KR101263336B1 - 스퍼터 장치 - Google Patents

Abstract

스퍼터 장치가 개시된다. 본 발명의 스퍼터 장치는, 기판에 대한 증착 공정이 진행되며, 내부에 복수의 타겟이 배치되는 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버 내에서 상기 복수의 타겟을 지지 가능하게 마련되되, 상기 공정 챔버에 일체로 탈착 가능하게 결합되는 적어도 하나의 타겟지지조립체를 포함한다.

Description

스퍼터 장치{SPUTTERING APPARATUS}

본 발명은, 스퍼터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 증착 공정을 중단하고 타겟을 포함한 부품을 개별로 메인터넌스(maintenance) 시 발생 되는 다양한 공정상 로스(loss)를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 스퍼터 장치에 관한 것이다.

일반적으로 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 평판디스플레이나 반도체는 박막 증착(Thin film Deposition), 식각(Etching) 등의 다양한 공정을 거쳐 제품으로 출시된다.

다양한 공정 중에서 특히 박막 증착 공정은, 박막 증착의 원리에 따라 크게 두 가지로 나뉜다. 하나는 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)이고, 다른 하나는 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD)이다.

화학적 기상 증착(CVD)은, 증착하고자 하는 박막 성분을 외부의 고주파 전원에 의해 플라즈마(Plasma)화 되어 높은 에너지를 갖는 전구체 형태로 기판상으로 이동시켜 화학 반응에 의하여 기판의 표면에 박막이 증착되도록 하는 방식이다.

이에 반해, 물리적 기상 증착(PVD)은, 진공상태에서 저항 열이나 전자 빔, 레이저 빔, 또는 플라즈마를 이용하여 타겟(target)으로부터 튀어나오는 타겟 원자가 그대로 기판상에 증착되도록 하는 방식이다.

물리적 기상 증착 중 대표적인 방식인 스퍼터링(sputtering) 방식은, 진공 챔버 내에 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체를 넣고 캐소드(cathode)에 전압을 가하면 캐소드로부터 방출된 전자들이 아르곤 기체 원자와 충돌하여 아르곤을 이온화시키며, 이온화된 아르곤으로부터 에너지가 방출되고 이온과 전자가 공전하는 플라즈마(plasma) 상태가 되며, 이 상태에서 아르곤의 양이온(Ar+)이 캐소드 쪽으로 가속되어 타겟의 표면과 충돌하면서 중성의 타겟 원자들이 튀어나와 기판에 박막을 형성시키는 방식이다.

물리적 기상 증착에는 이러한 스퍼터(Sputter) 방식 외에도 이-빔(E-Beam), 이베퍼레이션(Evaporation), 서멀 이베퍼레이션(Thermal Evaporation) 등의 방식이 있지만, 이하에서는 스퍼터링 방식의 스퍼터링 장치를 물리적 기상 증착 장치라 하기로 한다.

종래의 스퍼터 장치는 스퍼터 방식의 공정이 진행되는 공정 챔버와, 공정 챔버 내에서 증착 위치에 놓인 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스로서의 타겟을 구비한다.

종래의 일반적인 박막 증착용 스퍼터 장치는 평면형 또는 원통형 캐소드를 사용하며, 특히 원통형 캐소드는 다면 증착 시 효율성을 높일 수 있는 이점이 있다. 하지만, 다수의 타겟 교체 시 타겟 교체뿐만 아니라 캐소드에 부가되는 파워 또는 냉각수 공급 장치의 제거 등 많은 시간과 인력이 소요된다.

특히, 대면적용 스퍼터 장치에서는 대형 타겟 및 주변 부품이 중량물로 이루어져 있고, 이와 같은 중량물들을 개별로 메인터넌스(maintenance) 시 많은 횟수의 부품들 탈착 과정에서 사고가 발생할 수 있을 뿐 아니라 많은 인력과 시간이 소요되어 생산성 저하의 원인이 되어 이에 대한 대책이 요구된다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스퍼터 장치의 메인터넌스 시의 가장 큰 문제점인 많은 횟수의 부품들 이동에 따른 안전 사고의 발생 및 생산성의 저하를 해결할 수 있는 스퍼터 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 대한 증착 공정이 진행되며, 내부에 복수의 타겟이 배치되는 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버 내에서 상기 복수의 타겟을 지지 가능하게 마련되되, 상기 공정 챔버에 일체로 탈착 가능하게 결합되는 적어도 하나의 타겟지지조립체를 포함하는 스퍼터 장치가 제공될 수 있다.

상기 공정 챔버는, 챔버 본체; 및 상기 챔버 본체의 양측에 결합되는 한 쌍의 도어를 포함할 수 있다.

상기 타겟지지조립체는 상기 도어에 결합되어 상기 도어의 개폐 시 상기 도어와 함께 이동될 수 있다.

상기 적어도 하나의 타겟지지조립체는 하나의 타겟지지조립체에서 상기 복수의 타겟을 탈착시킬 때 다른 하나의 타겟지지조립체에서 상기 복수의 타겟을 부착시킬 수 있도록 상기 한 쌍의 도어에 각각 결합 되는 한 쌍의 타겟지지조립체일 수 있다.

상기 타겟지지조립체는, 조립체 본체; 및 상기 복수의 타겟을 상대 회전가능하게 지지하며, 상기 조립체 본체에 탈착 가능하게 마련되는 타겟지지부를 포함할 수 있다.

상기 타겟지지조립체는, 상기 타겟지지부에 탈착 가능하게 결합되는 비성막용 쉴드(shield)를 더 포함할 수 있다.

상기 타겟지지조립체는, 상기 조립체 본체에 결합되는 히터를 더 포함할 수 있다.

상기 도어에 마련되어 상기 타겟지지조립체를 상기 공정 챔버의 내부에서 승강시키는 타겟지지조립체 승강구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 도어에 마련되는 구동모터; 및 상기 구동모터의 동력을 전달받아 상기 타겟지지조립체를 승강시키는 볼스크류를 포함할 수 있다.

상기 도어의 내측에는 상기 타겟지지조립체의 승강 시 상기 타겟지지조립체를 가이드 하며, 상기 타겟지지조립체의 승강 높이를 제한하는 가이드 스토퍼가 적어도 하나 마련될 수 있다.

상기 공정 챔버의 일측에 마련되며, 상기 공정 챔버의 내부에 위치되어 상기 복수의 타겟을 가이드 하는 가이드 헤드가 구비된 타겟회전지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 타겟과 통전 되도록 상기 공정 챔버의 하측에 마련되어 상기 복수의 타겟이 음극을 형성하도록 하는 캐소드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 박막 증착용 스퍼터 장치의 가장 큰 문제점인 많은 횟수의 중량물 탈착 과정에서 발생 되는 안전 사고의 발생 및 인력과 시간이 낭비되는 문제를 해결함으로써 작업의 안전성 확보 및 생산성을 향상시킬 수 있는 스퍼터 장치를 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스퍼터 장치의 개략적인 측단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 스퍼터 장치의 확대 평단면도이다.
도 4는 복수의 타겟이 모듈화된 타겟지지모듈이 타겟지지조립체에서 분해된 상태를 도시한 개략적인 도면이다.
도 5는 타겟지지조립체 승강구동부의 구동에 의해서 타겟지지조립체 승강구동부가 구동되어 복수의 타켓이 캐소드와 통전 되는 상태를 도시한 도면이다.
도 6과 도 7은 하나의 타겟지지조립체에서 복수의 타겟을 분리하고 다른 하나의 타겟지지조립체에는 복수의 타겟이 부착된 상태를 도시하는 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스퍼터 장치의 개략적인 측단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 스퍼터 장치의 확대 평단면도이고, 도 4는 복수의 타겟이 모듈화된 타겟지지모듈이 타겟지지조립체에서 분해된 상태를 도시한 개략적인 도면이고, 도 5는 타겟지지조립체 승강구동부의 구동에 의해서 타겟지지조립체 승강구동부가 구동되어 복수의 타켓이 캐소드와 통전 되는 상태를 도시한 도면이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 스퍼터 장치(1)는, 기판(G)에 대한 증착 공정이 진행되며 내부에 복수의 타겟(T)이 마련되는 공정 챔버(100)와, 공정 챔버(100) 내에서 복수의 타겟(T)을 지지 가능하게 마련되되 공정 챔버(100)에 일체로 탈착 가능하게 결합되는 타겟지지조립체(200)와, 타겟지지조립체(200)를 공정 챔버(100)의 내부에서 승강시키는 타겟지지조립체 승강구동부(300)를 구비한다.

공정 챔버(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버 본체(110)와, 챔버 본체(110)의 양측에 개폐 가능하도록 결합 되는 한 쌍의 도어(120)를 포함한다. 그리고, 증착 공정 시 공정 챔버(100)의 내부는 밀폐되고 고진공 상태를 유지한다. 이를 위해 공진 챔버의 일측에는 게이트 밸브(미도시)가 마련되고, 게이트 밸브의 영역에는 진공 펌프(미도시)가 마련된다. 게이트 밸브가 개방된 상태에서 진공 펌프로부터의 진공압이 발생 되면 공정 챔버(100)의 내부는 고진공 상태를 유지할 수 있다.

공정 챔버(100)의 챔버 본체(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 건물의 바닥에 마련되는 베이스 프레임(111)과, 베이스 프레임(111)의 상측에 마련되는 챔버 바디(112)를 포함한다.

공정 챔버(100)의 베이스 프레임(111) 상측에는, 베이스 프레임(111)에 설치되는 구동모터(미도시)에 연결되어 도 1을 기준으로 좌우로 슬라이딩 이동되는 무빙블록(MB)이 마련된다. 이 무빙블록(MB)에는 한 쌍의 도어(120)를 가이드 하는 도어 가이드(121)의 하측이 결합되고, 구동모터(미도시)의 구동에 의해서 무빙블록(MB)이 이동되면 한 쌍의 도어(120)도 함께 이동되어 챔버 본체(110)가 개폐된다.

공정 챔버(100)의 챔버 바디(112) 내측에는, 기판(G)을 지지한 상태에서 공정 챔버(100)에 출입 가능하게 마련되는 캐리어(C)의 구동(혹은 이동)을 위해서, 도 1에 도시된 바와 같이, 구동롤러(112a)와 가이드(112b)가 마련된다. 구동롤러(112a)는 도면상 공정 챔버(100) 내의 하부 영역에 배치되며 캐리어(C)의 하부 영역에 접촉되어 캐리어(C)를 구동시키는 역할을 하고, 가이드(112b)는 캐리어(C)를 사이에 두고 구동롤러(112a)의 대향측에 배치되어 캐리어(C)의 구동을 가이드 한다. 이때, 가이드(112b)는 자석일 수 있다.

한편, 구동롤러(112a)와 가이드(112b)는 후술할 타겟지지조립체(200)의 인입 및 인출 시 그 인입 및 인출 경로를 간섭하지 않도록 챔버 바디(112)에 단속적으로 마련된다.

공정 챔버(100)의 한 쌍의 도어(120)의 도어(120) 각 내측 천정과 바닥에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 가이드 스토퍼(122)가 하방 및 상방으로 돌출되어 마련된다. 복수의 가이드 스토퍼(122)는 타겟지지조립체(200)의 상승 및 하강(승강) 시 타겟지지조립체(200)를 가이드 하고, 후술할 스크류 너트 부재(211)의 이동을 제한함으로써 타겟지지조립체(200)의 최대 승강 높이를 제한하여 복수의 타겟(T)과 캐소드(500)를 포함한 부품과의 충돌을 방지하는 역할을 한다.

타겟지지조립체(200)는 자세히 후술하겠지만, 본 실시 예에서 타겟지지부(220), 비성막용 쉴드(230), 히터(240) 등을 포함하는데, 이러한 타겟지지조립체(200)는 공정 챔버(100)로부터 일체로 탈착 가능하게 공정 챔버(100)에 결합되어 있다.

따라서, 메인터넌스 작업시 타겟지지조립체(200)를 일체로 공정 챔버(100)로부터 탈착할 수 있어 메인터넌스 작업의 안정성 확보 및 생산성을 향상시킬 수 있게 된다. 이러한 타겟지지조립체(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 도어(120)의 양측에 각각 결합 되어 도어(120)의 개폐 시 도어(120)와 함께 이동된다.

도어(120)와 타겟지지조립체(200)를 챔버 본체(110)의 양측이 아닌 일측에만 마련할 수 있을 것이나 본 실시 예에서는 타겟지지조립체(200)가 도어(120)의 양측에 각각 결합된다.

그리고, 이와 같이 타겟지지조립체(200)를 도어(120)의 양측에 각각 결합시키면 일측 도어(120)에서는 기 사용된 복수의 타겟(T)을 분리하고, 타측 도어(120)에서는 새로운 복수의 타겟을 장착할 수 있으므로 종래에 비해서 작업 시간이 줄어들어 작업 효율이 향상되는 이점이 있다.

이제 타겟지지조립체(200)에 대하여 상세히 설명하면, 타겟지지조립체(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 도어(120)에 승강 가능하도록 각각 마련되는 조립체 본체(210)와, 조립체 본체(210)에 탈착 가능하도록 마련되어 복수의 타겟(T)을 지지하는 타겟지지부(220)와, 타겟지지부(220)에 결합 되어 기판(G)의 테두리 부분에 증착막이 형성되는 것을 저지하는 비성막용 쉴드(230, shield)와, 조립체 본체(210)에 결합 되는 히터(240)를 포함한다.

타겟지지조립체(200)의 조립체 본체(210)는, 단면 형상이 'ㄷ' 형상으로 형성될 수 있고, 조립체 본체(210)의 일측 즉 도어(120) 방향에는 한 쌍의 스크류 너트 부재(211)가 이격 마련된다. 이 스크류 너트 부재(211)는 후술할 타겟지지조립체 승강구동부(300)의 볼스크류(320)에 연결되어 타겟지지조립체(200)가 공정 챔버(100) 내에서 승강 되도록 하는 역할을 한다.

타겟지지조립체(200)의 타겟지지부(220)는, 복수의 타겟(T)을 회전 가능하도록 지지하는 것으로서, 조립체 본체(210)의 타측에 탈착 가능하도록 마련되며 단면 형상이 'ㄴ' 형상으로 형성되는 지지부몸체(221)와, 지지부몸체(221)의 일단부에서 공정 챔버(100)의 중앙 영역으로 수평 연장 형성되며 일단부에 복수의 타겟(T)이 회전 가능하도록 지지되는 지지부(222)를 포함한다.

도 1에는 한 쌍의 타겟지지조립체(200) 중 하나의 타겟지지조립체(200)에만 타겟지지부(220)가 마련되어 있는데, 이는 기 사용된 복수의 타겟(T)을 교체하는 과정에서 기 사용된 복수의 타겟(T)과 함께 타겟지지부(220)가 분리되었기 때문이다. 이와 같이, 본 실시 예에서 타겟지지부(220)는 복수의 타겟(T)과 일체로 조립체 본체(210)에서 분리되어 교체될 수 있다.

한편, 본 실시 예에서 복수의 타겟(T)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 타겟지지모듈(M)에 모듈화되어서 타겟지지부(220)와 별도로 교체될 수 있다. 일예로, 비성막용 쉴드(230)와 같은 부품을 같이 교체할 필요가 없는 작업 환경에서는 조립체 본체(210)에서 타겟지지부(220)를 분리하지 않고 복수의 타겟(T)이 모듈화된 타겟지지모듈(M)을 타겟지지부(220)에서 분리하여 타겟지지모듈(M) 만을 교체할 수 있다.

이를 위해 타겟지지부(220)의 지지부(222) 일측에는 지지부(222)의 가로 길이 방향으로 타겟지지모듈(M)이 수용될 수 있는 슬롯(222a, slot)이 형성되고, 이 슬롯(222a)에는 타겟지지모듈(M)이 삽입되며, 삽입된 타겟지지모듈(M)은 지지부(222)에 볼트, 클램핑 등의 방식으로 결합 된다. 또한, 지지부(222)에는 복수의 타겟(T)의 상단부 및 하단부가 돌출되도록 타겟홈(222b)이 복수의 타겟(T)과 대응되도록 복수개 형성된다.

덧붙여, 타겟지지모듈(M)은 직육면체 형상으로 형성될 수 있고, 복수의 타겟(T)과 타겟지지모듈(M)이 접하는 부분에는 복수의 타겟(T)의 원활한 회전을 위해서 베어링(B)이 마련된다.

타겟지지조립체(200)의 비성막용 쉴드(230)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 타겟지지부(220)에 탈착 가능하도록 결합 되어 기판(G)의 테두리 부분에 증착막이 형성되는 것을 저지하는 역할을 한다.

본 실시 예에서 비성막용 쉴드(230)는 타겟지지부(220)에 결합되기 때문에 복수의 타겟(T)을 교체할 때 비성막용 쉴드(230)의 상태를 함께 체크 할 수 있고, 비성막용 쉴드(230)에 일정 두께 이상의 박막이 형성되면 복수의 타겟(T)의 교체 시에 함께 교체할 수 있다.

이러한 비성막용 쉴드(230)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 타겟지지부(220)에 탈착 가능하게 결합되는 결합바디(231)와, 결합바디(231)에 연결되고 일단부가 기판(G)의 테두리 영역에 배치되는 쉴드부재(232)를 구비한다. 타겟지지부(220)에 대한 결합바디(231)의 결합 방식은 볼트, 걸쇠 등의 다양한 방식이 될 수 있다.

타겟지지조립체(200)의 히터(240)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 조립체 본체(210)에 마련되므로 복수의 타겟(T)의 교체 시에 그 상태를 점검할 수 있고, 교체가 필요한 경우 복수의 타겟(T)의 교체 시에 함께 교체할 수 있다.

타겟지지조립체 승강구동부(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(100)에 한 쌍이 이격 마련되어 타겟지지조립체(200)를 승강시켜 복수의 타겟(T)의 교체 시 복수의 타겟(T)의 높이 조절, 복수의 타겟(T)과 후술할 캐소드(500)를 접촉시켜 전기적으로 연결시키는 역할을 한다.

타겟지지조립체 승강구동부(300)는 한 쌍의 도어(120)의 천정 외측에 마련되는 구동모터(310)와, 구동모터(310)의 동력을 전달받아 타겟지지조립체(200)를 승강시키는 볼스크류(320)를 구비한다. 볼스크류(320)의 외주면에는 수나사산이 형성되어 있고, 볼스크류(320)가 관통되는 타겟지지조립체(200)의 스크류 너트 부재(211)에는 수나사산에 대응되는 나사산이 형성되어 있으므로 볼스크류(320)가 회전되면 나사산의 맞물림 회전에 의해서 타겟지지조립체(200)는 승강 된다.

한편, 타겟지지조립체 승강구동부(300)는 한 쌍의 도어(120)의 내측 바닥에 각각 마련되어 볼스크류(320)의 하단부를 회전지지하는 볼스크류 지지대(330)를 더 포함한다.

본 실시 예에서 복수의 타겟(T)은 다양한 형태와 무게를 가질 수 있다. 즉, 복수의 타겟(T)은 상단부가 개방된 형태일 수도 있고, 중량물일 수도 있다. 복수의 타겟(T)의 상단부가 개방된 형태일 경우 타겟(T)의 내부에 흐르는 냉각수와 같은 액체가 증착 공정 중 타겟(T)의 외부로 노출될 수 있고, 복수의 타겟(T)이 중량물일 경우 그 상단부가 일탈 될 수 있고 회전이 균일하게 이루어지지 못할 수 있다.

이러한 문제점을 보완하기 위해 본 실시 예에서는 공정 챔버(100)에 마련되는 타겟회전지지부(400)를 더 포함한다.

타겟회전지지부(400)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버 본체(110)의 상측에 마련되며 챔버 본체(110)의 내부로 관통되는 로드(411)를 갖는 회전지지부 구동모터(410)와, 회전지지부 구동모터(410)의 로드(411) 일단부에 결합 되어 타겟(T)의 상단면을 밀폐 및 가이드 하는 가이드 헤드(420)와, 챔버 본체(110)의 상측에 마련되어 회전지지부 구동모터(410)의 진동을 상쇄시키는 스프링과 같은 댐핑부재(430)를 포함한다.

타겟회전지지부(400)의 로드(411)는 회전지지부 구동모터(410)의 구동에 의해서 도 1을 기준으로 상하로 이동되므로 로드(411)에 고정된 가이드 헤드(420)도 챔버 본체(110)의 내부에서 상하로 이동된다. 한편 복수의 타겟(T)과 마주보는 가이드 헤드(420)의 하단부에는 상단부가 개방된 복수의 타겟(T)에 수용된 냉각수와 같은 액체를 밀폐하기 위해서 가이드 헤드(420)보다 더 작은 직경을 가지며 상단부가 개방된 타겟(T)에 끼워 맞춤 결합 되는 헤드플랜지부(421)가 형성된다. 이 헤드플랜지부(421)에는 가이드 헤드(420)가 상단부가 개방된 타겟(T)에 삽입될 때 삽입 깊이가 제한되도록 단턱(421a)이 형성될 수 있다.

타겟회전지지부(400)의 헤드플랜지부(421)는 상단부가 개방된 복수의 타겟(T)을 밀폐할 뿐 아니라 그 평편한 형상적 특징으로 인해 복수의 타겟(T)의 상단부가 밀폐된 경우 복수의 타겟(T)을 가이드 할 수도 있다.

본 실시 예에서 복수의 타겟(T)은 작업의 안정성과 효율을 위해서 종래와 다른 구조로 설계되므로 이에 대응되게 복수의 타겟(T)과 통전되는 캐소도(500)도 종래와 다른 배치구조를 갖는다.

종래 기술의 일 실시 예에서 캐소드(500)는 타겟의 내측에 마련되므로, 타겟을 교체하기 위해서는 캐소드는 물론 캐소드에 전원을 연결하는 부재(미도시), 냉각수 공급장치(미도시) 등을 일일이 제거해야되고 이로 인해 많은 인력과 시간이 소요된다. 특히, 대면적용 스파터링 장치에서는 타겟을 포함한 부품들이 대형화되므로 부품들의 탈착 과정에서 안전 사고도 발생 될 수 있다.

이를 방지하기 위해 본 실시 예에서 캐소드(500)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 타겟(T)이 결합될 수 있도록 챔버 본체(110)의 하측에 마련되고, 캐소드(500)에 전원을 연결하는 부재(미도시), 냉각수 공급장치(미도시) 등도 복수의 타겟(T)과 연결될 수 있도록 마련된다.

본 실시 예에서 캐소드(500)는 회전형 캐소드를 사용하고, 캐소드(500)의 상단면에는 복수의 타겟(T)의 하측에 끼워 맞춤 결합 되는 캐소드 플랜지부(510)가 형성된다.

한편, 본 실시 예에서 타겟회전지지부(400)는 챔버 본체(110)의 상측에 마련되고 캐소드(500)는 챔버 본체(110)의 하측에 마련되었지만, 이와 반대로 챔버 본체(110)에 마련될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 스퍼터 장치의 동작과 그에 따른 작용에 대해 도 6과 도 7을 주로 참고하여 설명하면 다음과 같다.

공정 챔버(100)의 외측에서 기판(G)을 실은 캐리어(C)가 공정 챔버(100)로 유입되어 기판(G)이 증착 위치에 배치된다. 이때, 비성막용 쉴드(230)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 이미 기판(G)의 테두리 영역을 가린 상태이다.

기판(G)이 정위치에 배치되면 히터(240)에 의해 기판(G)이 가열된다. 그리고 이와 동시 또는 전후에 공정 챔버(100) 내로 예컨대 아르곤(Ar) 가스가 충진 되며, 공정 챔버(100)는 그 내부가 밀폐되면서 고진공을 유지한다.

증착 공정의 진행을 위한 준비가 완료되어 전원(미도시)으로부터 복수의 타겟(T) 쪽에 음극 전압이 가해지면, 타겟(T)으로부터 방출된 전자들이 아르곤(Ar) 가스와 충돌하여 아르곤(Ar) 가스가 이온화된다.

이온화된 아르곤(Ar) 가스는 전위차에 의해 타겟(T) 방향으로 가속되어 타겟(T)의 표면과 충돌하게 되고, 이때 타겟 원자, 즉 증착 물질이 타겟(T)으로부터 발생 되어 기판(G)의 증착면에 떨어지면서 기판(G)의 증착 공정이 진행된다.

증착 공정이 완료되면, 공정 챔버(100) 내의 진공이 해제되고 출구가 열리면서 출구를 통해 기판(G)이 캐리어(C)와 함께 인출되며, 새로운 기판(G)이 인입되어 전술한 과정을 반복한다.

이러한 증착 공정이 반복되는 가운데 복수의 타겟(T)을 포함한 부품들을 교체할 필요가 있는 경우 도어(120)를 개폐하여 복수의 타겟(T)을 포함한 부품들을 안전하고 효율적으로 교체 및 수리할 수 있다.

복수의 타겟(T)을 포함한 부품들의 교체는 도어(120)의 개폐에 의해서 이루어지고, 도어(120)는 제어부(미도시)에서 신호를 받아 전술한 바와 같이 무빙블록(MB)에 의해서 자동으로 개폐된다.

도어(120)가 개폐되면 도어(120)에 승강 가능하도록 결합된 타겟지지조립체(200)가 도 6의 좌측과 같이 도어(120)와 같이 이동된다. 도 6의 좌측 그림은 기 사용된 복수의 타겟(T)이 타겟지지조립체(200)에서 분리되는 상태를 도시한 것이고, 우측 그림은 새로운 복수의 타겟(T)과 비성막용 쉴드(230)가 타겟지지조립체(200)에 장착되어 증착 준비를 마친 상태를 도시한 것으로서, 복수의 타겟(T)을 포함한 부품들을 교체 시 우측의 타겟지지조립체(200)도 도어(120)와 같이 이동된다.

복수의 타겟(T)을 포함한 부품들을 교체 시 한 쌍의 타겟지지조립체(200)가 도어(120)의 양측에 각각 마련되어 있으므로 일측 도어(120)에서는 기 사용된 복수의 타겟(T)을 분리하고, 타측 도어(120)에서는 새로운 복수의 타겟(T)을 장착할 수 있으므로 종래에 비해서 작업 시간이 줄어들어 작업 효율이 향상되는 이점이 있다.

또한, 비성막용 쉴드(230)가 복수의 타겟(T)과 함께 타겟지지조립체(200)에 마련되어 있으므로 복수의 타겟(T) 및 비성막용 쉴드(230)와 같은 부품들을 한꺼번에 이동 및 탈부착할 수 있어 많은 횟수의 부품들 이동에 따른 안전 사고의 방지할 수 있고 인력 및 시간 낭비를 줄일 수 있다.

나아가, 타겟지지조립체(200)에 복수의 타겟(T)을 장착한 후 타겟지지조립체 승강구동부(300)에 의해서 복수의 타겟(T)이 캐소드(500)와 안전하게 탈부착 되므로 개별 탈부착시 실수로 인해 발생 되는 타겟(T)의 손상을 최소화할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 스퍼터 장치 100 : 공정 챔버
110 : 챔버 본체 120 : 도어
200 : 타겟지지조립체 210 : 조립체 본체
220 : 타겟지지부 230 : 비성막용 쉴드
240 : 히터 300 : 타겟지지조립체 승강구동부
310 : 구동모터 320 : 볼스크류
330 : 볼스크류 지지대 400 : 타겟회전지지부
410 : 회전지지부 구동모터 420 : 가이드 헤드
430 : 댐핑부재 500 : 캐소드

Claims (12)

1. 기판에 대한 증착 공정이 진행되며, 내부에 복수의 타겟이 배치되는 챔버 본체와 상기 챔버 본체의 양측에 결합되는 한 쌍의 도어를 포함하는 공정 챔버;
   상기 공정 챔버 내에서 상기 복수의 타겟을 지지 가능하게 마련되되, 상기 공정 챔버에 일체로 탈착 가능하게 결합되는 적어도 하나의 타겟지지조립체; 및
   상기 도어에 마련되어 상기 타겟지지조립체를 상기 공정 챔버의 내부에서 승강시키는 타겟지지조립체 승강구동부를 포함하는 스퍼터 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 타겟지지조립체는 상기 도어에 결합되어 상기 도어의 개폐 시 상기 도어와 함께 이동되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 타겟지지조립체는 하나의 타겟지지조립체에서 상기 복수의 타겟을 탈착시킬 때 다른 하나의 타겟지지조립체에서 상기 복수의 타겟을 부착시킬 수 있도록 상기 한 쌍의 도어에 각각 결합 되는 한 쌍의 타겟지지조립체인 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 타겟지지조립체는,
   상기 도어에 마련되는 조립체 본체; 및
   상기 복수의 타겟을 상대 회전가능하게 지지하며, 상기 조립체 본체에 탈착 가능하게 마련되는 타겟지지부를 포함하는 스퍼터 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 타겟지지조립체는,
   상기 타겟지지부에 탈착 가능하게 결합되는 비성막용 쉴드(shield)를 더 포함하는 스퍼터 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 타겟지지조립체는,
   상기 조립체 본체에 결합되는 히터를 더 포함하는 스퍼터 장치.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 타겟지지조립체 승강구동부는,
   상기 도어에 마련되는 구동모터; 및
   상기 구동모터의 동력을 전달받아 상기 타겟지지조립체를 승강시키는 볼스크류를 포함하는 스퍼터 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 도어의 내측에는 상기 타겟지지조립체의 승강 시 상기 타겟지지조립체를 가이드 하며, 상기 타겟지지조립체의 승강 높이를 제한하는 가이드 스토퍼가 적어도 하나 마련되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 공정 챔버의 일측에 마련되며, 상기 공정 챔버의 내부에 위치되어 상기 복수의 타겟을 가이드 하는 가이드 헤드가 구비된 타겟회전지지부를 더 포함하는 스퍼터 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 타겟과 통전 되도록 상기 공정 챔버의 일측에 마련되어 상기 복수의 타겟이 음극을 형성하도록 하는 캐소드를 더 포함하는 스퍼터 장치.

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