KR101255524B1 - Sputtering equipment for thin film deposition and composition investigation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것이다.  본 발명은 메인 챔버; 상기 메인 챔버의 내부에 설치되고, 기판이 고정되는 기판 홀더; 상기 메인 챔버의 내부에 설치되고, 타겟이 장착되는 복수의 스퍼터 건; 상기 메인 챔버의 내부에 설치되고, 프리-스퍼터링 시 타겟의 오염을 방지하는 셔터를 포함하는 셔터 조립체; 상기 스퍼터 건과 기판의 거리 조절이 가능하도록, 상기 스퍼터 건을 이동시키는 거리 조절수단; 및 상기 스퍼터 건의 전단부에 설치되어, 스퍼터 건의 전단부와 셔터 조립체의 셔터를 내장시키며, 상기 셔터가 출입되는 출입부가 형성된 오염방지 쉴드 챔버를 포함하는 스퍼터링 장치를 제공한다.  본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 박막 형성 장치로서의 기능을 할 뿐만 아니라, 빠른 시간 내에 조성을 탐색할 수 있는 장치로 사용될 수 있다.  또한, 프리-스퍼터링 시 타겟 간의 상호오염을 최소화할 수 있다. The present invention relates to a sputtering apparatus. The present invention is the main chamber; A substrate holder installed in the main chamber and having a substrate fixed thereto; A plurality of sputter guns installed in the main chamber and mounted with a target; A shutter assembly installed inside the main chamber and including a shutter to prevent contamination of a target during pre-sputtering; Distance adjusting means for moving the sputter gun so that the distance between the sputter gun and the substrate can be adjusted; And a pollution prevention shield chamber installed at the front end of the sputter gun to embed the front end of the sputter gun and the shutter of the shutter assembly, and the entrance / exit of which the shutter enters and exits is provided. The sputtering apparatus according to the present invention not only functions as a thin film forming apparatus but also can be used as an apparatus capable of searching for a composition in a short time. In addition, cross contamination between targets can be minimized during pre-sputtering.

Description

박막 증착 및 조성 탐색용 스퍼터링 장치{SPUTTERING EQUIPMENT FOR THIN FILM DEPOSITION AND COMPOSITION INVESTIGATION}Sputtering equipment for thin film deposition and composition exploration {SPUTTERING EQUIPMENT FOR THIN FILM DEPOSITION AND COMPOSITION INVESTIGATION}

본 발명은 스퍼터링(sputtering) 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빠른 시간 내에 조성 탐색이 가능하고, 타겟(target) 간의 상호오염을 최소화할 수 있는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly, to a sputtering apparatus capable of searching for a composition in a short time and minimizing mutual contamination between targets.

각종 전기ㆍ전자 소자 및 광학 소자 등의 전극물질이나 유전물질로는 다성분계, 예를 들어 2성분계나 3성분계 등의 금속 산화물 박막이 사용된다.  예를 들어, 인듐-주석 산화물(ITO)이나 알루미늄-아연 산화물(AZO) 등의 박막은 주로 전극물질(투명전극)로 사용되고 있으며, Pb(ZrxTi1 -x)O3나 (BaxSr1 -x)TiO3 등의 박막은 주로 유전물질로 사용되고 있다.  이때, 금속 산화물 박막은, 이를 구성하는 금속 원소들의 조성(화학 양론비)에 따라 특성이 달라지며, 최적으로 조성되는 경우에 우수한 특성을 가질 수 있다. As the electrode material or dielectric material such as various electric / electronic devices and optical devices, a metal oxide thin film such as a multicomponent system, for example, a two component system or a three component system is used. For example, thin films such as indium-tin oxide (ITO) or aluminum-zinc oxide (AZO) are mainly used as electrode materials (transparent electrodes), and Pb (Zr x Ti 1 -x ) O 3 or (Ba x Sr Thin films such as 1- x ) TiO 3 are mainly used as dielectric materials. In this case, the metal oxide thin film may vary in characteristics depending on the composition (stoichiometric ratio) of the metal elements constituting the same, and may have excellent properties when optimally formed.

일반적으로, 우수한 특성을 갖는 새로운 조성의 박막을 개발함에 있어서는 파우더-벌크 공정(powder-bulk process)을 통하여 최적의 벌크(bulk) 조성을 탐색한 후, 상기 벌크 조성을 타겟(target)으로 사용하여 기판 상에 스퍼터링(sputtering)이나 펄스 레이저 증착(PLD, Pulsed Laser Deposition) 등의 진공 장치를 이용하여 박막을 증착 형성한다.  이때, 상기 최적의 조성 탐색을 위한 파우더-벌크 공정(powder-bulk process)은 다음과 같이 진행된다.  In general, in developing a new composition thin film having excellent characteristics, the optimum bulk composition is searched through a powder-bulk process, and then the bulk composition is used as a target. A thin film is deposited by using a vacuum device such as sputtering or pulsed laser deposition (PLD). At this time, the powder-bulk process for the optimum composition search proceeds as follows.

예를 들어, 금속 A와 금속 B로 구성되는 화합물의 최적 조성을 탐색하고자 경우, 먼저 A, B 각 화합물을 20 mole% 간격, 즉 A(1-x)Bx의 조성식에서 x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0인 6개의 배치(batch)를 얻는다.  또는 좀 더 세분하여 10 mole% 간격으로 11개의 배치(batch)를 화학양론에 맞게 칭량하여 얻는다.  그리고 각각의 배치(batch)를 볼 자(ball jar)에 용매와 지르코니아 볼을 함께 넣어 분쇄 및 혼합한 후, 오븐에서 건조하고 유발에서 분쇄를 하여 미립화한다.  이후, 미립 분말을 고온 로(furnace)에서 하소한 후, 재분쇄 및 밀링과정을 거쳐 다시 건조 및 분쇄한 후 일정한 형상에 맞게 성형한 다음 고온에서 소결한다.  다음으로, 소결된 시편을 실리콘 카바이드(SiC) 등의 폴리싱 패드(polishing pad)를 이용하여 손이나 래핑 장치(lapping machine)를 이용하여 경면화한 후, 은(silver) 등의 전극을 인쇄하고 로(furnace) 내에서 소결시킨 다음, 전기적 특성을 측정하여 우수한 특성을 가지는 최적의 조성을 탐색한다.  For example, in order to search for an optimal composition of a compound consisting of metal A and metal B, first, each compound of A and B is separated by 20 mole%, that is, in the composition formula of A (1-x) B x , x = 0, 0.2, Six batches of 0.4, 0.6, 0.8 and 1.0 are obtained. Or by further subdividing 11 batches at 10 mole% intervals for stoichiometric measurements. Each batch is pulverized and mixed with a solvent and zirconia balls in a ball jar, dried in an oven and pulverized in a mortar to be atomized. Then, the fine powder is calcined in a high temperature furnace (furnace), and then dried and pulverized again through a regrinding and milling process, and then molded to a certain shape and then sintered at a high temperature. Next, the sintered specimen is mirror-hardened using a polishing pad such as silicon carbide (SiC) using a hand or a lapping machine, and then an electrode such as silver is printed and After sintering in the furnace, the electrical properties are measured to find the optimum composition with good properties.

그러나 위와 같은 조성 탐색 방법은 각각의 과정을 거치는 데 최소한 약 10일이 소요된다.  게다가, 하소 및 소결과정에서 소요되는 시간 등의 공정변수들을 감안한다면, 하나의 조성을 탐색하는데 일반적으로 3개월 정도가 소요된다.  또한, 탐색하는 조성의 수도 6개에서 최대 11개 조성에 국한되어 소요시간뿐만 아니라 우수한 특성을 가짐에도 불구하고 간과하고 지나가는 조성들이 발생할 수 있다.  즉, 예를 들어 상기 A(1-x)Bx에서 x=0.45인 경우에 우수한 특성을 가짐에도 불구하고 간과해버리는 문제점이 있다. However, the above composition search method takes at least about 10 days to go through each process. In addition, considering process variables such as the time required for calcination and sintering, it usually takes about three months to explore a composition. In addition, the number of the composition to be searched is limited to 6 to up to 11 compositions, although not only the required time but also excellent characteristics, overlooking and passing compositions may occur. That is, for example, in the case of x = 0.45 in the A (1-x) B x , there is a problem that is overlooked despite having excellent characteristics.

한편, 위와 같은 파우더-벌크 공정(powder-bulk process)을 통해 조성을 탐색하여 최적의 타겟을 얻은 다음에는 상기한 바와 같이 스퍼터링 장치 등을 이용하여, 상기 타켓을 기판 상에 스퍼터링하여 박막을 형성하고 있다. On the other hand, after obtaining the optimum target through the powder-bulk process (powder-bulk process) as described above, using a sputtering apparatus or the like as described above, the target is sputtered on the substrate to form a thin film. .

일반적으로, 스퍼터링 장치는 진공 챔버(vacuum chamber)와; 상기 챔버 내부에 설치되고, 기판이 고정되는 기판 홀더(substrate holder)와; 상기 챔버 내부에 설치되고, 타겟이 장착되는 스퍼터 건(sputter gun)을 포함한다.  이때, 2성분 이상의 금속 산화물이 증착되도록, 상기 타겟은 복수 개이다.  즉, 챔버의 내부에 복수개의 스퍼터 건을 기판에 수직인 방향으로 설치하고, 상기 각 스퍼터 건에 서로 다른 조성을 가지는 타겟을 장착하여 스퍼터링한다.  예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2001-0098215호에는 2개의 스퍼터 건을 포함하는 타겟 대향식 스퍼터링 장치가 제시되어 있다.  Generally, a sputtering apparatus comprises a vacuum chamber; A substrate holder installed in the chamber and having a substrate fixed thereto; It is installed inside the chamber, and includes a sputter gun (sputter gun) on which the target is mounted. At this time, a plurality of targets are formed so that two or more metal oxides are deposited. That is, a plurality of sputter guns are installed in the chamber in a direction perpendicular to the substrate, and targets having different compositions are mounted and sputtered on the respective sputter guns. For example, Korean Patent Publication No. 10-2001-0098215 discloses a target facing sputtering apparatus including two sputter guns.

또한, 스퍼터링 장치는 위와 같이 복수개의 타겟을 장착하는 경우, 상대 타겟의 오염을 방지하기 위한 셔터(shutter assembly)가 스퍼터 건의 전단부에 설치된다.  즉, 2성분 또는 3성분의 박막을 증착할 경우, 실질적인 박막을 증착하기 위한 메인 스퍼터링(main sputtering)을 실시하기 이전에 각 타겟의 표면에 증착된 상대 타겟 물질을 제거하기 위해 프리-스퍼터링(pre-sputtering)을 실시하고 있는데, 이때 상대 타겟의 물질이 증착되어 타겟의 오염이 발생된다.  이를 방지하기 위해, 상대 타겟 물질이 증착되지 않도록 셔터로 차단하여 프리-스퍼터링하고 있다.  In addition, when the sputtering apparatus is equipped with a plurality of targets as described above, a shutter assembly for preventing contamination of the relative target is installed at the front end of the sputter gun. That is, when depositing a bicomponent or tricomponent thin film, pre-sputtering (pre-sputtering) to remove the relative target material deposited on the surface of each target prior to the main sputtering for the actual thin film deposition. -sputtering), in which the material of the target is deposited and contamination of the target occurs. To prevent this, the shutter is blocked with pre-sputtering so that the relative target material is not deposited.

도 1은 종래 기술에 따른 스퍼터링 장치의 단면 구성도를 보인 것으로, 여기에는 회전식 셔터(30)가 설치되어 있다.  도 1에 보인 바와 같이, 셔터(30)는 개구부(32a)(34a)가 형성된 원반형의 셔터 플레이트(32)(34)와, 상기 셔터 플레이트(32)(34)를 회전시키는 회전축(36)을 갖는다. 1 shows a cross-sectional configuration diagram of a sputtering apparatus according to the prior art, in which a rotary shutter 30 is provided. As shown in FIG. 1, the shutter 30 includes disc-shaped shutter plates 32 and 34 having openings 32a and 34a, and a rotating shaft 36 for rotating the shutter plates 32 and 34. Have

이때, 프리-스퍼터링하고자 하는 타겟(제1 타겟)은 개구부(32a)(34a)와 일치시키고, 상대 타겟(제2 및 제3 타겟 등)은 개구부(32a)(34a)가 형성되지 않는 부분과 일치시켜, 제1 타겟의 프리-스퍼퍼링 시 상대 타겟(제2, 제3 타겟 등)의 오염을 방지할 수 있다.  그리고 회전을 통해 번갈아 가며, 제2 및 제3 타겟 등을 프리-스퍼터링한다.   도 1에서, 도면 부호 11은 진공 챔버, 22는 기판, 40은 스퍼터 건, 43은 타겟이다.  도 1에는 나타나지 않지만, 진공 챔버(11) 내에는 타겟(43)이 장착된 스퍼터 건(40)이 복수개 설치된다.  At this time, the target (first target) to be pre-sputtered coincides with the openings 32a and 34a, and the relative targets (such as the second and third targets) are formed at portions where the openings 32a and 34a are not formed. In accordance with this, it is possible to prevent contamination of the relative target (the second, the third target, and the like) during the pre-sputtering of the first target. And alternately through rotation to pre-sputter the second and third targets and the like. In Fig. 1, reference numeral 11 denotes a vacuum chamber, 22 a substrate, 40 a sputter gun, and 43 a target. Although not shown in FIG. 1, a plurality of sputter guns 40 on which the target 43 is mounted are installed in the vacuum chamber 11.

일본 공개특허 제2005-256112호 및 대한민국 공개특허 제10-2010-0093495호에는 위와 같은 회전식 구조의 셔터(30)를 포함하는 스퍼터링 장치가 제시되어 있다.  Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2005-256112 and Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2010-0093495 disclose a sputtering apparatus including a shutter 30 having a rotary structure as described above.

그러나 위와 같은 종래의 스퍼터링 장치는 타겟의 조성에 따라 결정되는 특정의 조성만을 증착할 수 있다.  즉, 종래의 스퍼터링 장치는 박막 형성 장치로서의 기능을 할 뿐, 조성 탐색을 위한 수단으로 사용되기는 어렵다. However, the conventional sputtering apparatus as described above can deposit only a specific composition determined according to the composition of the target. That is, the conventional sputtering apparatus only functions as a thin film forming apparatus, and is difficult to be used as a means for composition search.

또한, 상기한 바와 같이 프리-스퍼터링 시, 셔터(30)로 차단하여 상대 타겟의 오염을 방지하고 있으나, 타겟과 셔터(30)의 사이에 필연적으로 생기는 틈으로 여전히 오염이 발생되는 문제점이 있다.  구체적으로, 플라즈마의 발생을 위해 타겟과 셔터(30)의 사이에는 어느 정도의 간격을 유지해야 하는데, 이때 상기 간격으로 생긴 틈으로 상대 타겟에서 발생된 플라즈마가 침투하여 오염이 발생된다. In addition, as described above, when pre-sputtering, the shutter 30 is blocked to prevent contamination of the relative target, but there is a problem that contamination still occurs due to the inevitable gap between the target and the shutter 30. Specifically, to generate a plasma to maintain a certain distance between the target and the shutter 30, the plasma generated from the target target penetrates into the gap formed by the gap to cause contamination.

아울러, 종래의 스퍼터링 장치를 구성하는 셔터(30)는 전술한 바와 같이 회전식 구조를 가지는데, 이러한 회전식 구조는 챔버 내의 공간을 많이 차지하는 문제점이 있다.
In addition, the shutter 30 constituting the conventional sputtering apparatus has a rotary structure as described above, which has a problem of occupying a lot of space in the chamber.

[선행 특허문헌 1] 대한민국 공개특허 제10-2001-0098215호[Previous Patent Document 1] Republic of Korea Patent Publication No. 10-2001-0098215

[선행 특허문헌 2] 일본 공개특허 제2005-256112호[Patent Document 2] Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-256112

[선행 특허문헌 3] 대한민국 공개특허 제10-2010-0093495호[Previous Patent Document 3] Republic of Korea Patent Publication No. 10-2010-0093495

  

이에, 본 발명은 조성의 탐색 시 간과되는 조성이 없이 거의 모든 조성을 빠른 시간 내에 탐색할 수 있고, 프리-스퍼터링 시 타겟 간의 상호오염을 최소화할 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of searching almost all compositions in a short time without a composition that is overlooked in the search for a composition, and minimizing mutual contamination between targets during pre-sputtering.

또한, 본 발명은 셔터의 구조적 개선을 통해 챔버 내의 공간 활용성을 증가시킨 스퍼터링 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
In addition, an object of the present invention is to provide a sputtering device that increases the space utilization in the chamber through the structural improvement of the shutter.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, The present invention to achieve the above object,

메인 챔버; Main chamber;

상기 메인 챔버의 내부에 설치되고, 기판이 고정되는 기판 홀더; A substrate holder installed in the main chamber and having a substrate fixed thereto;

상기 메인 챔버의 내부에 설치되고, 타겟이 장착되는 복수의 스퍼터 건; A plurality of sputter guns installed in the main chamber and mounted with a target;

상기 메인 챔버의 내부에 설치되고, 프리-스퍼터링 시 타겟의 오염을 방지하는 셔터를 포함하는 셔터 조립체; A shutter assembly installed inside the main chamber and including a shutter to prevent contamination of a target during pre-sputtering;

상기 스퍼터 건과 기판의 거리 조절이 가능하도록, 상기 스퍼터 건을 이동시키는 거리 조절수단; 및 Distance adjusting means for moving the sputter gun so that the distance between the sputter gun and the substrate can be adjusted; And

상기 스퍼터 건의 전단부에 설치되어, 스퍼터 건의 전단부와 셔터 조립체의 셔터를 내장시키며, 상기 셔터가 출입되는 출입부가 형성된 오염방지 쉴드 챔버를 포함하는 스퍼터링 장치를 제공한다. The sputtering device is installed at the front end of the sputter gun to embed the front end of the sputter gun and the shutter of the shutter assembly, and provides a sputtering apparatus including an anti-fouling shield chamber in which the shutter enters and exits.

이때, 상기 셔터 조립체는, 상기 출입부를 통해 오염방지 쉴드 챔버의 내부를 출입하는 셔터; 및 상기 셔터를 직선으로 이동시키는 선형 이동수단을 포함하여, 상기 셔터는 직선으로 이동되는 것이 바람직하다.  At this time, the shutter assembly, the shutter through the inside and outside of the pollution prevention shield chamber; And linear moving means for moving the shutter in a straight line, and the shutter is preferably moved in a straight line.

또한, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는, 상기 오염방지 쉴드 챔버의 내부에 가스를 주입하는 가스 주입라인을 더 포함할 수 있다.
In addition, the sputtering apparatus according to the present invention may further include a gas injection line for injecting gas into the pollution prevention shield chamber.

본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 박막 형성 장치로서의 기능을 할 뿐만 아니라 조성 탐색을 위한 장치로 사용될 수 있다.  구체적으로, 각 스퍼터 건을 이동시키는 거리 조절수단에 의해 간과되는 조성이 없이 거의 모든 조성을 빠른 시간 내에 탐색할 수 있는 조성 탐색 장치로 사용이 가능하다.  또한, 각 스퍼터 건의 전단부에 설치된 오염방지 쉴드 챔버에 의해 프리-스퍼터링 시 타겟 간의 상호오염을 최소화할 수 있다.  아울러, 셔터가 직선으로 움직여 체적이 최소화되어 챔버 내의 공간 활용성을 증가시킬 수 있다.
The sputtering apparatus according to the present invention not only functions as a thin film forming apparatus but also can be used as an apparatus for composition search. Specifically, the present invention can be used as a composition search device capable of searching almost all compositions in a short time without a composition that is overlooked by the distance adjusting means for moving each sputter gun. In addition, the anti-contamination shield chamber installed at the front end of each sputter gun can minimize cross contamination between targets during pre-sputtering. In addition, the shutter moves in a straight line to minimize the volume, thereby increasing space utilization in the chamber.

도 1은 종래 기술에 따른 스퍼터링 장치의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 측면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 평면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 요부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 요부 시시도이다.
1 is a cross-sectional configuration diagram of a sputtering apparatus according to the prior art.
2 is a side configuration diagram of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view illustrating a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a sectional view of principal parts of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is an essential part perspective view of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.  첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 것으로, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention. The accompanying drawings show exemplary embodiments of the present invention, which are provided merely to assist in understanding the present invention, and thus the technical scope of the present invention is not limited thereto.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 측면 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 평면 구성도이다.  그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 요부 단면도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 요부 시시도이다. 2 is a side configuration diagram of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view of main parts of a sputtering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view of main parts of the sputtering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 메인 챔버(100, main chamber), 기판 홀더(200, substrate holder), 스퍼터 건(300, sputter gun), 스퍼터 건(300)을 이동시키는 거리 조절수단(400), 셔터 조립체(500, shutter assembly), 및 프리-스퍼터링(pre-sputtering) 시 타겟(T)의 오염을 최소화하기 위한 오염방지 쉴드 챔버(600, shield chamber)를 포함한다. First, referring to FIGS. 2 to 4, the sputtering apparatus according to the present invention includes a main chamber 100, a substrate holder 200, a sputter gun 300, and a sputter gun Shield chamber 600 to minimize contamination of target T during distance adjustment means 400, shutter assembly 500, and pre-sputtering for moving 300. ).

상기 메인 챔버(100)의 구조 및 형상 등은 제한되지 않는다.  메인 챔버(100)는 통상과 같은 구조를 가지며, 이는 스퍼터링 시 진공을 유지한다.  메인 챔버(100)는 원통형 또는 다각통형(예, 사각통형) 등의 형상을 가질 수 있다.  첨부된 도면에서는 원통형의 메인 챔버(100)를 예시하였다.  The structure and shape of the main chamber 100 is not limited. The main chamber 100 has a structure as usual, which maintains a vacuum during sputtering. The main chamber 100 may have a shape such as a cylindrical shape or a polygonal shape (for example, a square shape). In the accompanying drawings, a cylindrical main chamber 100 is illustrated.

또한, 상기 메인 챔버(100)에는 임의 선택적으로 가스 유입구(120)와 가스 배출구(140)가 형성될 수 있다.  가스 유입구(120)와 가스 배출구(140)는 메인 챔버(100)의 벽체(110)에 형성될 수 있다.  이때, 상기 가스 유입구(120)로 유입되는 가스는 제한되지 않는다.  가스 유입구(120)를 통해 유입되는 가스는 스퍼터링에 사용되는 플라즈마 가스를 적어도 포함하면 좋다.  메인 챔버(100)에는 예를 들어 질소, 산소 및 아르곤 등으로부터 선택된 하나 이상이 유입될 수 있다.  그리고 이들 가스는 증착에 사용된 후 가스 배출구(140)를 통해 외부로 배출된다.  아울러, 메인 챔버(100)는 진공을 유지하기 위한 진공 펌프(도시하지 않음)와 연결될 수 있다.  진공 펌프는 상기 가스 배출구(140)와 연결되거나, 또는 메인 챔버(100)에 별도로 형성된 흡입구(도시하지 않음)에 연결되어 메인 챔버(100) 내부를 진공으로 유지할 수 있으면 좋다. In addition, a gas inlet 120 and a gas outlet 140 may be optionally formed in the main chamber 100. The gas inlet 120 and the gas outlet 140 may be formed in the wall 110 of the main chamber 100. At this time, the gas flowing into the gas inlet 120 is not limited. The gas introduced through the gas inlet 120 may include at least a plasma gas used for sputtering. At least one selected from, for example, nitrogen, oxygen, and argon may be introduced into the main chamber 100. And these gases are discharged to the outside through the gas outlet 140 after being used for deposition. In addition, the main chamber 100 may be connected to a vacuum pump (not shown) for maintaining a vacuum. The vacuum pump may be connected to the gas outlet 140 or may be connected to an inlet (not shown) formed separately in the main chamber 100 to maintain the inside of the main chamber 100 in a vacuum.

상기 기판 홀더(200)는 하나 이상의 기판(S)을 고정할 수 있는 것이면 제한되지 않는다.  기판 홀더(200)는 통상과 같은 구조를 가질 수 있다.  또한, 기판 홀더(200)의 설치 위치는 제한되지 않는다.  기판 홀더(200)는 메인 챔버(100)의 내부에 설치되되, 메인 챔버(100)의 상부 또는 하부에 설치될 수 있다.  도면에서는 메인 챔버(100)의 하부에 설치된 모습을 예시하였다. The substrate holder 200 is not limited as long as it can fix one or more substrates (S). The substrate holder 200 may have a structure as usual. In addition, the installation position of the substrate holder 200 is not limited. The substrate holder 200 may be installed inside the main chamber 100, and may be installed above or below the main chamber 100. In the figure illustrates a state installed in the lower portion of the main chamber 100.

상기 기판 홀더(200)는, 기판(S)이 고정되는 고정 플레이트(220)와, 상기 고정 플레이트(220)를 지지하는 지지부재(240)를 포함할 수 있다.  이때, 상기 지지부재(240)는 통상과 같이 상기 고정 플레이트(220)를 회전시킬 수 있는 구조를 가질 수 있다.  지지부재(240)는 예를 들어 모터(Motor) 등의 동력 전달 수단에 의해 회전될 수 있다.  또한, 지지부재(240)는 통상과 같이 상기 고정 플레이트(220)를 상하로 이동시켜 높낮이를 조절할 수 있는 구조를 가질 수 있다. The substrate holder 200 may include a fixing plate 220 to which the substrate S is fixed, and a support member 240 supporting the fixing plate 220. In this case, the support member 240 may have a structure capable of rotating the fixing plate 220 as usual. The support member 240 may be rotated by, for example, a power transmission means such as a motor. In addition, the support member 240 may have a structure that can adjust the height by moving the fixing plate 220 up and down as usual.

상기 스퍼터 건(300)에는 타겟(T)이 장착된다.  스퍼터 건(300)은, 타겟(T)이 장착되어 스퍼터링할 수 있는 구조이면 제한되지 않는다.  스퍼터 건(300)은 통상과 같은 구조를 가질 수 있다.  스퍼터 건(300)은 예를 들어 캐소드(320, cathode)를 포함할 수 있다.  이때, 상기 캐소드(320)는 통상과 같이 타겟(T)이 고정되는 지지판(도시하지 않음)과, 상기 지지판의 후방에 설치되고 자석을 포함하는 마그네트론 전극(magnetron electrode)을 포함하여, 플라즈마의 발생을 통해 타겟(T)을 스퍼터링할 수 있는 구조를 가질 수 있다.The sputter gun 300 is equipped with a target (T). The sputter gun 300 is not limited as long as the target T is mounted and can be sputtered. The sputter gun 300 may have a structure as usual. Sputter gun 300 may include, for example, a cathode 320. In this case, the cathode 320 includes a support plate (not shown) to which the target T is fixed as usual, and a magnetron electrode installed at the rear of the support plate and including a magnet to generate plasma. It may have a structure capable of sputtering the target (T) through.

바람직한 구현예에 따라서, 상기 스퍼터 건(300)은 타겟(T)이 장착되는 캐소드(320)와, 상기 캐소드(320)의 주위에 형성된 캐소드 쉴드(340, cathode shield)를 포함하는 것이 좋다.  캐소드 쉴드(340)는 캐소드(320)를 보호한다.  이러한 캐소드 쉴드(340)는 캐소드(320)를 내장할 수 있는 구조로서, 예를 들어 원통형이나 다각통형 등의 중공(hollow) 형상을 가질 수 있다.    According to a preferred embodiment, the sputter gun 300 may include a cathode 320 on which the target T is mounted, and a cathode shield 340 formed around the cathode 320. The cathode shield 340 protects the cathode 320. The cathode shield 340 may have a structure in which the cathode 320 may be embedded, and may have, for example, a hollow shape such as a cylindrical shape or a polygonal shape.

상기 스퍼터 건(300)은 복수개이다.  구체적으로, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 복수의 스퍼터 건(300)을 포함한다.  스퍼터 건(300)은 적어도 2개 이상 설치된다.  특별히 한정하는 것은 아니지만, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 예를 들어 2개 내지 5개의 스퍼터 건(300)이 설치될 수 있다.  도 3에 보인 바와 같이, 메인 챔버(100)에는 소정 간격으로 3개의 스퍼터 건(300)이 설치될 수 있다.  이때, 각 스퍼터 건(300)에는 서로 다른 물질의 타겟(T)이 장착된다.  The sputter gun 300 is a plurality. Specifically, the sputtering apparatus according to the present invention includes a plurality of sputter guns 300. At least two sputter guns 300 are installed. Although not particularly limited, in the sputtering apparatus according to the present invention, for example, two to five sputter guns 300 may be installed. As shown in FIG. 3, three sputter guns 300 may be installed in the main chamber 100 at predetermined intervals. At this time, each sputter gun 300 is mounted with a target (T) of a different material.

또한, 상기 스퍼터 건(300)은 기판(S)과 180도를 유지하여 서로 대향되게 설치될 수 있으나, 이 경우에는 스퍼터링 시 기판(S)에 손상을 줄 수 있으므로, 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 기판(S)과 오프-액시스(off-axis) 배열 구조로 설치되는 것이 좋다.  즉, 스퍼터 건(300)은 기판(S)과 마주보게 대향되지 않고, 예를 들어 90도의 각도로 오프-액시스(off-axis) 배열 구조로 설치되는 것이 좋다.  In addition, the sputter gun 300 may be installed to face each other by maintaining the substrate S and 180 degrees, in this case, since it may damage the substrate S during sputtering, preferably shown in FIG. As described above, the substrate S and the off-axis array structure may be provided. That is, the sputter gun 300 is not opposed to face the substrate S, but is preferably provided in an off-axis array structure at an angle of 90 degrees.

상기 거리 조절수단(400)은 스퍼터 건(300)을 이동시킨다.  구체적으로, 거리 조절수단(400)은 스퍼터 건(300)과 기판(S)의 거리 조절이 가능하도록 스퍼터 건(300)을 이동시킨다.  거리 조절수단(400)은, 바람직하게는 스퍼터 건(300)을 수평 방향으로, 즉 도면에서 좌우 방향으로 이동시킨다.  이러한 거리 조절수단(400)은 복수개로서 스퍼터 건(300)의 개수와 대응된다.  예를 들어, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치 내에 3개의 스퍼터 건(300)이 설치된 경우, 상기 거리 조절수단(400)도 3개가 설치된다.  즉, 각 스퍼터 건(300)마다 거리 조절수단(400)이 연결되어, 각 스퍼터 건(300)은 거리 조절수단(400)을 통해 독립적으로 이동된다. The distance adjusting means 400 moves the sputter gun 300. Specifically, the distance adjusting means 400 moves the sputter gun 300 so that the distance between the sputter gun 300 and the substrate S can be adjusted. The distance adjusting means 400 preferably moves the sputter gun 300 in the horizontal direction, that is, in the left and right directions in the drawing. The distance adjusting means 400 corresponds to the number of the sputter gun 300 as a plurality. For example, when three sputter guns 300 are installed in the sputtering apparatus according to the present invention, three distance adjusting means 400 are also installed. That is, the distance adjusting means 400 is connected to each sputter gun 300, and each sputter gun 300 is independently moved through the distance adjusting means 400.

상기 거리 조절수단(400)은 스퍼터 건(300)을 수평 방향(좌우 방향)으로 이동시켜, 스퍼터 건(300)과 기판(S), 즉 타겟(T)과 기판(S)의 거리를 조절할 수 있는 것이면 제한되지 않는다.  The distance adjusting means 400 may move the sputter gun 300 in the horizontal direction (left and right directions) to adjust the distance between the sputter gun 300 and the substrate S, that is, the target T and the substrate S. FIG. If present, it is not limited.

상기 거리 조절수단(400)은, 바람직하게는 스퍼터 건(300)에 연결된 연결 바(410, connecting bar)와, 상기 연결 바(410)가 수평 방향(좌우 방향)으로 움직이게 하는 무빙 부재(420, moving member)를 포함할 수 있다.  이때, 연결 바(410)의 일측은 스퍼터 건(300)의 캐소드(320)에 연결되고, 타측은 무빙 부재(420)에 연결되어, 무빙 부재(420)의 구동에 의해 스퍼터 건(300)이 좌우로 움직인다.  이에 따라, 스퍼터 건(300)과 기판(S), 즉 타겟(T)과 기판(S)의 거리가 조절된다. The distance adjusting means 400 is preferably a connecting bar 410 connected to the sputter gun 300 and a moving member 420 for moving the connecting bar 410 in a horizontal direction (left and right directions). moving member). At this time, one side of the connection bar 410 is connected to the cathode 320 of the sputter gun 300, the other side is connected to the moving member 420, the sputter gun 300 by the driving of the moving member 420 Move left and right Accordingly, the distance between the sputter gun 300 and the substrate S, that is, the target T and the substrate S is adjusted.

상기 무빙 부재(420)는 연결 바(410)를 수평 방향(좌우 방향)으로 움직이게 하는 것이면 제한되지 않는다.  무빙 부재(420)는, 도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만, 일반 기계장치에서 어떠한 부재를 수평 방향이나 상하 방향으로 이동시키는 데에 사용되는 통상적인 액추에이터(actuator)를 사용할 수 있다.  무빙 부재(420)는 구체적으로 전기, 유압 또는 공압으로 작동되는 액추에이터로서, 전기에 의해 작동되는 조작 모터(Manipulation Motor)나, 유압 또는 공압에 의해 작동되는 유/공압 실린더(hydraulic/pneumatic cylinder)로부터 선택될 수 있다.  그리고 이러한 액추에이터, 즉 무빙 부재(420)의 작동은 제어기에 의해 제어될 수 있다. The moving member 420 is not limited as long as the connecting bar 410 moves in the horizontal direction (left and right directions). Although not specifically illustrated in the drawings, the moving member 420 may use a conventional actuator used to move any member in a horizontal or vertical direction in a general mechanical apparatus. The moving member 420 is an electric, hydraulic or pneumatically actuated actuator. The moving member 420 may be an electric, hydraulic, or pneumatic cylinder operated by a hydraulic or pneumatic actuator. Can be selected. And the operation of this actuator, that is, the moving member 420 can be controlled by the controller.

또한, 도면에 도시한 바와 같이, 상기 거리 조절수단(400)은 연결 바(410)를 지지하는 지지체(430)를 더 포함할 수 있다.  이때, 도면에 도시한 바와 같이, 상기 캐소드 쉴드(340)의 일단은 지지체(430)와 실링 결합되어 메인 챔버(100)의 진공이 가능하도록 구성될 수 있다.  아울러, 상기 무빙 부재(420)는 메인 챔버(100)의 외부에 설치되며, 상기 지지체(430)는 메인 챔버(100)의 벽체(110)에 밀착되거나 벽체(110)로부터 소정 간격으로 이격되어 설치될 수 있다. In addition, as shown in the figure, the distance adjusting means 400 may further include a support 430 for supporting the connection bar 410. At this time, as shown in the figure, one end of the cathode shield 340 may be coupled to the support 430 to be configured to enable the vacuum of the main chamber 100. In addition, the moving member 420 is installed outside the main chamber 100, the support 430 is in close contact with the wall 110 of the main chamber 100 or spaced apart from the wall 110 by a predetermined interval Can be.

따라서 각 스퍼터 건(300)은 위와 같은 거리 조절수단(400)에 의해 독립적으로 이동되어 기판(S)과의 거리가 조절된다.  이에 따라, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 박막 형성(증착)을 위한 장치로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 거리 조절수단(400)을 통한 기판(S)과의 거리 조절에 의해 조성 탐색을 위한 장치로 사용될 수 있다.  Therefore, each sputter gun 300 is moved independently by the distance adjusting means 400 as described above to adjust the distance to the substrate (S). Accordingly, the sputtering apparatus according to the present invention may not only be used as a device for thin film formation (deposition), but also as a device for composition search by adjusting a distance to the substrate S through the distance adjusting means 400. Can be used.

구체적으로, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 연속조성 확산법을 구현할 수 있다.  본 발명에서 "연속조성 확산법"이란 하나의 기판(S) 위에, 기판(S)의 위치에 따라 연속적으로 다른 조성을 갖는 박막을 증착하여 단시간 내에 조성을 탐색할 수 있는 방법을 의미한다.  본 발명에 따르면, 각 스퍼터 건(300)과 기판(S)의 거리 조절을 통해, 하나의 기판(S) 상에 여러 조성을 가지는 박막을 연속적으로 동시에 증착하여 단 시간 내에 최적의 조성을 탐색할 수 있는 연속조성 확산법을 구현할 수 있다. Specifically, the sputtering apparatus according to the present invention can implement a continuous composition diffusion method. In the present invention, the "continuous composition diffusion method" means a method of searching for a composition within a short time by depositing a thin film having a different composition continuously according to the position of the substrate S on one substrate (S). According to the present invention, by controlling the distance between each sputter gun 300 and the substrate (S), it is possible to simultaneously search for the optimum composition within a short time by depositing thin films having various compositions on one substrate (S) at the same time. Continuous composition diffusion can be implemented.

일례를 들어, 2성분계 금속 산화물 박막으로서, ITO(인듐-주석 옥사이드) 박막의 최적 조성을 탐색하는 과정을 설명하면 다음과 같다. For example, a process of searching for an optimal composition of an ITO (indium-tin oxide) thin film as a two-component metal oxide thin film will be described below.

두 개의 스퍼터 건(300)을 사용하되, 제1스퍼터 건(300)에는 In2O3 물질의 타겟(T)을 장착하고, 제2스퍼터 건(300)에는 Sn2O3 물질의 타겟(T)을 장착한 다음, 하나의 기판(S) 상에 동시에 스퍼터링한다.  이때, 각 거리 조절수단(400)을 통해 제1스퍼터 건(300)과 제2스퍼터 건(300)을 독립적으로 이동시키면서 스퍼터링하여 기판(S)의 위치에 따라 인듐(In)과 주석(Sn)의 몰분율을 달리할 수 있다.  기판(S)과의 거리가 가까울수록 당해 타겟(T) 물질의 몰분율이 증가한다.  즉, 스퍼터 건(300)과 기판(S)의 거리에서 제2스퍼터 건(300)보다 제1스퍼터 건(300)이 가까울수록 당해 위치의 기판(S) 상에는 인듐(In)의 몰분율이 많다. Two sputter guns 300 are used, the first sputter gun 300 is equipped with a target T of In 2 O 3 material, and the second sputter gun 300 is a target of Sn 2 O 3 material T ) Is sputtered on one substrate S at the same time. At this time, the indium (In) and tin (Sn) according to the position of the substrate (S) by sputtering while moving the first sputter gun 300 and the second sputter gun 300 independently through each distance adjusting means 400 The mole fraction of can vary. As the distance from the substrate S increases, the mole fraction of the target T material increases. That is, the closer the first sputter gun 300 is to the sputter gun 300 than the second sputter gun 300 at the distance between the sputter gun 300 and the substrate S, the greater the mole fraction of indium (In) on the substrate S at the position.

위와 같이, 거리 조절수단(400)을 통해 각 스퍼터 건(300)을 이동시키면서 연속적으로 증착하여, 하나의 기판(S) 상에 간과되는 조성 없이 거의 모든 조성을 가지는 박막을 단 시간 내에 증착할 수 있다.  그리고 기판(S)의 각 위치 별로 전극(예, Ag 전극)을 형성하여 특성을 평가함으로써, 우수한 특성을 가지는 최적의 조성을 단 시간에 탐색할 수 있다.  아울러, 기판(S)과의 거리 조절을 통해 증착되는 박막의 두께도 조절할 수 있다. As described above, by depositing continuously while moving each sputter gun 300 through the distance adjusting means 400, a thin film having almost any composition can be deposited within a short time without being overlooked on one substrate (S). . In addition, by forming an electrode (eg, an Ag electrode) at each position of the substrate S and evaluating characteristics, an optimal composition having excellent characteristics can be searched for in a short time. In addition, the thickness of the thin film deposited by controlling the distance to the substrate (S) can be adjusted.

한편, 상기 셔터 조립체(500)는 프리-스퍼터링 시 타겟(T) 간의 상호오염을 방지한다.  이러한 셔터 조립체(500)는 메인 챔버(100)의 내부에 설치된다.  이때, 셔터 조립체(500)는 프리-스퍼터링 시 스퍼터 건(300)의 전단부, 즉 타겟(T)의 전단부에 위치되는 셔터(520)를 포함한다.  셔터(520)는 상대 타겟(T)의 프리-스퍼터링 시에 발생된 오염물질을 차단하여 해당 타겟(T)의 오염을 방지한다.  Meanwhile, the shutter assembly 500 prevents mutual contamination between targets T during pre-sputtering. The shutter assembly 500 is installed inside the main chamber 100. In this case, the shutter assembly 500 includes a shutter 520 positioned at the front end of the sputter gun 300, that is, at the front end of the target T during pre-sputtering. The shutter 520 blocks the contaminants generated during the pre-sputtering of the relative target T to prevent contamination of the target T.

상기 셔터 조립체(500)는 복수개로서 스퍼터 건(300)의 개수와 대응된다.  예를 들어, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치 내에 3개의 스퍼터 건(300)이 설치된 경우, 상기 셔터 조립체(500)도 3개가 설치된다.  즉, 셔터(520)는 각 스퍼터 건(300)마다 설치되어, 프리-스퍼터링 시 타겟(T) 간의 오염을 방지한다.  이러한 셔터 조립체(500)의 바람직한 구성은 하기에서 설명한다. The plurality of shutter assemblies 500 correspond to the number of sputter guns 300. For example, when three sputter guns 300 are installed in the sputtering apparatus according to the present invention, three shutter assemblies 500 are also installed. That is, the shutter 520 is installed for each sputter gun 300 to prevent contamination between the targets T during pre-sputtering. The preferred configuration of this shutter assembly 500 is described below.

상기 오염방지 쉴드 챔버(600)는 스퍼터 건(300)의 전단부에 설치된다.  오염방지 쉴드 챔버(600)는 복수개로서 스퍼터 건(300)의 개수와 대응된다.  예를 들어, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치 내에 3개의 스퍼터 건(300)이 설치된 경우, 상기 오염방지 쉴드 챔버(600)도 3개가 설치된다.  즉, 오염방지 쉴드 챔버(600)는 각 스퍼터 건(300)마다 독립적으로 설치된다. The pollution prevention shield chamber 600 is installed at the front end of the sputter gun 300. The anti-fouling shield chamber 600 may correspond to the number of sputter guns 300 as a plurality. For example, when three sputter guns 300 are installed in the sputtering apparatus according to the present invention, three anti-contamination shield chambers 600 are also installed. That is, the pollution prevention shield chamber 600 is installed independently for each sputter gun 300.

앞서 설명한 바와 같이, 프리-스퍼터링 시에 셔터(520)로 차단하여 타겟(T) 간의 오염을 방지할 수 있다.  그러나 셔터(520)의 차단만으로는 타겟(T) 간의 오염을 완전히 방지할 수는 없다.  구체적으로, 타겟(T)과 셔터(520)의 사이에는 필연적으로 틈(D, 도 2 및 도 4 참조)이 생기며, 이러한 틈(D)으로 상대 타겟(T)의 증착 물질이 유입되어 타겟(T)을 오염시킨다.  이때, 상기 오염방지 쉴드 챔버(600)는 프리-스퍼터링 시, 상기 틈(D)을 통해 증착 물질이 유입되는 것을 차단하여 타겟(T)의 오염을 최소화한다.  As described above, the contamination between the targets T may be prevented by blocking the shutter 520 during pre-sputtering. However, only blocking the shutter 520 does not completely prevent contamination between the targets T. Specifically, a gap D (see FIGS. 2 and 4) is inevitably formed between the target T and the shutter 520, and the deposition material of the relative target T is introduced into the gap D so that the target ( Contaminate T). In this case, the anti-contamination shield chamber 600 prevents the deposition material from flowing through the gap D during pre-sputtering to minimize contamination of the target T.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 오염방지 쉴드 챔버(600)는 각 스퍼터 건(300)의 전단부에 설치되어, 각 스퍼터 건(300)의 전단부와 셔터 조립체(500)의 셔터(520)를 내장시킨다.  즉, 오염방지 쉴드 챔버(600)는 타겟(T)과 셔터(520) 사이의 주변부를 차폐, 즉 틈(D) 주위를 차폐하여, 프리-스퍼터링 시 상기 틈(D)을 통해 증착 물질이 유입되는 것을 방지한다.  이에 따라, 상대 타겟(T)의 오염을 최소화할 수 있다.  As shown in the figure, the anti-fouling shield chamber 600 is installed at the front end of each sputter gun 300, the front end of each sputter gun 300 and the shutter 520 of the shutter assembly 500 Built in. That is, the pollution prevention shield chamber 600 shields the periphery between the target T and the shutter 520, that is, shields around the gap D, so that the deposition material flows through the gap D during pre-sputtering. Prevent it. Accordingly, contamination of the relative target T can be minimized.

상기 오염방지 쉴드 챔버(600)는 각 스퍼터 건(300)의 전단부와 셔터(520)를 내장시켜, 타겟(T)과 셔터(520) 사이의 주변부(즉, 틈(D) 주위)를 차폐할 수 있는 구조이면 제한되지 않는다.  오염방지 쉴드 챔버(600)는, 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 중공 부재(620), 예를 들어 원통형이나 다각통형 등의 중공 부재(620)로 구성될 수 있다.  각 스퍼터 건(300)의 전단부와 셔터(520)는 위와 같은 중공 부재(620)의 내장된다.  도 5에는 오염방지 쉴드 챔버(600)의 예시적인 실시예가 도시되어 있다.  The anti-fouling shield chamber 600 includes a front end of each sputter gun 300 and a shutter 520 to shield the periphery between the target T and the shutter 520 (that is, around the gap D). Any structure that can be used is not limited. The anti-fouling shield chamber 600 may be composed of, for example, a hollow member 620, for example, a hollow member 620, such as a cylindrical or polygonal cylinder, as shown in the figure. The front end of each sputter gun 300 and the shutter 520 is embedded in the hollow member 620 as described above. 5, an exemplary embodiment of an antifouling shield chamber 600 is shown.

또한, 아래에서 설명되는 바와 같이, 상기 셔터(520)는 직선으로 이동되는 것이 바람직한데, 이때 오염방지 쉴드 챔버(600)는 상기 셔터(520)의 출입이 가능하도록 출입부(640)가 형성된 구조를 갖는다.  구체적으로, 오염방지 쉴드 챔버(600)는 원통형이나 다각통형 등의 중공 부재(620)와, 상기 중공 부재(620)에 형성되고 셔터(520)가 출입되는 출입부(640)를 포함한다.  이때, 상기 출입부(640)는, 중공 부재(620)가 부분 절개되어 형성될 수 있다.  출입부(640)의 크기는 특별히 제한되지 않으며, 셔터(520)가 자유롭게 출입될 수 있으면 좋다. In addition, as described below, the shutter 520 is preferably moved in a straight line, in this case, the pollution prevention shield chamber 600 has a structure in which the entrance portion 640 is formed to allow the shutter 520 to enter and exit. Has Specifically, the anti-fouling shield chamber 600 includes a hollow member 620 such as a cylindrical or polygonal cylindrical shape, and an entrance portion 640 formed in the hollow member 620 and into which the shutter 520 enters and exits. In this case, the access part 640 may be formed by partially cutting the hollow member 620. The size of the entrance and exit portion 640 is not particularly limited, and the shutter 520 may be freely moved in and out.

아울러, 상기 오염방지 쉴드 챔버(600)는 메임 챔버(100)의 벽체(110)에 결합될 수 있다.   즉, 중공 부재(620)의 일측은 메임 챔버(100)의 벽체(110)에 결합되어 지지될 수 있다.  또한, 오염방지 쉴드 챔버(600)는 상기 캐소드 쉴드(340)로부터 일체로 연장되어 형성될 수 있다.  아울러, 도 5에 예시한 바와 같이 오염방지 쉴드 챔버(600)는 이중 층(double layer) 구조를 가질 수 있다. In addition, the anti-fouling shield chamber 600 may be coupled to the wall 110 of the main chamber 100. That is, one side of the hollow member 620 may be coupled to and supported by the wall 110 of the main chamber 100. In addition, the anti-fouling shield chamber 600 may be formed integrally extending from the cathode shield 340. In addition, as illustrated in FIG. 5, the antifouling shield chamber 600 may have a double layer structure.

일례를 들어, 3성분계 금속 산화물 박막을 증착하는 경우로서, 서로 다른 물질로 구성된 3개의 타겟(제1 타겟, 제2 타겟 및 제3 타겟)을 각 스퍼터 건(300)에 장착하여 프리-스퍼터링하는 과정을 설명하면 다음과 같다. For example, in the case of depositing a three-component metal oxide thin film, three targets (first target, second target, and third target) made of different materials are mounted on each sputter gun 300 to pre-sputter. The process is as follows.

먼저, 제1 타겟의 프리-스퍼터링 시, 상대 타겟(제2 타겟 및 제3 타겟)은 각 셔터(520)로 차단한다.  이때, 상대 타겟(제2 타겟 및 제3 타겟)은 각 셔터(520)와 오염방지 쉴드 챔버(600)에 의해 차단되어, 제1 타겟의 증착 물질(오염물질)이 유입되지 않는다.  다음으로, 제2 타겟의 프리-스퍼터링 시에는 제2 타겟에 대응되는 셔터(520)를 열고, 상대 타겟(제1 타겟 및 제3 타겟)에 대응되는 셔터(520)를 닫아 각 오염방지 쉴드 챔버(600)와 차폐 구조를 형성하여 스퍼터링한다.  제3 타겟의 프리-스퍼터링하는 경우도 위와 같다.  따라서 해당 타겟(T)의 프리-스퍼터링 시, 상대 타겟(T)은 오염방지 쉴드 챔버(600)에 의해 차폐되어 오염이 최소화된다. First, during pre-sputtering of the first target, the relative targets (the second target and the third target) are blocked by the shutters 520. In this case, the relative targets (the second target and the third target) are blocked by the shutters 520 and the pollution prevention shield chamber 600, so that the deposition material (pollutant) of the first target does not flow. Next, during pre-sputtering of the second target, the shutter 520 corresponding to the second target is opened, and the shutters 520 corresponding to the relative targets (the first target and the third target) are closed to close each pollution prevention shield chamber. The shielding structure is formed with the 600 and sputtered. The same applies to the pre-sputtering of the third target. Therefore, during pre-sputtering of the target T, the relative target T is shielded by the antifouling shield chamber 600 to minimize contamination.

한편, 상기한 바와 같이, 셔터 조립체(500)는 프리-스퍼터링 시 타겟(T)의 전단부에 위치되는 셔터(520)를 적어도 포함하는데, 이때 상기 셔터(520)는, 본 발명의 바람직한 구현예에 따라서 직선으로 이동되는 것이 좋다.  도 5에는 셔터 조립체(500)의 예시적인 실시예가 도시되어 있다.  Meanwhile, as described above, the shutter assembly 500 includes at least a shutter 520 positioned at the front end portion of the target T during pre-sputtering, wherein the shutter 520 is a preferred embodiment of the present invention. It is good to move in a straight line according to. 5, an exemplary embodiment of a shutter assembly 500 is shown.

상기 셔터 조립체(500)는, 구체적으로 셔터(520)와, 상기 셔터(520)를 직선으로 이동시키는 선형 이동수단(540)을 포함하는 것이 바람직하다.  이때, 상기 셔터(520)는 선형 이동수단(540)에 의해 이동되어 오염방지 쉴드 챔버(600)의 내부를 출입한다.  즉, 셔터(520)는 직선으로 움직여, 오염방지 쉴드 챔버(600)의 출입부(640)를 왕래한다.  Specifically, the shutter assembly 500 preferably includes a shutter 520 and linear moving means 540 for moving the shutter 520 in a straight line. At this time, the shutter 520 is moved by the linear moving means 540 to enter and exit the inside of the pollution prevention shield chamber 600. That is, the shutter 520 moves in a straight line to travel in and out of the entrance 640 of the pollution prevention shield chamber 600.

상기 셔터(520)의 형상은 제한되지 않는다.  셔터(520)는 예를 들어 원반형 또는 다각판형 등의 형상을 가질 수 있다.  셔터(520)는, 바람직하게는 오염방지 쉴드 챔버(600)의 단면 형상과 대응된다.  예를 들어, 오염방지 쉴드 챔버(600), 즉 상기 중공 부재(620)가 원통형인 경우, 셔터(520)는 중공 부재(620)와 대응되는 원반형의 형상을 갖는다.  그리고 셔터(520)는 중공 부재(620)의 내경과 거의 동일하거나 약간 작은 외경을 가질 수 있다.  The shape of the shutter 520 is not limited. The shutter 520 may have, for example, a disk shape or a polygonal plate shape. The shutter 520 preferably corresponds to the cross-sectional shape of the antifouling shield chamber 600. For example, when the antifouling shield chamber 600, that is, the hollow member 620 is cylindrical, the shutter 520 has a disk shape corresponding to the hollow member 620. In addition, the shutter 520 may have an outer diameter that is approximately equal to or slightly smaller than the inner diameter of the hollow member 620.

상기 선형 이동수단(540)은 셔터(520)를 직선으로 움직이게 하는 것이면 제한되지 않는다.  셔터(520)는 선형 이동수단(540)을 통해, 수직 방향(상하 방향)이나 수평 방향(좌우 방향)으로 움직일 수 있으며, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이 바람직하게는 수직 방향(상하 방향)으로 움직인다.  선형 이동수단(540)은, 구체적인 구현예에 따라서 셔터(520)에 결합된 왕복 로드(542), 상기 왕복 로드(542)를 지지하는 지지 부재(544), 및 상기 왕복 로드(542)가 직선으로 움직이게 하는 선형 이동 부재(546)를 포함할 수 있다.  The linear moving means 540 is not limited as long as the linear movement of the shutter 520 is performed. The shutter 520 may move in the vertical direction (up and down direction) or the horizontal direction (left and right direction) through the linear moving means 540, and as shown in FIGS. 2 and 4, preferably in the vertical direction (up and down direction). Move to). The linear movement means 540 has a reciprocating rod 542 coupled to the shutter 520, a support member 544 supporting the reciprocating rod 542, and the reciprocating rod 542 is straight according to a specific embodiment. It may include a linear moving member 546 to move to.

이때, 상기 선형 이동 부재(546)는, 도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만, 일반 기계장치에서 사용되는 것으로서, 상기한 바와 같은 액추에이터(actuator)를 사용할 수 있다.  구체적으로, 선형 이동 부재(546)는 전기, 유압 또는 공압으로 작동되는 액추에이터로서, 전기에 의해 작동되는 전기 모터나, 유압 또는 공압에 의해 작동되는 유/공압 실린더(hydraulic/pneumatic cylinder)로부터 선택될 수 있다.  이러한 액추에이터, 즉 선형 이동 부재(546)의 작동은 제어기에 의해 제어될 수 있다.  도 5는 선형 이동 부재(546)로서 전기 모터를 예시한 것이다. In this case, although the linear moving member 546 is not specifically illustrated in the drawings, the linear moving member 546 is used in a general mechanical apparatus, and may use an actuator as described above. Specifically, the linear moving member 546 is an electric, hydraulic or pneumatically actuated actuator, which may be selected from an electric motor electrically operated or a hydraulic / pneumatic cylinder operated by hydraulic or pneumatically. Can be. The operation of this actuator, ie linear moving member 546, can be controlled by a controller. 5 illustrates an electric motor as the linear moving member 546.

또한, 상기 지지 부재(544)는 왕복 로드(542)를 지지하여, 왕복 로드(542)가 선형 이동 부재(546)의 동력을 전달받아 안정감 있게 움직일 수 있게 하는 것이면 좋다.  상기 지지 부재(544)는, 예를 들어 두 개의 지지판(544a)(544b)과, 상기 두 개의 지지판(544a)(544b)을 결합시키는 하나 이상의 결합 바(544c)를 포함할 수 있다.  그리고 지지판(544a)(544b)에는 왕복 로드(542)가 출입되는 관통공이 형성된 구조를 가질 수 있다.  In addition, the support member 544 may support the reciprocating rod 542 so that the reciprocating rod 542 can be stably moved under the power of the linear moving member 546. The support member 544 may include, for example, two support plates 544a and 544b and one or more coupling bars 544c for coupling the two support plates 544a and 544b. The support plates 544a and 544b may have a structure in which a through hole through which the reciprocating rod 542 enters and exits is formed.

본 발명에 따르면, 셔터(520)가 위와 같이 직선으로 움직이는 구조를 가짐으로 인하여, 셔터 조립체(500)의 체적이 최소화된다.  구체적으로, 도 1에 보인 바와 같이, 종래의 회전식 구조는 챔버(11) 내의 공간을 많이 차지한다.  그러나 도 2에 보인 바와 같이, 본 발명에 따라 셔터(520)가 위와 같이 직선(상하 방향)으로 움직이는 경우, 셔터 조립체(500)가 차지하는 체적이 최소화된다.  이에 따라, 메인 챔버(100) 내의 공간 활용성을 증가시킬 수 있다. According to the present invention, since the shutter 520 has a structure moving in a straight line as described above, the volume of the shutter assembly 500 is minimized. Specifically, as shown in FIG. 1, the conventional rotary structure occupies a lot of space in the chamber 11. However, as shown in FIG. 2, when the shutter 520 moves in a straight line (up and down direction) as described above, the volume occupied by the shutter assembly 500 is minimized. Accordingly, space utilization in the main chamber 100 may be increased.

또한, 프리-스퍼터링 시에는 기판(S)이 오염될 수 있는데, 이를 방지하기 위한 차단막(도시하지 않음)이 설치될 수 있다. 즉, 본 발명에 다른 스퍼터링 장치는 차단막을 더 포함할 수 있다. 상기 차단막은 프리-스퍼터링 시에는 기판(S)의 상부에 위치하여 기판(S) 상에 증착되는 것을 방지(오염 방지)하며, 실질적인 박막을 증착하기 위한 메인 스퍼터링 시에는 기판(S)의 상부에서 제거된다.  이러한 차단막은 회전식 구조에 의해 기판(S)의 상부에 설치 또는 제거될 수 있다. 차단막은, 바람직하게는 상기 셔터 조립체(500)와 같이 직선으로 움직일 수 있는 구조로 구성되어, 프리-스퍼터링 시에는 기판(S)의 상부를 차단하고, 메인 스퍼터링 시에는 기판(S)의 상부에서 제거될 수 있다. In addition, the substrate S may be contaminated during pre-sputtering, and a blocking film (not shown) may be installed to prevent this. That is, another sputtering apparatus according to the present invention may further include a blocking film. The blocking film is positioned on the substrate S during pre-sputtering to prevent deposition on the substrate S (pollution prevention), and at the top of the substrate S during main sputtering for depositing a substantial thin film. Removed. The blocking film may be installed or removed on the substrate S by the rotary structure. The blocking film is preferably configured to move in a straight line like the shutter assembly 500, to block the upper portion of the substrate S during pre-sputtering, and to block the upper portion of the substrate S during the main sputtering. Can be removed.

또한, 바람직한 구현예에 따라서, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 상기 오염방지 쉴드 챔버(600)의 내부에 가스를 주입하는 가스 주입라인(700, gas inlet line)을 더 포함하는 것이 좋다.  가스 주입라인(700)은 복수개로서 오염방지 쉴드 챔버(600)의 개수와 대응된다.  즉, 가스 주입라인(700)은 각 오염방지 쉴드 챔버(600)마다 가스를 주입한다.  In addition, according to a preferred embodiment, the sputtering apparatus according to the present invention may further include a gas inlet line 700 for injecting gas into the pollution prevention shield chamber 600. A plurality of gas injection lines 700 correspond to the number of anti-contamination shield chambers 600. That is, the gas injection line 700 injects gas into each pollution prevention shield chamber 600.

상기 가스 주입라인(700)은 외부로부터 가스를 공급받아 스퍼터링 시, 각 오염방지 쉴드 챔버(600)의 내부에 가스를 주입할 수 있으면 좋다.  가스 주입라인(700)은, 예를 들어 금속재 파이프로 구성될 수 있다.  도 4에 예시한 바와 같이, 가스 주입라인(700)의 끝단은 출입부(640)를 통과하여 타겟(T)의 전방에 위치하여, 오염방지 쉴드 챔버(600)의 내부에 가스를 주입할 수 있다.  이러한 가스 주입라인(700)을 통해 주입되는 가스는 스퍼터링에 사용되는 가스로서, 예를 들어 질소, 산소 및 아르곤 등으로부터 선택된 하나 이상이 될 수 있다.  When the gas injection line 700 is supplied with gas from the outside, the gas injection line 700 may inject gas into each of the pollution prevention shield chambers 600. The gas injection line 700 may be composed of, for example, a metal pipe. As illustrated in FIG. 4, the end of the gas injection line 700 is positioned in front of the target T through the entrance 640 to inject gas into the pollution prevention shield chamber 600. have. The gas injected through the gas injection line 700 is a gas used for sputtering, and may be, for example, one or more selected from nitrogen, oxygen, and argon.

위와 같이, 가스 주입라인(700)을 통해 각 오염방지 쉴드 챔버(600)의 내부에 가스가 주입되는 경우 안정적인 플라즈마가 유도되어 스퍼터링 효율을 증가시킬 수 있다.  즉, 메인 챔버(100)의 유입구(120)를 통해서도 가스가 공급되지만, 가스 주입라인(700)을 통해 각 스퍼터 건(300)에 근접한 거리에서 가스가 공급되어 안정적인 플라즈마가 유도된다.  As described above, when gas is injected into each pollution prevention shield chamber 600 through the gas injection line 700, stable plasma may be induced to increase sputtering efficiency. That is, the gas is also supplied through the inlet 120 of the main chamber 100, but the gas is supplied at a distance close to each sputter gun 300 through the gas injection line 700 to induce stable plasma.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 실질적인 박막을 형성하는 증착 장치로 사용될 수 있음은 물론, 거리 조절수단(400)을 통해 스퍼터 건(300)과 기판(S)의 거리가 조절되어 하나의 기판(S) 상에 여러 조성을 가지는 박막을 형성할 수 있어 조성 탐색 장치로서의 사용이 가능하다.  그리고 간과되는 조성이 없이 거의 모든 조성을 빠른 시간 내에 탐색할 수 있다.  As described above, the sputtering apparatus according to the present invention may be used as a deposition apparatus for forming a substantially thin film, and the distance between the sputter gun 300 and the substrate S is adjusted through the distance adjusting means 400. Since a thin film having various compositions can be formed on one substrate S, it can be used as a composition search device. And almost any composition can be explored quickly without overlooking the composition.

또한, 전술한 바와 같이, 프리-스퍼터링 시 오염방지 쉴드 챔버(600)에 의해 차폐 구조가 형성되어 타겟(T) 간의 상호오염을 최소화할 수 있다.  아울러, 셔터 조립체(500)는 직선으로 움직이는 구조를 가짐으로 인하여 체적이 최소화된다.  종래의 회전식 구조보다 약 70%의 체적을 축소할 수 있다.  이에 따라, 메인 챔버(100) 내의 공간 활용성이 증가되며, 또한 개폐 반복 시 셔터(520)의 각도가 쉽게 변하지 않는 장점이 있다.  부가적으로, 본 발명에 따르면, 가스 주입라인(700)을 통해 각 오염방지 쉴드 챔버(600)의 내부에 가스가 주입되는 경우 안정적인 플라즈마가 유도되어 스퍼터링 효율이 증가된다.
In addition, as described above, a shielding structure is formed by the anti-contamination shield chamber 600 during pre-sputtering, thereby minimizing mutual contamination between the targets T. In addition, since the shutter assembly 500 has a structure moving in a straight line, the volume is minimized. A volume of about 70% can be reduced compared to conventional rotary structures. Accordingly, the space utilization in the main chamber 100 is increased, and there is an advantage that the angle of the shutter 520 does not change easily when repeated opening and closing. In addition, according to the present invention, when a gas is injected into each pollution prevention shield chamber 600 through the gas injection line 700, a stable plasma is induced to increase the sputtering efficiency.

100 : 메인 챔버 200 : 기판 홀더
300 : 스퍼터 건 320 : 캐소드
400 : 거리 조절수단 410 : 연결바
420 : 무빙 부재 430 : 지지체
500 : 셔터 조립체 520 : 셔터
540 : 선형 이동수단 542 : 왕복 로드
544 : 지지 부재 546 : 선형 이동 부재
600 : 오염방지 쉴드 챔버 640 : 출입부
700 : 가스 주입 라인
T : 타겟 S : 기판
100: main chamber 200: substrate holder
300: sputter gun 320: cathode
400: distance control means 410: connection bar
420: moving member 430: support
500: shutter assembly 520: shutter
540: linear movement means 542: reciprocating rod
544: support member 546: linear moving member
600: pollution prevention shield chamber 640: entrance
700: gas injection line
T: Target S: Substrate

Claims (4)

메인 챔버(100);
상기 메인 챔버(100)의 내부에 설치되고, 기판(S)이 고정되는 기판 홀더(200);
상기 메인 챔버(100)의 내부에 설치되고, 타겟(T)이 장착되는 복수의 스퍼터 건(300);
상기 메인 챔버(100)의 내부에 설치되고, 프리-스퍼터링 시 타겟(T)의 오염을 방지하는 셔터(520)를 포함하는 셔터 조립체(500);
상기 스퍼터 건(300)과 기판(S)의 거리 조절이 가능하도록, 상기 스퍼터 건(300)을 이동시키는 거리 조절수단(400); 및
상기 스퍼터 건(300)의 전단부에 설치된 오염방지 쉴드 챔버(600)를 포함하되,
상기 스퍼터 건(300)은, 상기 타겟(T)이 장착되는 캐소드(320)와; 상기 캐소드(320)의 주위에 형성된 캐소드 쉴드(340)를 포함하며,
상기 오염방지 쉴드 챔버(600)는, 상기 스퍼터 건(300)의 전단부에 설치되고, 상기 스퍼터 건(300)의 전단부와 셔터 조립체(500)의 셔터(520)를 내장시키는 중공 부재(620)와; 상기 중공 부재(620)에 형성되고, 상기 셔터(520)가 출입되는 출입부(640)를 포함하며,
상기 셔터 조립체(500)는, 상기 출입부(640)를 통해 오염방지 쉴드 챔버(600)의 내부를 출입하는 셔터(520)와; 상기 셔터(520)를 직선으로 이동시키는 선형 이동수단(540)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
Main chamber 100;
A substrate holder 200 installed in the main chamber 100 and having a substrate S fixed thereto;
A plurality of sputter guns 300 installed inside the main chamber 100 and mounted with a target T;
A shutter assembly (500) installed in the main chamber (100) and including a shutter (520) for preventing contamination of the target (T) during pre-sputtering;
Distance adjusting means (400) for moving the sputter gun (300) to enable distance adjustment of the sputter gun (300) and the substrate (S); And
Including a pollution prevention shield chamber 600 installed at the front end of the sputter gun 300,
The sputter gun 300 includes a cathode 320 on which the target T is mounted; A cathode shield 340 formed around the cathode 320,
The pollution prevention shield chamber 600 is installed at the front end of the sputter gun 300, the hollow member 620 to accommodate the front end of the sputter gun 300 and the shutter 520 of the shutter assembly 500. )Wow; Is formed in the hollow member 620, and includes an entrance portion 640, the shutter 520 is entered and exited,
The shutter assembly 500 includes: a shutter 520 for entering and exiting the inside of the anti-fouling shield chamber 600 through the entrance 640; And a linear moving means (540) for moving the shutter (520) in a straight line.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 선형 이동수단(540)은,
상기 셔터(520)에 결합된 왕복 로드(542);
상기 왕복 로드(542)를 지지하는 지지 부재(544); 및
상기 왕복 로드(542)가 직선으로 움직이게 하는 선형 이동 부재(546)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
The method of claim 1,
The linear movement means 540,
A reciprocating rod 542 coupled to the shutter 520;
A support member 544 for supporting the reciprocating rod 542; And
And a linear moving member (546) to cause the reciprocating rod (542) to move in a straight line.
제1항에 있어서,
상기 스퍼터링 장치는, 상기 오염방지 쉴드 챔버(600)의 내부에 가스를 주입하는 가스 주입라인(700)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
The method of claim 1,
The sputtering apparatus, the sputtering apparatus further comprises a gas injection line (700) for injecting gas into the pollution prevention shield chamber (600).
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