KR101213849B1

KR101213849B1 - 스퍼터링 장치

Info

Publication number: KR101213849B1
Application number: KR1020050124312A
Authority: KR
Inventors: 윤혁상; 이진석; 유환규; 황병억
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사; 주식회사 아바코; 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2012-12-18
Also published as: KR20070063931A; US20070138009A1

Abstract

단일 챔버로 서로 다른 종류의 물질에 대한 프로세스 공정을 수행할 수 있는 스퍼터링 장치가 개시된다.

본 발명의 스퍼터링 장치는, 소정의 전압이 공급된 캐소드; 상기 캐소드 상에 부착된 다수의 타겟; 상기 캐소드의 후방에 배치되어 소정의 자기장 세기를 갖는 다수의 마그넷; 및 상기 각 마그넷을 상기 캐소드에 대해 수직 방향으로 이동 가능하게 하는 다수의 가이드 부재를 포함한다.

따라서 본 발명은 고정된 자기장 세기를 갖는 마그넷을 이동시켜 플라즈마 영역에서의 자기장 세기를 제어함으로써, 서로 상이한 물질의 증착 공정을 단일 스퍼터링 장치로 수행할 수 있으므로, 스퍼터링 장치의 운용 폭을 확대시킬 수 있어 스터퍼링 장치에 대한 성능을 향상시킬 수 있다. 나아가 여러 대의 스퍼터링 장치를 구비하지 않아도 됨으로써, 구입비용을 절감하고 점유 면적을 획기적으로 줄일 수 있다.

프로세스 장치, 스퍼터링 장치, 캐소드, 마그넷, 자기장 세기, 가이드 부재

Description

스퍼터링 장치{Sputtering apparatus}

도 1은 종래의 인라인형 프로세스 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도.

도 2는 종래의 인라인형 스퍼터링 장치를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인라인형 스퍼터링 장치를 도시한 단면도.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 인라인형 스퍼터링 장치에서 마그넷의 세기를 제어하는 모습을 설명한 도면.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 클러스터형 스퍼터링 장치를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

131, 315: 타겟 132, 314: 캐소드

210, 320: 플라즈마 영역

230a 230b, 230c, 330a, 330b, 330c: 구동 모터

233a, 233b, 233c, 333a, 333b, 333c: 가이드 부재

235a, 235b, 235c, 335a, 335b, 335c: 지그

236a, 236b, 236c, 336a, 336b, 336c: 마그넷

본 발명은 프로세스 장치에 관한 것으로, 특히 단일 챔버로 서로 다른 종류의 물질에 대한 프로세스 공정을 수행할 수 있는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

소정의 프로세스 장치에 의해 기판 상에 프로세스 공정을 반복하여 수행함으로써, 반도체 웨이퍼와 표시 패널용 기판이 제작된다. 그러므로 상기 프로세스 장치는 반도체 소자, 액정표시장치 및 유기발광 표시장치를 제조하기 위해서는 반드시 필요한 장치이다.

현재, 상기 프로세스 장치는 패널의 사이즈가 증가하고 공정이 복잡하며 또한 대량으로 생산하는 측면에서 로봇을 이용한 자동화 처리가 일반적이다.

프로세스 장치는 클러스터형(Cluster type)과 인라인형(In-Line type)으로 분류된다. 클러스터형 프로세스 장치에서는 각 챔버 유닛 사이에서 기판이 수평으로 반송되는데 반해, 인라인형 프로세스 장치에서는 각 챔버 유닛 사이에서 기판이 수직으로 반송된다.

상기 클러스터형 프로세스 장치에서는 기판을 로봇에 의해 수평으로 이송하기 때문에 파티클(particle)과 같은 불순물을 억제할 수 있는 장점은 있지만, 수평으로 위치된 기판의 사이즈에 대응되도록 각 챔버 유닛들이 설계되어야 하므로, 기판이 대형화되는 추세에 비추어보면 각 챔버 유닛들의 사이즈가 증가하게 되고, 이 에 따라 각 챔버 유닛에 구비된 구성 요소들 또한 대형화됨에 따라 부피가 증가되고 비용이 증가되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에 인라인형 프로세스 장치가 제안되었다.

도 1은 종래의 인라인형 프로세스 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.

도 1에서, 종래의 인라인형 프로세스 장치는 5개의 유닛으로 구성된다. 즉, 종래의 인라인형 프로세스 장치는 반송 유닛(121), 로딩 챔버 유닛(122), 버퍼 챔버 유닛(123), 프로세스 챔버 유닛(124) 그리고 회전 챔버 유닛(125)으로 구성된다.

인라인형 프로세스 장치에서는 기판이 수직으로 각 챔버 유닛(121 내지 125) 사이에 이송된다.

상기 반송 유닛(121)은 외부로부터 공급된 기판을 로딩 챔버 유닛(122)으로 이송한다. 상기 로딩 챔버 유닛(122)은 상기 반송 유닛(121)으로부터 이송된 기판을 상기 버퍼 챔버 유닛(123)으로 이송한다. 상기 버퍼 챔버 유닛(123)은 상기 로딩 챔버 유닛(122)과 상기 프로세스 챔버 유닛(124) 사이에 위치되며, 상기 로딩 챔버 유닛(122)과 상기 프로세스 챔버 유닛(124) 사이의 환경 변화, 즉 가스 분위기, 진공도 및 온도에 대한 완충 역할을 수행한 후, 상기 기판을 상기 프로세스 챔버 유닛(124)으로 이송한다. 상기 프로세스 챔버 유닛(124)은 상기 이송된 기판을 대상으로 소정의 프로세스 공정(예컨대, 성막 공정, 에칭 공정 등)을 수행한 후, 상기 회전 챔버 유닛(125)으로 이송한다. 상기 회전 챔버 유닛(125)은 상기 프로세스 챔버 유닛(124), 상기 버퍼 챔버 유닛(123), 상기 로딩 챔버 유닛(122) 및 상기 반송 유닛(121)으로 이송되도록 상기 이송된 기판을 회전시킨다. 상기 반송 유닛(121)으로 이송된 기판은 외부로 반출된다. 각 챔버 유닛(122, 123, 124)에는 2개의 챔버 공간을 가지도록 격벽으로 밀폐된다. 따라서 각 챔버 유닛(122, 123, 124)에는 2개의 챔버를 가지게 된다.

상기 프로세스 챔버 유닛은 사용되는 프로세스 공정에 따라 스퍼터링 챔버 유닛, 에칭 챔버 유닛, 어닐링 챔버 유닛 등으로 불리어진다. 스퍼터링 챔버 유닛은 기판 상에 소정의 물질을 증착시키고, 에칭 챔버 유닛은 소정 기판 상에서 소정의 물질을 식각하고, 상기 어닐링 챔버 유닛은 소정의 기판 상의 소정의 물질을 어닐링(annealing)하여 물질 특성을 안정화한다.

특히, 이하의 설명에서는 프로세스 챔버 유닛은 스퍼터링 챔버 유닛을 가리키고, 이하에서는 스퍼터링 챔버 유닛을 설명의 편의를 위해 스퍼터링 장치로 명명한다.

도 1에 도시되지 않았지만, 각 챔버 유닛(121 내지 125)의 각 챔버 사이에는 게이트 밸브가 구비되어 상기 기판의 이송시 개폐될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 인라인형 프로세스 장치에서는 기판이 수직으로 기립되어 캐리어(carrier)에 고정된 상태로 이송된다.

도 2는 종래의 인라인형 스퍼터링 장치를 도시한 단면도이다.

도 2에서, 종래의 인라인형 스퍼터링 장치는 일측 측면에 타겟(131), 캐소드 (132) 및 마그넷(133)이 구비되고, 상기 캐소드(131)에 대향되도록 타측 측면에 시스 히터(sheath heater, 135)가 구비된다. 상기 기판(140)은 캐리어(138)에 장착되어 수직으로 기립된 상태로 이송된다. 상기 캐리어(138)의 상부에는 소정의 극성을 갖는 제1 마그넷(139)이 장착되고, 상기 제1 마그넷(139) 상부에는 소정 간격 이격되어 대향하여 반대 극성을 갖는 제2 마그넷(136)이 구비된다. 상기 캐리어(138)의 저면에는 상기 기판(140)을 이송시키기 위한 메탈 벨트(137)가 부착된다. 상기 메탈 벨트(137)는 서스(SUS) 재질로 형성되고, 상기 캐리어(138)는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

미설명 부호 141은 상기 스퍼터링 장치의 압력을 고 진공으로 만들기 위해 공기를 배출시키는 진공펌프를 나타낸다.

상기 스퍼터링 장치에서는 상기 제1 및 제2 마그넷(139, 136) 사이의 인력에 의해 상기 캐리어(138)가 기립된 상태로 유지되게 된다. 이와 같이 캐리어(138)가 유지된 상태에서 상기 캐소드(132)에 인가된 전압에 의해 형성된 기체 플라즈마의 양이온에 의해 상기 타겟(131)으로부터 타겟 물질이 방출되어 상기 기판(140) 상에 증착되게 된다. 증착 공정이 완료된 상기 기판(140)은 상기 메탈 벨트(137)의 구동으로 다음 공정으로 이송될 수 있다.

상기 캐소드(132)와 소정 간격 이격된 마그넷(133)은 상기 캐소드(132)의 전면에 형성된 플라즈마가 보다 균일한 농도를 가지고 형성되도록 유도하여 준다. 이를 위해, 상기 마그넷(133)은 가로 방향으로 수평 이동하게 된다.

한편, 스퍼터링 장치도 그 증착 물질에 따라 프로세스 조건이 상이하다. 예 를 들어, 금속 물질의 증착을 위해서는 최대 200G의 자기장의 세기를 가져야 하고, ITO 물질의 증착의 경우에는 최대 900G의 자기장의 세기를 가져야 한다. 물론, 금속 물질도 그 종류에 따라 자기장의 세기에 미세한 차이가 존재하게 된다.

하지만, 종래의 스퍼터링 장치에서는 그 증착 물질에 최적인 자기장 세기를 갖도록 마그넷(133)이 설정되어 있다. 이에 따라, 종래의 스퍼터링 장치는 특정 증착 물질에 따라 최적의 자기장 세기를 가지도록 마그넷(133)이 설계되므로, 특정 물질의 증착 프로세스에만 사용이 가능하고 다른 물질의 증착 프로세스에는 사용이 불가능하므로, 스퍼터링 장치의 운용 폭에 상당한 제약이 따르게 되고, 각 증착 물질을 증착하기 위한 전용 스퍼터링 장치가 개별적으로 구비되어야 하므로, 구입비용이 현저하게 증가되고 다수의 스퍼터링 장치의 설치에 따른 면적의 제약이 따르게 된다.

따라서 본 발명은 단일 챔버로 서로 다른 종류의 물질에 대한 프로세스 공정을 수행할 수 있는 스퍼터링 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 스퍼터링 장치는, 소정의 전압이 공급된 캐소드; 상기 캐소드 상에 부착된 다수의 타겟; 상기 캐소드의 후방에 배치되어 소정의 자기장 세기를 갖는 다수의 마그넷; 및 상기 각 마 그넷을 상기 캐소드에 대해 수직 방향으로 이동 가능하게 하는 다수의 가이드 부재를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

이하의 설명에서 종래와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 번호를 부여한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예의 따른 인라인형 스퍼터링 장치를 도시한 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 인라인형 스퍼터링 장치는 일측에 캐소드(132)가 배치되고, 타측에 시스 히터(135)가 배치된다. 상기 캐소드(132)와 시스 히터(135) 사이에 기판(140)이 위치되게 된다. 인라인형 스퍼터링 장치에서는 기판(140)이 수직으로 기립된 상태로 이송되므로, 상기 기판(140)은 수직으로 기립된 상태로 상기 스퍼터링 장치로 이송되어, 상기 캐소드(132)와 시스 히터(135) 사이에 위치되게 된다. 상기 기판(140)은 에어쿠션(air cushion) 방식 또는 캐리어 방식에 의해 이송 및 유지될 수 있다.

에어쿠션 방식은 기판(140)이 상기 스퍼터링 장치로 이송되는 경우, 상기 기판(140)을 유지하기 위해 상기 기판(140)의 전면을 향해 Ar 가스가 분사된다. 따라서 상기 Ar 가스의 압력에 의해 상기 기판(140)이 상기 캐소드(132)와 소정 간격을 두고 유지되게 된다. 이러한 경우, 상기 기판(140)은 도시되지 않은 롤러에 안착되어 이송될 수 있다.

캐리어 방식은 기판(140)이 캐리어에 부착되고, 상기 캐리어의 저면은 시트 벨트에 연결되어, 상기 시트 벨트의 구동에 의해 상기 캐리어가 이송되게 된다. 상기 기판(140)을 유지하기 위해 상기 캐리어의 상부에는 제1 마그넷이 구비되고, 상기 스퍼터링 장치에는 상기 제1 마그넷과 대향된 반대 극성의 제2 마그넷이 구비된다. 따라서 상기 기판(140)이 상기 스퍼터링 장치로 이송되는 경우, 상기 제1 마그넷과 상기 제2 마그넷 간의 인력에 의해 상기 기판(140)이 상기 캐소드(132)와 소정 간격을 두고 유지되게 된다.

상기 캐소드(132)의 전면에는 타겟(131)이 부착된다. 도 3에서는 타겟(131)이 일체로 형성된 것으로 도시되고 있지만, 실제로는 다수의 조각으로 분할되어 개별적으로 상기 캐소드(132) 상에 소정 간격을 두고 부착되게 된다.

상기 캐소드(132)의 후면에는 소정 간격 이격되어 다수의 마그넷(236a, 236b, 236c)이 배치된다. 이러한 경우, 상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c)은 상기 각 타겟(131)에 대응되어, 상기 각 타겟(131) 전면의 플라즈마의 밀도를 제어하게 된다.

상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c)은 다수의 지그(235a, 235b, 235c)(235a, 235b, 235c)에 의해 고정되게 되고, 상기 각 지그(235a, 235b, 235c)는 각 가이드 부재(233a, 233b, 233c)를 사이에 두고 몸체(220)의 각 구동 모터(230a, 230b, 230c)에 개별적으로 연결된다. 예컨대, 제1 구동 모터(230a)와 제1 지그(235a) 사이에는 제1 가이드 부재(233a)가 연결되고, 제2 구동 모터(230b)와 제2 지그(235b) 사이에는 제2 가이드 부재(233b)가 연결되며, 제3 구동 모터(230c)와 제2 지그(235c) 사이에는 제2 가이드 부재(233c)가 연결된다.

상기 각 구동 모터(230a, 230b, 230c)에 의해 상기 각 가이드 부재(233a, 233b, 233c)는 상기 캐소드(132)에 대해 수직 방향으로 이동되게 된다. 또한, 상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c)은 상기 캐소드(132)에 대해 수평 방향으로 이동될 수 있다.

상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c)에는 고정된 자기장 세기를 갖도록 설정되어 있다.

본 발명에서는 상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c)이 금속 물질의 증착에 필요한 900G의 자기장 세기를 갖는 것으로 설명한다.

따라서 상기 스퍼터링 장치는 기본적으로 금속 물질을 증착할 수 있다.

이러한 경우, 종래에는 마그넷의 자기장의 세기를 제어할 수가 없으므로, 스퍼터링 장치로 하나의 특정 물질의 증착 공정만을 수행할 수 있었다.

하지만, 본 발명에서는 상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c)을 상기 캐소드(132)에 대해 수직 방향으로 이동이 가능하도록 함으로써, 플라즈마 영역(210)에서의 자기장의 세기를 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c)에 설정된 자기장의 세기가 900G(플라즈마 영역(210)에서 측정된 자기장의 세기임)인 경우, 이러한 자기장 세기의 조건에서는 금속 물질의 타겟(131)을 부착함으로써, 간단히 금속 물질의 증착 공정이 수행될 수 있다. 상기 플라즈마 영역(210)에서의 자기장 세기가 900G인 경우에 상기 캐소드(132)와 각 마그넷(236a, 236b, 236c) 간의 거리가 d1이라고 한다.

상기 스퍼터링 장치는 금속 물질의 증착 공정뿐만 아니라 ITO 물질의 증착 공정도 수행할 수 있다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 만일 상기 스퍼터링 장치로 ITO 물질의 증착 공정을 수행하고자 하는 경우, 먼저 타겟(131)을 금속 물질에서 ITO 물질로 바꾸어 상기 캐소드(132) 상에 부착한다. 앞서 설명한 바와 같이, ITO 물질의 증착 공정을 위해서는 플라즈마 영역(210)의 자기장의 세기가 200G가 되어야 한다. 따라서 플라즈마 영역(210)에서의 자기장의 세기를 가변시키기 위해 상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c)이 상기 캐소드(132)에 대해 수직 방향을 이동될 수 있다.

플라즈마 영역(210)에서의 자기장의 세기가 900G에서 200G로 저감되어야 하므로, 상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c)은 상기 각 구동 모터(230a, 230b, 230c)를 구동시켜 상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c)과 상기 캐소드(132)와의 거리가 멀어지도록 상기 각 가이드 부재(233a, 233b, 233c)를 이동시킨다. 따라서 상기 플라즈마 영역(210)에서의 자기장의 세기가 200G가 될 때의 상기 캐소드(132)와 상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c) 간의 거리가 d2라고 한다. 따라서 플라즈마 영역(210)에서의 자기장의 세기가 900G인 경우의 상기 캐소드(132)와 상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c) 간의 거리(d1)에 비해 자기장의 세기가 200G인 경우의 상기 캐소드(132)와 상기 각 마그넷(236a, 236b, 236c) 간의 거리(d2)가 더 커지게 된다. 따라서 자기장의 세기와 상기 캐소드(132)와 각 마그넷(236a, 236b, 236c) 간의 거리는 반비례한다. 즉, 상기 캐소드(132)와 각 마그넷(236a, 236b, 236c) 간의 거리가 작아질수록 플라즈마 영역(210)에서의 자기장의 세기가 커지게 되고, 상기 캐소 드(132)와 각 마그넷(236a, 236b, 236c) 간의 거리가 커질수록 플라즈마 영역(210)에서의 자기장의 세기가 작아지게 된다.

본 발명의 제1 실시예는 이와 같이 자기장과 거리 간의 관계를 바탕으로 상기 캐소드(132)와 각 마그넷(236a, 236b, 236c) 간의 거리를 조절하여 플라즈마 영역(210)에서의 자기장의 세기를 제어함으로써, 서로 상이한 물질의 증착 공정을 단일 스퍼터링 장치로 수행할 수 있으므로, 스퍼터링 장치의 운용 폭을 확대시킬 수 있어 스터퍼링 장치에 대한 성능을 향상시킬 수 있다. 나아가 여러 대의 스퍼터링 장치를 구비하지 않아도 됨으로써, 구입비용을 절감하고 점유 면적을 획기적으로 줄일 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 클러스터형 스퍼터링 장치를 도시한 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예의 클러스터형 스퍼터링 장치는, 기판(307)을 일시 보관 유지하는 기판 유지부(308)와, 상기 기판 유지부(308)에서 유지된 기판(307)을 스퍼터링 하는 스퍼터링부(309)를 구비한다.

상기 기판 유지부(308)는 기판 유지 플레이트(310)와, 상기 기판 유지 플레이트(310)와 연결되어 상기 기판 유지 플레이트(310)를 수평 또는 수직으로 회전 이동시키기 위한 샤프트(311)를 구비한다. 상기 기판 유지 플레이트(310) 상에는 상기 기판(307)을 안착하기 위한 서셉터(318)가 구비되고, 상기 기판 유지 플레이트(310) 저면에는 상기 기판(307)의 온도를 일정하게 유지하기 위한 시스 히터(319))가 구비된다. 상기 시스 히터(319), 기판 유지 플레이트(310) 및 서셉터 (318)는 서로 면으로 접촉되게 된다. 따라서 상기 시스 히터(319)에서 제공된 열은 상기 기판 유지 플레이트(310) 및 상기 서셉터(318)를 경유하여 상기 기판(307)에 전달되고, 이와 같이 전달된 열에 의해 상기 기판(307) 상에 증착되는 막의 두께를 일정하게 유지할 수 있다.

미설명 도면 부호 317은 상기 스퍼터링 장치를 진공으로 만들기 위해 공기를 배출시키는 진공 펌프를 나타낸다.

상기 스퍼터링부(309)는 소정의 전압이 공급되는 캐소드(314)와, 상기 캐소드(314)의 전면에 부착되어 기체 플라즈마의 양이온에 의한 충돌로 타겟 물질을 방출하는 타겟(315)과, 상기 캐소드(314)의 후방에서 상기 캐소드(314)와 소정 간격을 두고 배치된 상기 타겟(315) 주위에 더 많은 양이온을 생성하도록 하는 다수의 마그넷(336a, 336b, 33c)과, 상기 각 마그넷(336a, 336b, 33c)이 상기 캐소드(314)에 대해 수직 방향으로 이동 가능하도록 하는 각 마그넷(336a, 336b, 33c)에 연결된 다수의 가이드 부재(333a, 333b, 333c)와, 상기 각 가이드 부재(333a, 333b, 333c)가 이동 가능하도록 구동하는 다수의 구동 모터(330a, 330b, 330c)와, 상기 각 가이드 부재(333a, 333b, 333c)에 연결되어 상기 각 마그넷(336a, 336b, 336c)을 고정하기 우한 다수의 지그(335a, 335b, 335c)를 구비된다.

도 5에서는 타겟(315)이 일체로 형성된 것으로 도시되고 있지만, 실제로는 다수의 조각으로 분할되어 개별적으로 상기 캐소드(314) 상에 소정 간격을 두고 부착되게 된다.

상기 각 구동 모터(330a, 330b, 330c)에 의해 상기 각 가이드 부재(333a, 333b, 333c)는 상기 캐소드(314)에 대해 수직 방향으로 이동되게 된다. 또한, 상기 각 마그넷(336a, 336b, 336c)은 상기 캐소드(314)에 대해 수평 방향으로 이동될 수 있다.

상기 각 마그넷(336a, 336b, 336c)에는 고정된 자기장 세기를 갖도록 설정되어 있다.

상기 기판 유지 플레이트(310)는 상기 샤프트(311)에 의해 수직 또는 수평으로 회전 이동된다. 즉, 상기 기판 유지 플레이트(310)는 기판(307)이 반입될 때에는 수평으로 유지된다. 이에 따라, 상기 기판(307)이 상기 기판 유지 플레이트(310)에 안착된다. 이때, 상기 기판 유지 플레이트(310) 상에 안착된 기판(307)이 움직이지 않도록 하기 위해 상기 기판 유지 플레이트(310) 상의 소정 부분에 구비된 클램프(미도시)에 의해 상기 기판(307)이 고정될 수 있다. 상기 기판(307)이 안착된 상기 기판 유지 플레이트(310)는 상기 샤프트(311)에 의해 수직으로 회전 이동되어 상기 실드 마스크(312) 상에 대면된다. 상기 실드 마스크(312)는 상기 기판 유지부(308)와 상기 스퍼터링부(309) 사이를 구획하기 위해 몸체(313) 내부 면을 따라 형성된다. 상기 기판(307)을 제외한 나머지 부분은 상기 실드 마스크(32)에 가려지게 된다.

상기 캐소드(314)에 인가된 소정의 전압에 의해 플라즈마 영역(320)에 기체 플라즈마가 형성되고, 상기 기체 플라즈마의 양이온이 상기 타겟(314)과 충돌하여 소정의 타겟 물질이 방출된다. 상기 타겟 물질이 상기 기판 유지 플레이트(310) 상에 안착된 기판(307) 상에 증착된다. 이때, 상기 마그넷(316)에 의해 타겟(315) 주 변에 형성된 자기장에 의해 기체 플라즈마의 밀도가 증가되므로 동일 시간 내에 더 많은 타겟 물질이 방출되어 기판(307)의 증착 시간을 단축시킬 수 있다.

상기 기판(307) 상에 소정의 물질이 증착되면, 상기 샤프트(311)가 구동되어 상기 기판 유지 플레이트(310)가 수평으로 회전 이동되고, 클램프가 제거된 상태에서 상기 기판(307)이 이송되게 된다.

상기 각 마그넷(336a, 336b, 336c)은 각 마그넷(336a, 336b, 336c)에 연결된 다수의 지그(335a, 335b, 335c)에 의해 고정되고, 상기 각 지그(335a, 335b, 335c)는 다수의 가이드 부재(333a, 333b, 333c)에 연결되어 상기 각 가이드 부재(333a, 333b, 333c)의 이동에 의해 상기 각 마그넷(336a, 336b, 336c)이 이동 가능하게 된다. 상기 각 가이드 부재(333a, 333b, 333c)는 스퍼터링부(309)의 몸체(313)에 구비된 다수의 구동 모터(330a, 330b, 330c)에 연결되어, 상기 각 구동 모터(330a, 330b, 330c)의 구동에 의해 상기 각 가이드 부재(333a, 333b, 333c)가 상기 캐소드(314)에 대해 수직 방향을 이동되게 된다.

예를 들어, 금속 물질을 증착하기 위해서는 금속 물질로 이루어진 타겟(315)을 상기 캐소드(314) 상에 부착하고, 상기 플라즈마 영역(320)에서 900G의 커다란 자기장 세기를 갖도록 하기 위해 상기 각 가이드 부재(333a, 333b, 333c)가 전방으로 이동하게 됨으로써, 상기 각 마그넷(336a, 336b, 336c)이 상기 캐소드(314)에 보다 가깝게 근접하게 된다. 이에 따라, 상기 플라즈마 영역(320)에서의 자기장 세기는 증가하게 되고, 상기 플라즈마 영역(320)에서의 자기장 세기가 900G가 되는 경우, 상기 각 가이드 부재(333a, 333b, 333c)의 이동을 정지시킨다.

이와 반대로, ITO 물질을 증착하기 위해서는 ITO 물질로 이루어진 타겟(315)을 상기 캐소드(314) 상에 부착하고, 상기 플라즈마 영역(320)에서 200G의 작은 자기장 세기를 갖도록 하기 위해 상기 각 가이드 부재(333a, 333b, 333c)가 후방으로 이동하게 됨으로써, 상기 각 마그넷(336a, 336b, 336c)이 상기 캐소드(314)로부터 멀어지게 된다. 이에 따라, 상기 플라즈마 영역(320)에서의 자기장 세기는 감소하게 되고, 상기 플라즈마 영역(320)에서의 자기장 세기가 200G가 되는 경우, 상기 각 가이드 부재(333a, 333b, 333c)의 이동을 정지시킨다.

본 발명의 제2 실시예는 클러스터형 스퍼터링 장치를 설명한 것으로, 각 마그넷(336a, 336b, 336c)을 이동시켜 캐소드(314)와의 거리를 조정하여 플라즈마 영역(320)에서의 자기장의 세기를 제어함으로써, 서로 상이한 물질의 증착 공정을 단일 스퍼터링 장치로 수행할 수 있으므로, 스퍼터링 장치의 운용 폭을 확대시킬 수 있어 스터퍼링 장치에 대한 성능을 향상시킬 수 있다. 나아가 여러 대의 스퍼터링 장치를 구비하지 않아도 됨으로써, 구입비용을 절감하고 점유 면적을 획기적으로 줄일 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고정된 자기장 세기를 갖는 마그넷을 이동시켜 플라즈마 영역에서의 자기장 세기를 제어함으로써, 서로 상이한 물질의 증착 공정을 단일 스퍼터링 장치로 수행할 수 있으므로, 스퍼터링 장치의 운용 폭을 확대시킬 수 있어 스터퍼링 장치에 대한 성능을 향상시킬 수 있다. 나아 가 여러 대의 스퍼터링 장치를 구비하지 않아도 됨으로써, 구입비용을 절감하고 점유 면적을 획기적으로 줄일 수 있다.

본 발명은 클러스터형뿐만 아니라 인라인형에도 적용될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims

기판과의 사이에 플라즈마를 형성하기 위해 전압이 공급된 캐소드;

상기 캐소드 상에 부착되고 서로 간에 이격된 다수의 타겟;

상기 캐소드의 후방에 상기 각 타겟에 대응되도록 배치되어 일정한 자기장 세기를 갖는 다수의 마그넷;

상기 다수의 마그넷을 고정하는 다수의 지그;

상기 다수의 지그에 연결되는 다수의 가이드 부재; 및

상기 다수의 가이드 부재에 연결되어 상기 가이드 부재를 상기 캐소드에 대해 수직 방향으로 이동 가능하도록 구동하는 다수의 모터; 및

상기 다수의 모터를 고정하기 위한 몸체를 포함하고,

상기 다수의 가이드 부재는 상기 캐소드로부터 동일한 거리를 유지하기 위해 상기 다수의 모터에 의해 동시에 이동되고,

상기 다수의 마그넷은 대응하는 타겟의 플라즈마 농도를 제어하기 위해 상기캐소드에 대해 수평 방향으로 이동되고,

상기 가이드 부재는 상기 지그와 상기 모터 사이에 연결되며,

상기 다수의 마그넷은 상기 몸체 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
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제1항에 있어서, 상기 각 마그넷의 이동에 따라 상기 캐소드 전방의 플라즈마 영역의 자기장의 세기가 가변되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제4항에 있어서, 상기 각 마그넷이 상기 캐소드에 근접할수록 상기 플라즈마 영역의 자기장의 세기는 커지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제4항에 있어서, 상기 각 마그넷이 상기 캐소드로부터 멀어질수록 상기 플라즈마 영역의 자기장의 세기는 작아지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 각 마그넷은 자기장 세기가 고정되어 설정되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 타겟이 제1 물질로 이루어진 경우, 상기 각 가이드 부재에 의해 상기 각 마그넷은 전방으로 이동되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 물질은 금속 물질인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 타겟이 제2 물질로 이루어진 경우, 상기 각 가이드 부재에 의해 상기 각 마그넷은 후방으로 이동되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
제10항에 있어서, 상기 제2 물질은 ITO 물질인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.