지 않음)을 가진다. 이들 관통공과 중간 유닛 지지체(301)의 냉각 재킷(302)은, O링(341~343)에 의해 진공측으로부터 차단된다. 자석 유지 툴(311)과 자석 유지 케이싱(314~316)(케이싱(316)은 도시하지 않음)은 경량인 알루미늄 합금으로 형성된다.The atmospheric side of the
자석 유지 툴(311)과 자석 유지 케이싱(314~316)에 수납되는 영구 자석(130c)은, 스크루(334), 볼트(335) 또는 냉각수 공급 튜브가 통과할 수 있도록 천공된다.The
[제3 실시예]Third Embodiment
9 도는, 본 발명의 제3 실시예에 따른 타겟 대향식 스퍼터링 장치의 상자형 스퍼터링부(70)를 나타내며, 그 기판측(진공조측)으로부터 본 개략적 사시도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 직육면체형 프레임(71)의 한 면(71f)은 기판측에 대면하 는 소정 크기의 개구부로서 작용하고, 도 1의 제1 실시예와 같은 구성을 가진 타겟 유닛(100a, 100b)은, 상기 개구부를 협지하는 2개의 대향 면에 장착된다. 프레임(71)의 나머지 3개의 면은 폐쇄판(72c~72e)에 의해 덮인다. 전술한 바와 같이, 결합된 타겟을 구성하는 2개의 타겟(110a1, 110a2)(모두 도시하지 않음)은 타겟 유닛(100a)에 장착되고, 결합된 타겟을 구성하는 2개의 타겟(11Ob1, 11Ob2)는 타겟 유닛(100b)에 장착된다. 타겟 유닛(1OOa, 100b)의 배면에는 극판(191a, 191b)이 각각 장착된다.9 is a schematic perspective view of the
개구부에 대향하는 면(바닥쪽의)에 장착되는 폐쇄판(72e)에는, 결합된 중간 타겟 유닛(3000)이 다음과 같이 장착된다. 결합된 중간 타겟 유닛(3000)은, 대응하는 타겟이 평행하게 정렬되는 2개의 중간 타겟 유닛(3001, 3002)을 포함한다. 중간 타겟 유닛(30O1, 3OO2)은, 자석 유지 수단으로서 작용하는 자석 유지 케이싱의 배치가 부분적으로 변화되는 점을 제외하고는, 전술한 제2 실시의 중간 타겟 유닛(3O0)과 동일한 구성을 가진다. 구체적으로는, 타겟(11Oh1, 11Og1; 11Oh2, 11Og2)은 중간 타겟 유닛(3001, 3002)의 중간 유닛 지지체(3011, 3012) 양쪽의 타겟 장착면에 장착된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 결합된 중간 타겟 유닛(3000)은 타겟 유닛(10Oa, 10Ob)과 평행하도록, 결합된 타겟을 각각 포함하는 타겟 유닛(10Oa, 10Ob) 사이에 형성된다. 따라서, Y 방향(구체적으로는, 가로 방향)으로 정렬되는 2개의 타겟을 각각 포함하는 2개의 쌍의 결합된 타겟이 형성되고, 각각 한 쌍의 결합된 타겟을 포함하는 2개의 타겟 대향식 스퍼터링부는, 결합된 중간 타겟 유닛(3000)의 양측에 형성되며, 이들 타겟 대향식 스퍼터링부는 결합된 중간 타겟 유닛(3000)에 의해 조합되어, 결합된 타겟 대향식 스퍼터링부가 구성된다.In the
타겟 유닛(100a, 100b)은, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 제1 실시예의 구성과 동일한 구성을 가지므로, 상세 설명은 생략한다. 이하, 본 실시예의 중간 타겟 유닛에 대하여 상세하게 설명한다.Since the
도 10은, 2개의 중간 타겟 유닛(3001, 3002)을 포함하는 결합된 중간 타겟 유닛(3000)의 사시도이며, 도 11은 도 10의 C-C선에서의 타겟 유닛의 단면도이고. 도 12는 도 10의 D-D선에서의 타겟 유닛의 단면도이다. 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 중간 유닛 지지체(3011, 3012)은, 그 내부에, 격벽(3041, 3042)에 의해 구획된 지그재그식 냉각 홈(3031, 3032)을 가져, 냉각 재킷(3021, 3022)이 형성된다. 냉각 홈(3031)의 양단에는 연결 포트(3051)가 형성되고, 냉각 홈(3032)의 양단에는 연결 포트(3O52)가 형성된다. 연결 포트에 접속된 튜브를 통해 냉각수가 공급 또는 배수된다. 도 10 내지 도 12에 나타낸 바와 같이, 타겟(110g1, 11Oh1)과 타겟(110g2, 110h2)이 예를 들면 인듐에 의해 중간 유닛 지지체(3O11, 3O12)의 양면의 타겟 장착면에 각각 본딩된다. 3개의 면(중간 유닛 지지체(3011, 3012)가 서로 접촉하는(즉, 본딩되는) 면을 제외함)에는, 자석 수용용 홈(3061, 3062)이 천설된다. 상술한 3개의 면 중 2개의 면(대기 쪽 면(도 10의 위쪽)을 제외함) 내의 자석 수용 홈(3061, 3062) 각각에는, 영구 자석(130c)을 타겟에 대해 수직인 방향으로 수납하기 위한 자석 유지 케이싱(3141, 3151)과 자석 유지 케이싱(3152, 3162)이 스크루(334)에 의해 장착된다.10 is a perspective view of a combined
중간 유닛 지지체(3011, 3012)의 대기 쪽 면에는, 영구 자석(130c)을 수납하기 위한 자석 유지 수단으로서 작용하고, 또한, 타겟 유닛의 외부에 설치되는 폐쇄판(72e)에 유닛 지지체를 연결하기 위한 외부 접속부로서 작용하는 자석 유지 툴(3111, 3112)이 장착된다. 자석 유지 툴(3111, 3112)은, 본체부(3121, 3122)(영구 자석(130c)을 타겟에 대해 수직 방향의 자계를 발생하도록 유지하는 계단식 오목부를 각각 가짐), 및 상기 계단식 오목부(도면의 간략화를 위해, 도 11에 있어서는 계단식 오목부가 계단이 없는 오목부로서 나타남)에 삽입된 뚜껑(3131, 3132)으로 형성된다. 자석 유지 툴(3111, 3112)의 본체부(3121, 3122)와 뚜껑(3131, 3132)은, 영구 자석(130c)을 유지한 상태에서, 볼트(335)에 의해 중간 유닛 지지체(3011, 3O12)에 밀봉 가능하게 장착된다. 자석 유지 툴(3111, 3112)은, 냉각수 공급/배수 튜브를 연결하기 위한 관통공(3171, 3172)을 가지며, 뚜껑(3131, 3132)은, 그 상면에, 스퍼터링 전원 공급 와이어를 접속하기 위한 와이어 접속부(3181, 3182)를 가진다. 중간 유닛 지지체의 냉각 재킷(3021, 3022)은, 자석 유지 툴(3111, 3112)의 본 체부(3121, 3122)의 배면에 설치된 O링(3411, 3412), 및 본체부(3121, 3122)의 대기 쪽 면(도 11의 위쪽)에 배치된 O 링(도시하지 않았으나, 도 8의 O링(342)에 대응함)에 의해, 진공 공간으로부터 차단된다. 제2 실시예와 유사하게, 자석 유지 툴(3111, 3112)은, 절연판을 통하여, 전기 절연성 슬리브를 가진 도시하지 않은 볼트에 의해 폐쇄판(72e)에 장착된다. 따라서, 중간 타겟 유닛(3001, 3002)이 Y 방향으로 정렬되는 결합된 중간 타겟 유닛(30O0)은, 폐쇄판(72e)에 의해 전기 절연 상태로 지지되어, 도 9에 나타내는 상자형 스퍼터링부(70)가 조립된다. 제2 실시예와 마찬가지로, 구속 공간 내에 발생되는 과잉 전자를 흡수하기 위한 보조 전극(도시되지 않음)은, 보조 전극이 결합된 타겟의 전방 단부 근방에 위치하도록, 폐쇄판(72e)에 설치된다.On the atmospheric side of the intermediate unit supports 301 1 , 301 2 , the unit supports are provided as a magnet holding means for accommodating the
상기와 같이 조립된 상자형 스퍼터링부(70)에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 대향 타겟(11Oa1, 11Oa2)(모두 도시하지 않음)과 타겟(11Og1, 11Og2) 사이에 형성되는 구속 공간(1201)을 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링부, 및 대향 타겟(11Ob1, 11Ob2)과 타겟(110h1, 11Oh2) 사이에 형성되는 구속 공간(12O2)을 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링부가 형성된다. 구속 공간(1201)을 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링부에 있어서는, 구속 공간(1201)을 둘러싸도록 X 방향으로 연장되는 대향 모드의 자계가, Y 방향으로 정열된 타겟으로 형성되는 결합된 타겟(110a1+110a2 및 110g1+110g2) 의 주위 에지로부터 발생된다. 구속 공간(1202)을 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링부에 있어서는, 구속 공간(12O2)을 둘러싸도록 X 방향으로 연장되는 대향 모드의 자계가, Y 방향으로 정렬된 타겟으로 형성되는 결합된 타겟(110b1+110b2 및 110h1+110h2)의 주변 에지로부터 형성된다. 한편, 각각의 결합된 타겟에 있어서는, 마그네트론 모드의 자계는, 결합된 타겟의 주변 에지를 따라, 즉, 타겟의 면(인접 타겟의 대응 면과 접촉하는 면을 제외함)의 주위 에지를 따라 형성된다.Bound formed between the the box-shaped
제1 및 제2 실시예의 경우와 마찬가지로, 상자형 스퍼터링부(70)는, 스퍼터링부(70)의 개구부(즉, 도 9에서 볼 때, 위쪽의 프레임(71)의 개방면)가 진공조에 면하도록 볼트에 의해 진공조의 벽에 밀봉 가능하게 장착된다. 따라서, 진공조는 장착 볼트에 의해 프레임(71)에 전기 접속된다. 전술한 실시예와 마찬가지로, 기판이 상기 개구부에 대향하도록 진공조 내에 배치되어, 막이 기판상에 형성된다. 제2 실시예에서 설명한 바와 같이, 막 형성시에, 타겟 대향식 스퍼터링부의 구속 공간(1201, 1202)에서 생성된 스퍼터링된 입자는 결합된 중간 타겟 유닛(3000)의 바로 아래의 영역, 및 구속 공간(1201, 1202)의 바로 아래의 영역에 접근한다. 따라서, 타겟 유닛(3000) 바로 아래에 형성될 막의 두께는 구속 공간(1201, 1202)의 바로 아래의 영역에 형성될 막의 두께와 동일하게 되도록 조절될 수 있는데, 즉, 큰 면적의 기판에 대해서도 거의 균일한 두께를 가진 막이 형성될 수 있다.As in the case of the first and second embodiments, the box-shaped
제3 실시예에서는, 결합된 중간 타겟 유닛(3000)을 1개 설치하여 타겟 대향 식 스퍼터링부를 2개 형성하고, 2개의 타겟은 각각의 결합된 타겟에서 Y 방향으로 정렬된다. 그러나, 2개 이상의 결합된 중간 타겟 유닛(3000)이 타겟 유닛(100a, 100b) 사이에 배치될 수도 있고, 및/또는, 3개 이상의 타겟이 Y 방향으로 정렬될 수도 있어, 큰 면적을 가진 기판에 대해서 막을 형성할 수도 있다. 설치될 중간 타겟 유닛 또는 정렬될 타겟의 개수는 임의로 선택될 수 있다. 따라서, 형성된 타겟 대향식 스퍼터링 장치는, 기판의 가로 방향 및 세로 방향의 크기가 기본적으로 제한되지 않는 큰 면적의 기판을 처리할 수 있다.In the third embodiment, one coupled
도 13은, Y 방향으로 3개의 타겟이 정렬되는 경우의 결합된 중간 타겟 유닛(3000)의 구성을 나타낸 단면도이다. 이 경우에, 결합된 중간 타겟 유닛(30O0)은 단부 중간 타겟 유닛(30O1, 3O02), 및 타겟 유닛(30O1, 3O02)들 사이에 설치되는 중앙부 중간 타겟 유닛(3OO3)을 포함한다. 단부 중간 타겟 유닛(3O01, 3002)은, 도 11에 나타낸 유닛(30O1, 3O02)과 동일한 구성을 가지므로, 상세한 설명은 생략한다. 단부 중간 타겟 유닛의 중간 유닛 지지체의 경우와 유사하게, 중앙부 중간 타겟 유닛(3OO3)의 중간 유닛 지지체(3O13)는, 그 내부에, 격벽(3O43)에 의해 구획된 냉각 홈(3033)을 가져, 냉각 재킷(3O23)이 형성된다. 냉각 홈(3033)의 양단에는 연결 포트(3053)가 형성되고, 냉각수가, 연결 포트에 연결되는 튜브를 통해 공급 또는 배수된다.FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the combined
X-Z 평면에 대해 평행한 중앙부 중간 유닛 지지체(3013)의 면(구체적으로는, 단부 중간 유닛 지지체(3011, 3012)와 결합되는 면)에는, 영구 자석은 배치되지 않는다. X-Y 평면에 대해 평행한 중간 유닛 지지체(3O13)의 면(구체적으로는, 외부와 연결될 연결부로서 작용하는 면, 및 연결면에 대향하는 면)에, 자석을 수용하기 위한 자석 수용용 홈(도시하지 않음)이 형성된다. 단부 중간 타겟 유닛(3001, 30O2)과 마찬가지로, 중간 유닛 지지체(3O13)의 대기 쪽 면(도 13의 위쪽)에는, 영구 자석(130c)을 수납하기 위한 자석 유지 수단으로서 작용하고, 또한, 타겟의 외부에 설치되는 폐쇄판에 유닛 지지체를 연결하기 위한 외부 접속부로서 작용하는 자석 유지 툴(3113)이 장착된다. 자석 유지 툴(3113)은, 계단식 오목부를 가지는 본체부(3123), 및 계단식 오목부에 삽입되는 뚜껑(3133)으로 구성된다(도 13에 있어서는, 계단식 오목부가, 계단을 가지지 않는 오목부로서 나타남). 자석 유지 툴(3113)의 본체부(3123)와 뚜껑(3133)은 볼트(335)에 의해 중간 유닛 지지체(3O13)에 장착된다. 자석 유지 툴(3113)은, 냉각수 공급 튜브를 연결하기 위한 관통공(3173)을 가지고, 뚜껑(3133)은, 그 상면에, 스퍼터링 전원의 와이어를 접속하기 위한 와이어 접속부(3183)를 가진다. 중간 유닛 지지체(3O13)의 냉각 재킷(3023)은, 자석 유지 툴(3113)의 본체부(3123)의 배면에 배치된 O링(3413), 및 본체 부(3123)의 대기 쪽 면(도 13의 위쪽)에 배치된 O링(도시하지 않았으나, 도 8의 O링(342)에 대응함)에 의해, 진공 공간으로부터 차단된다. 자석 유지 툴(3111, 3112)의 경우와 유사하게, 자석 유지 툴(3113)은, 절연판을 통하여 볼트에 의해 폐쇄판에 장착된다.Surface of the central portion is parallel to the XZ plane, the intermediate support unit (301 3) (specifically, the support end of the intermediate unit (301 1, 301 2 and the surface to be bonded)), the permanent magnet is not arranged. A groove for accommodating magnets for accommodating magnets (surfaces serving as connection portions to be connected to the outside, and surfaces opposite to the connection surfaces) of the intermediate unit support 3O1 3 parallel to the XY plane (illustrated) Not formed). Similar to the end
결합된 중간 타겟 유닛(3000)과 대향되도록 배치되는 타겟 유닛(100a, 100b)의 지지체 모듈은, 각각 3개의 타겟 모듈을 포함한다. 이 경우에, 단부 타겟 모듈은, 도 2 및 도 3에 나타내는 타겟 모듈(200a1, 200a2)과 마찬가지로 구성되며, 중앙부 타겟 모듈은, Z-X 평면에 대해 평행한 2개의 면이 단자 타겟 모듈과 결합되고, X-Y 평면에 대해 평행한 2개의 면은 지지 본체부의 주위벽과 접촉되도록, 구성된다. 도시하지 않았지만, 제2 실시의 실시예과 마찬가지로, 결합된 중간 타겟 유닛의 모는 노출면(타겟 면이 아닌 면)은 실드판에 의해 덮인다.The support modules of the
제1 내지 제3 실시예의 타겟 대향식 스퍼터링 장치에서는, 모두 타겟이 비자성 재료로 형성된다. 타겟이 자성 재료로 형성되는 경우에는, 바람직하게는, 타겟이 대향 모드의 자계를 형성하기 위한 영구 자석의 자극을 덮지 않도록 설치된다. 더욱 바람직하게는, 전자 반사 수단이 타겟의 주위 에지(타겟이 Y 방향으로 정렬되었을 때, Y 방향으로 정렬된 타겟으로 형성되는 결합된 타겟의 주위 에지)에 설치된다. 도 14는, 자성 재료로 형성되는 2개의 타겟이 Y 방향으로 정렬되는 타겟 유닛(10Oa)의 단면도이며, 도 15는, 자성 재료로 형성된 2개의 타겟이 Y 방향으로 정 렬되는 중간 타겟 유닛의 단면도이다.In the target facing sputtering apparatus of the first to third embodiments, the targets are all formed of a nonmagnetic material. In the case where the target is formed of a magnetic material, it is preferably provided so that the target does not cover the magnetic pole of the permanent magnet for forming the magnetic field in the opposite mode. More preferably, the electron reflecting means is provided at the peripheral edge of the target (the peripheral edge of the combined target formed of the target aligned in the Y direction when the target is aligned in the Y direction). 14 is a cross sectional view of a
도 14에 있어서, 도 3에 나타낸 제1 실시예의 부분에 대응하는 부분에는 동일한 도면 부호를 부여하여, 중복되는 설명은 생략한다. 제1 실시예의 경우에는, 지지 본체부(151a)의 주위벽(153a)을 덮는 커버부는, 타겟 모듈(200a1, 2O0a2)의 배킹부(113a1, 113a2)에 형성된다. 그러나, 도 14에 나타낸 경우에서는, 그러한 커버부는 생략되었으며, 배킹부(113a1, 113a2)는 직육면체형으로 형성된다. 도 14에 도시한 바와 같이, 지지 본체부(151a)의 주위벽(153a)에는 전자 반사 수단(170a)이 장착된다. 전자 반사 수단(170a)은, 타겟(110a1, 110a2)의 주위 에지와 대면하도록 하는 폭을 가진 전자 반사판(171a)이, 단면이 "L"자형이고 구리(즉, 높은 열전도성 재료)로 이루어지는 장착부(172a)에 의해 지지되도록, 구성된다. 전자 반사판(171a)은, 자계 발생 수단의 자극으로서도 작용할 수 있도록, 강자성 재료(예를 들면, 철판)로 형성된다.In Fig. 14, parts corresponding to those in the first embodiment shown in Fig. 3 are given the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. In the case of the first embodiment, the cover part covering the
도 15에 있어서, 도 12에 나타낸 제3 실시예의 부품에 대응하는 부품에는 동일한 도면 부호를 부여하여, 중복되는 설명은 생략한다. 제3 실시예의 경우에는, 중간 유닛 지지체(3011, 3012)의 3개의 면에 자석 수용 홈(3061, 3062)이 천설된다. 그러나, 도 15의 경우에는, 중간 유닛 지지체(3011, (3012)에는 자석 수용 홈이 형성되지 않고, 중간 유닛 지지체(3011, 3012)는 직육면체형의 형상을 가진다. 도 15에 도시한 바와 같이, 전자 반사 수단(170c)은, 영구 자석(130c)을 수납하는 자석 유지 케이싱(3141, 3162) 각각의 양 단부면에 장착된다. 이러한 전자 반사 수단(170c)은, 타겟의 주위 에지와 대향하도록 하는 폭을 가진 전자 반사판(171c)이, 구리판(즉, 높은 열전도성 재료)으로 이루어지는 장착부(172c)에 의해 지지되도록, 구성된다. 전자 반사판(171c)은, 자계 발생 수단의 자극으로서도 작용할 수 있도록, 강자성 재료(예를 들면, 철판)로 형성된다.In FIG. 15, the parts corresponding to the parts of the third embodiment shown in FIG. 12 are given the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. In the case of the third embodiment, the
도 15에 나타나 있지 않지만, 전자 반사 수단(170c)은, 자석 유지 툴(3111, 3112) 각각의 양 단면, 및 자석 유지 케이싱(3151, 3152)(도 11 참조) 각각의 양 단면에 장착된다. 이러한 구성에 의해, 타겟(11Og1, 11Og2)으로 형성되는 결합된 타겟, 및 타겟(11Oh1, 11Oh2)으로 형성되는 결합된 타겟(즉, 110g1+110g2 및 110h1+110h2)의 주위 에지가 전자 반사 수단(170c)으로 덮인다.Although not shown in FIG. 15, the
다음에, 제1 및 제2 실시예의 타겟 대향식 스퍼터링 장치에 의해 실제로 막이 형성되는 막 형성 실시예를 설명한다.Next, a film forming embodiment in which a film is actually formed by the target facing sputtering apparatus of the first and second embodiments will be described.
[막 형성 실시예 1][Film Formation Example 1]
대향 결합된 타겟을 포함하는 도 1에 나타낸 제1 실시예의 타겟 대향식 스퍼터링 장치에 있어서, 5개의 타겟 모듈은, 결합된 타겟 각각의 가로 방향의 전체 길이가 1300mm이고, 대향 결합된 타겟 사이의 거리가 90mm로 조절되도록, Y 방향(즉, 가로 방향)으로 정렬되었다. 기판 홀더는 타겟의 바닥 단부로부터 80mm 떨어진 위치에 배치되었고, 유리 기판은 기판 홀더 상에 가로 방향으로 정렬되었다. 금속 산화물로 형성되는 양쪽의 결합된 타겟에 공통의 전원으로부터 전력이 병렬로 공급되어, 유리 기판상에 금속 산화물 막을 최대 두께가 1㎛ 이상으로 되도록 막을 형성하였다. 그렇게 형성된 막의 두께는, 막 두께 분포를 평가하기 위해 촉침 조도계(stylus profilometer)로 측정되었다.In the target facing sputtering apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 including an oppositely coupled target, the five target modules have a total length of 1300 mm in the transverse direction of each of the coupled targets, and the distance between the oppositely coupled targets. Was aligned in the Y direction (ie, transverse direction) so that is adjusted to 90 mm. The substrate holder was placed at a
도 16은 막 두께 분포의 평가 결과를 나타낸다. 도 16은 타겟 사이의 중앙선에 대응하는 지점에서 측정된 (Y 방향의) 막 두께의 분포를 나타낸다. 중앙점(도 16의 측정 지점 7)에서 측정된 막 두께는 100%(즉, 기준)로 하고, 다른 측정 지점들에서 측정된 막 두께는 기준값에 대한 퍼센티지(%)로 나타내었다. 측정 지점은 Y 방향으로 10cm 간격으로 위치되었다.16 shows the evaluation results of the film thickness distribution. 16 shows the distribution of the film thickness (in the Y direction) measured at the point corresponding to the center line between the targets. The film thickness measured at the center point (
도 16의 그래프로부터 명백하듯이, 막의 폭이 1m만큼 크더라도, 막은 균일한 두께를 가지는데, 즉, 막의 두께는 평균 두께에 대해서 ±10%의 범위에 있다. 이러한 데이터는, 예를 들면 막 두께 조절용 마스크에 의한 막 두께 조절을 전혀 행하지 않은 경우에 대응한다. 이것은, 막 두께 조절이 수행될 때, 예를 들면, 타겟 사이의 중앙부 부근에 마스크가 설치되고, 중앙부에 대응하는 막의 부분의 두께가 감소될 때, 형성되는 막은 막 두께 분포 면에서 더욱 엄격한 요구사항(예를 들면, 평균 두께에 대해 ±5%)을 충족시킨다는 것을 나타낸다. 따라서, 결합된 타겟을 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링 장치가 이용될 때, 예를 들면 기능성 막(예를 들면, 투명 도전성 막)의 생산에 필요한 폭이 넓은 기판에, 인라인 시스템에 의해 막이 연속적으로 형성될 수 있다.As is apparent from the graph of FIG. 16, even if the width of the film is as large as 1 m, the film has a uniform thickness, that is, the thickness of the film is in a range of ± 10% with respect to the average thickness. Such data corresponds to the case where no film thickness adjustment is performed by the film thickness adjusting mask, for example. This is because, when the film thickness adjustment is performed, for example, when a mask is installed near the center portion between the targets and the thickness of the portion of the film corresponding to the center portion is reduced, the formed film has more stringent requirements in terms of film thickness distribution. (Eg, ± 5% of average thickness). Thus, when a target facing sputtering apparatus comprising a bonded target is used, the film is continuously formed by an inline system, for example, on a wide substrate necessary for the production of a functional film (eg, a transparent conductive film). Can be.
[막 형성 실시예 2]Film Formation Example 2
결합된 타겟 대향식 스퍼터링부를 포함하는 도 6에 나타낸 제2 실시예의 타겟 대향식 스퍼터링 장치에 있어서, 8인치 웨이퍼에 막이 형성될 수 있도록, Z방향이 100mm이고 Y 방향이 315mm인 타겟이 이용되었다. 결합된 타겟 대향식 스퍼터링부에서, 중간 타겟 유닛의 두께(즉, 타겟 유닛의 양면에 설치된 타겟의 면 사이의 거리)가 60mm로, 대향 타겟 사이의 거리가 145mm로, 개방면의 X 방향의 크기와 Y 방향의 크기가 각각 350mm와 315mm로 조절되었다. 스퍼터링부의 양쪽 단자에 설치된 타겟 유닛에서는, 제2 실시예에서 자계 조절용으로 이용된 영구 자석(180a, 180b)이 생략되었다.In the target facing sputtering apparatus of the second embodiment including the combined target facing sputtering portion, a target having a Z direction of 100 mm and a Y direction of 315 mm was used so that a film could be formed on an 8 inch wafer. In the combined target facing sputtering section, the thickness of the intermediate target unit (ie, the distance between the faces of the targets installed on both sides of the target unit) is 60 mm, the distance between the opposing targets is 145 mm, and the size of the open surface in the X direction. The sizes in the and Y directions were adjusted to 350mm and 315mm, respectively. In the target unit provided at both terminals of the sputtering portion, the
이러한 타겟 대향식 스퍼터링 장치에서, 타겟으로부터 10Omm 떨어진 위치에 8인치 웨이퍼가 배치되었고, 금속 산화물의 타겟를 사용하여, 단부 타겟 유닛 및 중간 타겟 유닛에 공통의 전원으로부터 전력이 병렬로 공급되어, 웨이퍼 상에 금속 산화물 막을 최대 막 두께가 1000Å 이상으로 되도록 막을 형성하였다. 그렇게 형성된 막의 두께는, 막 두께 분포를 평가하기 위해 촉침 조도계로 측정되었다.In this target facing sputtering apparatus, an 8-inch wafer was placed at a distance of 10 mm from the target, and using a target of metal oxide, power was supplied in parallel from a common power source to the end target unit and the intermediate target unit, and onto the wafer. The film was formed such that the metal oxide film had a maximum film thickness of 1000 kPa or more. The thickness of the film thus formed was measured with a stylus roughness meter to evaluate the film thickness distribution.
도 17의 (a)와 (b)는 막 두께 분포의 평가 결과를 나타낸다. 도 17의 (a)는 X 방향(즉, 대향 방향)의 막 두께 분포를 나타낸다. 막 두께는 개방면의 X-방향 중심선 상에서 10mm 간격으로 측정되었다. 도 17의 (b)는 Y 방향(즉, 가로 방향)의 막 두께 분포를 나타낸다. 막 두께는 개방면의 Y-방향 중심선 상에서 10mm 간격으로 측정되었다. 측정 지점 6은 개방면의 중앙에 대응한다. 개방면의 중앙에서 측정된 막 두께는 100%(즉, 기준)으로 하고, 다른 측정 지점에서 측정된 막 두께는 기준값에 대한 퍼센티지(%)로 나타내었다.17A and 17B show evaluation results of the film thickness distribution. FIG. 17A shows the film thickness distribution in the X direction (ie, the opposite direction). The film thickness was measured at 10 mm intervals on the X-direction centerline of the open face. FIG. 17B shows the film thickness distribution in the Y direction (ie, horizontal direction). The film thickness was measured at 10 mm intervals on the Y-direction centerline of the open face. Measuring
도면의 그래프로부터 명백하듯이, 8인치 웨이퍼에서도, X 및 Y 방향에서 측정된 막 두께는 평균 두께의 ±10% 이내에 있었다. 그 결과는, 6인치 웨이퍼가 이용될 때, 생성되는 막은 매우 균일한 두께를 가지는데, 즉, 막 두께는 평군 두께에 대해 ±5% 이내에 있다는 것을 뜻한다. 또한, 예를 들면, 막 두께 조절용 마스크가 설치될 때, 막 두께의 균일성은 더욱 향상될 수 있다. 따라서, 결합된 타겟 대향식 스퍼터링부를 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링 장치가 이용될 때, 종래에는 불가능하였던 대향 방향에서의 막 형성 영역의 확대가 가능하게 되어, 기판이 정지한 상태에서, 반도체 디바이스의 제조에 요구되는 면적이 큰 기판에 막을 형성할 수 있다.As is clear from the graph of the figure, even in 8-inch wafers, the film thicknesses measured in the X and Y directions were within ± 10% of the average thickness. The result is that when a 6 inch wafer is used, the resulting film has a very uniform thickness, ie the film thickness is within ± 5% of the average group thickness. Further, for example, when the film thickness adjusting mask is provided, the uniformity of the film thickness can be further improved. Therefore, when the target facing sputtering apparatus including the coupled target facing sputtering portion is used, it is possible to enlarge the film forming region in the opposite direction, which has not been possible in the past, and thus to manufacture the semiconductor device while the substrate is stopped. A film can be formed on a substrate having a large area required for.
Claims (24)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020067020085A KR100817234B1 (en) | 2004-12-28 | 2005-12-13 | Opposing target type sputter device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2004-00378805 | 2004-12-28 | ||
KR1020067020085A KR100817234B1 (en) | 2004-12-28 | 2005-12-13 | Opposing target type sputter device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070018895A KR20070018895A (en) | 2007-02-14 |
KR100817234B1 true KR100817234B1 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=41640699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020067020085A KR100817234B1 (en) | 2004-12-28 | 2005-12-13 | Opposing target type sputter device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100817234B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101097329B1 (en) | 2010-01-11 | 2011-12-23 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | Sputtering apparatus |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003155564A (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-30 | Fts Corporation:Kk | Opposed target type sputter apparatus |
-
2005
- 2005-12-13 KR KR1020067020085A patent/KR100817234B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003155564A (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-30 | Fts Corporation:Kk | Opposed target type sputter apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20070018895A (en) | 2007-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4379744B2 (en) | Opposite target type sputtering system | |
US6156172A (en) | Facing target type sputtering apparatus | |
US7135097B2 (en) | Box-shaped facing-targets sputtering apparatus and method for producing compound thin film | |
JP4563629B2 (en) | Opposite target type sputtering system | |
US7880392B2 (en) | Plasma producing method and apparatus as well as plasma processing apparatus | |
US20130140984A1 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
JP4097893B2 (en) | Opposing target sputtering method and conductive film forming method | |
KR100817234B1 (en) | Opposing target type sputter device | |
WO2011058608A1 (en) | Plasma processing apparatus | |
US20100006429A1 (en) | Sputtering apparatus and manufacturing apparatus for liquid crystal device | |
JP4568467B2 (en) | A plasma processing apparatus having a conductive wall. | |
JP2022029738A (en) | Surface treatment apparatus and surface treatment method | |
KR20110105308A (en) | Sputtering chamber | |
JP3972982B2 (en) | Opposite target type sputtering system | |
JPH03243761A (en) | Sputtering device | |
CN113966543B (en) | Ground strap design | |
KR100962494B1 (en) | Sputtering Apparatus | |
JP5195068B2 (en) | Liquid crystal device manufacturing equipment | |
KR100995634B1 (en) | Apparatus for Depositting Chamical Vapor and Method for Manufacturing the same | |
KR20050049654A (en) | Sputtering apparatus | |
JPS6389671A (en) | Magnetic field excitation type cvd device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20121213 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131206 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141212 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151209 Year of fee payment: 9 |