KR101341426B1

KR101341426B1 - 스퍼터 장치

Info

Publication number: KR101341426B1
Application number: KR1020110130173A
Authority: KR
Inventors: 김영민; 이춘수; 정홍기; 최고봉
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-12-13
Also published as: KR20130063680A

Abstract

스퍼터 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 기판에 대한 증착공간을 형성하는 챔버; 챔버 내부에 회전가능하게 마련되되, 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟을 구비한 회전형 캐소드; 및 타겟의 외주면에 접촉되어 타겟을 냉각하는 냉각유닛을 포함한다. 그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 기판에 대한 증착공간을 형성하는 챔버; 챔버 내부에 회전가능하게 마련되되, 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟을 구비한 회전형 캐소드; 및 상기 타겟으로부터 이격되도록 상기 타겟의 외부에 설치되되, 타겟을 냉각하는 냉각유닛을 포함한다.

Description

스퍼터 장치{APPARATUS TO SPUTTER}

본 발명은, 스퍼터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 타켓 표면의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 스퍼터 장치에 관한 것이다.

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

다양한 공정 중에서 특히 박막 증착 공정은, 증착의 중요한 원칙에 따라 크게 두 가지로 나뉜다.

하나는 화학적 기상 증착(Chemical Vapor deposition, CVD)이고, 다른 하나는 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD)이며, 이들은 현재 공정의 특성에 맞게 널리 사용되고 있다.

화학적 기상 증착은, 외부의 고주파 전원에 의해 플라즈마(Plasma)화 되어 높은 에너지를 갖는 실리콘계 화합물 이온(ion)이 전극을 통해 샤워헤드로부터 분출되어 기판 상에 증착되도록 하는 방식이다.

이에 반해, 스퍼터 장치로 대변될 수 있는 물리적 기상 증착은, 플라즈마 내의 이온에 충분한 에너지를 걸어주어 타겟에 충돌되도록 한 후에 타겟으로부터 튀어나오는, 즉 스퍼터되는 타겟 원자가 기판 상에 증착되도록 하는 방식이다.

물론, 물리적 기상 증착에는 전술한 스퍼터(Sputter) 방식 외에도 이-빔(E-Beam), 이베퍼레이션(Evaporation), 서멀 이베퍼레이션(Thermal Evaporation) 등의 방식이 있기는 하지만, 이하에서는 스퍼터링 방식의 스퍼터 장치를 물리적 기상 증착이라 하기로 한다.

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

타겟은 챔버 내부에 마련된 캐소드에 연결되는데, 외부로부터 공급되는 파워에 의해 캐소드가 음전압이 되면 캐소드에 연결된 타겟이 스퍼터링(Sputtering)되며 기판 상에 박막 증착이 이루어진다.

종래 스퍼터 장치의 캐소드는 평면 형태의 캐소드가 주를 이루었으나, 최근에 들어서는 캐소드가 회전축을 기준으로 360° 회전 가능한 회전형 캐소드가 개발되어 회전 캐소드의 사용이 점차 증가하고 있다.

타겟을 스퍼터링(Sputtering)하기 위해 캐소드가 음전압이 되려면 파워공급부를 통해 캐소드로 파워가 공급되어야 한다. 따라서 캐소드와 파워공급부는 전기적으로 연결되어야 한다.

한편, 종래의 스퍼터 장치에서 사용되는 저용융점 타겟(예를들어 인듐, 은 등)은 높은 증착률을 가질 수 있음에도 불구하고, 냉각 기능의 한계 때문에 타겟 및 타겟과 파워 공급부간의 접합재료의 온도가 상승되고, 이로 인하여 타겟의 용융발생 및 용융된 타겟이 덩어리를 이루어 기판에 떨어질 수 있는 문제점이 있다.

또한, 종래의 스퍼터 장치는 냉각 기능의 한계에 따른 온도 상승으로 인해 타겟 표면의 불균일성이 증가되어 박막 균일도가 저하될 수 있기 때문에, 낮은 온도를 유지할 수 있는 범위 내에서만 캐소드에 파워를 인가하여 사용하여야 하므로, 낮은 파워 사용에 따른 증착률이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

[문헌1] KR 10-2006-0111896 A (베카에르트 어드밴스드 코팅스) 2006.10.30.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 타겟 표면의 냉각효율을 향상시킴으로써, 높은 파워를 인가할 수 있어 증착률 증가에 따른 생산성 및 증착품질을 향상시킬 수 있는 스퍼터 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 대한 증착공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내부에 회전가능하게 마련되되, 상기 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟을 구비한 회전형 캐소드; 및 상기 타겟의 외주면에 접촉되어 상기 타겟을 냉각하는 냉각유닛을 포함하는 스퍼터 장치가 제공될 수 있다.

상기 냉각유닛은, 상기 타겟의 외주면에 접촉되어 회전하는 제1 롤러부; 및 상기 제1 롤러부의 양단부에 각각 마련되되, 상기 제1 롤러부의 상기 타겟에 대한 접촉력을 일정하게 유지시키는 제1 장력 조절부를 포함할 수 있다.

상기 제1 롤러부는, 상기 타겟의 길이방향을 따라 배치되되, 상기 타겟의 외주면에 접촉되어 회전하는 적어도 하나 이상의 제1 회전체; 상기 제1 회전체의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 제1 냉각수 유입관; 및 상기 제1 냉각수 유입관에 유입된 상기 냉각수가 상기 제1 회전체를 냉각시킨 후 배출되는 제1 냉각수 배출관을 포함할 수 있다.

상기 제1 장력 조절부는, 상기 제1 회전체의 양단부에 각각 마련되되, 상기 제1 회전체의 외주면에 접촉되는 제1 지지블록; 상기 제1 지지블록을 수용하는 제1 수용 하우징; 및 상기 제1 수용 하우징의 내부에 마련되되, 상기 제1 지지블록이 상기 제1 회전체의 외주면에 접촉되게 상기 제1 지지블록을 탄력지지하는 제1 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 제1 탄성부재는 상기 제1 회전체의 외주면을 따라 설치된 압축 스프링일 수 있다.

상기 제1 장력 조절부는, 상기 제1 지지블록과 상기 제1 탄성부재 사이에 마련되되, 상기 제1 탄성부재의 압축 및 팽창에 따라 상기 제1 수용 하우징의 내부에서 왕복운동 가능하게 설치되는 제1 이동블록을 더 포함할 수 있다.

상기 타겟의 외주면에 접촉되되, 상기 타겟의 외주면에서 돌출된 돌출부를 평탄화하는 표면 조절유닛을 더 포함하며, 상기 표면 조절유닛은, 상기 타겟의 길이방향을 따라 배치되되, 상기 타겟의 외주면에 접촉되어 회전하는 적어도 하나 이상의 제2 회전체; 및 상기 제2 회전체의 양단부에 각각 마련되되, 상기 제2 회전체의 상기 타겟에 대한 접촉력을 일정하게 유지시키는 제2 장력 조절부를 포함할 수 있다.

상기 제2 장력 조절부는, 상기 제2 회전체의 양단부에 각각 마련되되, 상기 제2 회전체의 외주면에 접촉되는 제2 지지블록; 상기 제2 지지블록을 수용하는 제2 수용 하우징; 상기 제2 수용 하우징의 내부에 마련되되, 상기 제2 지지블록이 상기 제2 회전체의 외주면에 접촉되게 상기 제2 지지블록을 탄력지지하는 제2 탄성부재; 및 상기 제2 지지블록과 상기 제2 탄성부재 사이에 마련되되, 상기 제2 탄성부재의 압축 및 팽창에 따라 상기 제2 수용 하우징의 내부에서 왕복운동 가능하게 설치되는 제2 이동블록을 포함할 수 있다.

상기 제2 탄성부재는 상기 제1 회전체의 외주면을 따라 설치된 압축 스프링일 수 있다.

상기 표면 조절유닛은, 상기 제2 회전체의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 제2 냉각수 유입관; 및 상기 제2 냉각수 유입관에 유입된 상기 냉각수가 상기 제2 회전체를 냉각시킨 후 배출되는 제2 냉각수 배출관을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 대한 증착공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내부에 회전가능하게 마련되되, 상기 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟을 구비한 회전형 캐소드; 및 상기 타겟으로부터 이격되도록 상기 타겟의 외부에 설치되되, 상기 타겟을 냉각하는 냉각유닛을 포함하는 스퍼터 장치가 제공될 수 있다.

상기 냉각유닛은, 상기 타겟으로부터 이격되게 설치되되, 상기 타겟의 일부분을 감싸는 냉각쉴드를 포함할 수 있다.

상기 냉각유닛은, 상기 냉각쉴드의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관; 및 상기 냉각수 유입관에 유입된 상기 냉각수가 상기 냉각쉴드를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출관을 더 포함할 수 있다.

상기 냉각유닛은, 상기 냉각쉴드로부터 이격되게 설치되는 방열판; 및 일단부가 상기 냉각쉴드에 결합되고, 타단부가 상기 방열판에 결합되는 적어도 하나 이상의 히트 파이프를 더 포함할 수 있다.

상기 회전형 캐소드 및 상기 냉각유닛의 상기 챔버의 내부에 배치되는 일단부에 결합되되, 상기 회전형 캐소드 및 상기 냉각유닛을 함께 지지하는 공용 지지체를 더 포함할 수 있다.

상기 회전형 캐소드는, 상기 타겟의 내부에 마련되어 자기장을 발생시키는 마그네트론; 상기 타겟이 외벽에 마련되되, 상기 마그네트론의 외부를 감싸는 캐소드 백킹튜브; 상기 캐소드 백킹튜브와 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 캐소드 회전축; 및 상기 캐소드 백킹튜브와 상기 캐소드 회전축 사이에 마련되되, 상기 캐소드 백킹튜브와 상기 캐소드 회전축을 결합시키는 결합부재를 더 포함할 수 있다.

상기 회전형 캐소드는, 상기 캐소드 회전축에 연결되되, 상기 캐소드 회전축과 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부를 더 포함할 수 있다.

상기 회전형 캐소드는, 상기 캐소드 회전축의 일측에 마련되되, 상기 캐소드 백킹튜브와 상기 마그네트론 사이에 냉각수를 순환시켜 상기 타겟을 냉각시키는 냉각부를 더 포함하며, 상기 냉각부는, 상기 캐소드 백킹튜브의 내부로 연통되어 상기 냉각수가 유입되는 냉각수 유입로; 및 상기 냉각수가 캐소드 백킹튜브를 냉각시켜 상기 캐소드 백킹튜브의 외벽에 마련된 상기 타겟을 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출로를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 타겟의 외주면에 접촉되거나 타겟으로부터 이격되게 설치된 냉각유닛을 이용하여 타겟을 냉각시킴으로써, 높은 파워를 인가할 수 있어 증착률을 증가와 생산성 및 증착품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전형 캐소드, 냉각유닛 및 표면 조절유닛의 결합상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A 단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 B-B 단면을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 C-C 단면을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전형 캐소드 및 냉각유닛의 결합상태를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 6의 D-D 단면을 나타내는 것으로서 냉각쉴드에 냉각수 유입관 및 냉각수 배출관이 설치된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 6의 D-D 단면을 나타내는 것으로서 냉각쉴드에 히트 파이프 및 방열판이 설치된 상태를 나타내는 단면도이다.

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. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

이하에서 설명될 기판이란, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 평면 디스플레이용 기판이거나 태양전지용 기판, 혹은 반도체 웨이퍼 기판일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전형 캐소드, 냉각유닛 및 표면 조절유닛의 결합상태를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A 단면을 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 1의 B-B 단면을 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 1의 C-C 단면을 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 기판(10)에 대한 증착공간을 형성하는 챔버(110)와, 챔버(110) 내부에 마련되되 기판(10)을 이송 가능하게 지지하는 기판 이송 지지부(130)와, 챔버(110) 내부에 회전가능하게 마련되되 기판(10)을 향하여 증착물질을 제공하는 스퍼터 소스로서의 타겟(T)을 구비한 회전형 캐소드(140)와, 회전형 캐소드(140)의 일측에 마련되되 회전형 캐소드(140)에 파워를 공급하는 파워 공급부(160)와, 회전형 캐소드(140)와 파워 공급부(160) 사이에 마련되되 회전형 캐소드(140)와 파워 공급부(160)를 전기적으로 연결하는 전기 연결부(170)와, 타겟(T)의 외주면에 접촉되어 타겟(T)을 냉각하는 냉각유닛(200)과, 타겟(T)의 외주면에 접촉되되 타겟(T)의 외주면에서 돌출된 돌출부(미도시)를 평탄화하는 표면 조절유닛(300)과, 회전형 캐소드(140) 및 냉각유닛(200)의 챔버(110)의 내부에 배치되는 일단부에 결합되되 회전형 캐소드(140), 냉각유닛(200) 및 표면 조절유닛(300)을 함께 지지하는 공용 지지체(400)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 증착 공정 중에 발생되는 열로 인하여 타겟(T)이 용융되는 것을 방지하도록, 냉각유닛(200)이 타겟(T)의 외주면에 직접 접촉하여 타겟(T)을 냉각시킴으로써 냉각효율을 향상시키고, 아울러 높은 파워를 인가할 수 있어 증착률 증가와 증착품질을 향상시킬 수 있다.

도 1을 참조하면, 챔버(110)는 기판(10)에 대한 증착공간을 형성하는 부분으로서, 증착 공정 시에 그 내부는 밀폐되고 진공 상태를 유지한다. 이를 위해, 챔버(110)의 하부 영역에는 게이트 밸브(111)가 마련되고, 게이트 밸브(111) 영역에는 진공 펌프(112)가 마련된다. 게이트 밸브(111)가 개방된 상태에서 진공 펌프(112)로부터 진공압이 발생되면 챔버(110)의 내부는 고진공 상태를 유지할 수 있다.

챔버(110)의 일측에는 챔버(110)의 내부로 기판(10)이 인입되는 기판 유입구(115)가 형성되고, 챔버(110)의 타측에는 챔버(110)로부터의 기판(10)이 인출되는 기판 배출구(116)가 형성된다. 기판 유입구(115)와 기판 배출구(116)에도 별도의 게이트 밸브가 마련될 수 있다.

챔버(110)의 상부 영역에는 타겟(T)과 마그네트론(150)이 마련된 회전형 캐소드(140) 영역을 외부에서 둘러싸는 형태로 챔버(110)와 결합되는 커버(114)가 마련된다.

본 실시예의 경우, 챔버(110) 내에 두 개의 회전형 캐소드(140)가 마련되어 있으나, 이에 한정되지 않고 회전형 캐소드(140)는 하나 또는 세개 이상 마련될 수도 있다. 이때, 커버(114)는 회전형 캐소드(140)가 위치된 두 군데의 영역에서 챔버(110)의 상부로 솟은 형태를 취한다. 이 경우, 커버(114)들은 리드(lid,115)에 의해 기밀되게 연결된다.

기판 이송 지지부(130)는 챔버(110) 내의 중앙 영역에 배치되어 기판(10)을 지지함과 동시에 기판 유입구(115)로 인입된 기판(10)을 기판 배출구(116)로 이송하는 역할을 한다.

기판 이송 지지부(130)는 롤러로 적용될 수 있는데, 통상 챔버(110)의 내부가 고온 상태를 유지한다는 점을 감안할 때 기판 이송 지지부(130)는 내열성 및 내구성이 우수한 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

기판 이송 지지부(130)의 하부 영역에는 기판 이송 지지부(130) 상에 놓인 기판(10)의 증착면을 가열하는 히터(131)가 마련된다. 히터(131)는 타겟(T)으로부터 제공되는 증착 물질이 기판(10)에 잘 증착될 수 있도록 기판(10)을 수백도 이상으로 가열하는 역할을 한다. 이러한 히터(131)는 기판(10)의 전면을 골고루, 또한 급속으로 가열할 수 있도록 기판(10)의 사이즈와 유사하거나 그보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 회전형 캐소드(140)는 챔버(110)의 상부 영역에 마련되며, 특히 회전형 캐소드(140)에 구비된 타겟(T)은 기판 이송 지지부(130) 상에서 증착위치에 놓인 기판(10)을 향하여 증착물질을 제공하는 스퍼터 소스(sputter source)의 역할을 한다.

회전형 캐소드(140)는, 기판(10)을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟(T)과, 타겟(T)의 내부에 마련되어 자기장을 발생시키는 마그네트론(150)과, 타겟(T)이 외벽에 마련되되 마그네트론(150)의 외부를 감싸는 캐소드 백킹튜브(141)와, 캐소드 백킹튜브(141)와 연결되되 캐소드 백킹튜브(141)를 회전시키는 캐소드 회전축(143)과, 캐소드 백킹튜브(141)와 캐소드 회전축(143) 사이에 마련되되 캐소드 백킹튜브(141)와 캐소드 회전축(143)을 결합시키는 결합부재(145)와, 캐소드 회전축(143)에 연결되되 캐소드 회전축(143)과 캐소드 백킹튜브(141)를 회전시키는 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부(181)와, 캐소드 회전축(143)의 일측에 마련되되 캐소드 백킹튜브(141)와 마그네트론(150) 사이에 냉각수를 순환시켜 타겟(T)을 냉각시키는 냉각부(183)를 포함한다.

통상적으로 타겟(T)과 마그네트론(150) 영역이 음극(cathode)을 형성하고 기판(10) 영역이 양극(anode)을 형성한다.

따라서, 본 실시예에서 타겟(T)은 챔버(110) 내부에 마련된 회전형 캐소드(140)에 마련되므로 회전형 캐소드(140)도 음극을 형성하고 회전형 캐소드(140)와 타겟(T), 그리고 마그네트론(150) 영역 모두 음극(cathode)이 형성되면 타겟(T)은 하부 영역의 기판(10)을 향해 증착 물질을 제공한다. 본 실시예에서 타겟(T)은 높은 증착률을 갖도록 저용융점 타겟(T)(예를 들어, 인듐, 은 등)으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 타겟(T)은 후술할 원통형의 캐소드 백킹튜브(141)의 외부를 감싸도록 형성된다. 이때, 타겟(T)은 캐소드 백킹튜브(141)의 원통형 형상에 대응되도록 캐소드 백킹튜브(141)에 원통형으로 형성된다.

마그네트론(150)은 타겟(T)의 내부에 마련되어 자기장을 발생시킨다. 즉, 회전형 캐소드(140)는 타겟(T)이 외측면에 마련되는 반면 마그네트론(150)은 타겟(T)의 내부에 마련되어 기판(10)과의 사이에 증착을 위한 자기장을 발생시키는 역할을 한다.

캐소드 백킹튜브(141)는 마그네트론(150)을 둘러싸며 내부에 충분한 공간이 형성될 정도의 크기를 갖는 원통형으로 형성될 수 있으나, 에에 한정되지 않고 다양한 형태로 형성될 수 있다.

캐소드 백킹튜브(141)를 회전시키는 캐소드 회전축(143)은, 캐소드 백킹튜브(141)와 결합되기 위해 캐소드 백킹튜브(141)에 대응되는 형태인 원통형으로 형성될 수 있다.

그리고, 캐소드 백킹튜브(141)와 캐소드 회전축(143) 사이에는 결합부재(145)가 더 마련되는데, 결합부재(145)는 캐소드 백킹튜브(141)와 캐소드 회전축(143)을 결합시킨다.

회전형 캐소드(140)의 챔버(110)내 배치 상태를 살펴보면, 캐소드 백킹튜브(141)와 결합부재(145)에 의해 결합된 캐소드 회전축(143)의 일부 영역만 챔버(110) 내부에 수용되고, 챔버(110) 내부에 수용되지 않은 캐소드 회전축(143)의 다른 영역은 별도로 마련된 회전축 하우징(180) 내부에 수용되어 챔버(110) 외부에 배치된다.

회전축 하우징(180)에 수용되는 캐소드 회전축(143)에는 캐소드 회전축(143)과 캐소드 백킹튜브(141)에 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부(181)가 마련된다. 그리고, 회전동력 제공부(181)는 회전축 하우징(180)에 수용된 캐소드 회전축(143)의 일측에 연결된다.

한편, 마그네트론(150), 캐소드 백킹튜브(141) 및 타겟(T)이 음극(cathode)을 형성하기 위해 마련되는 파워 공급부(160)가 캐소드 회전축(143)에 마련될 수 있다. 이와 같이, 파워 공급부(160)도 회전동력 제공부(181)와 마찬가지로 회전축 하우징(180)에 수용되는 캐소드 회전축(143)에 마련될 수 있다.

그리고, 캐소드 백킹튜브(141), 마그네트론(150) 및 타겟(T)이 파워 공급부(160)로부터 공급받은 파워에 의해서 음극(cathode)을 형성하면서 고주파수의 파워 공급으로 인해 고온이 되는 것을 방지하도록, 캐소드 백킹튜브(141)를 냉각시키는 냉각부(183)가 캐소드 회전축 하우징(180)에 수용된 캐소드 회전축(143)의 일측에 마련된다.

냉각부(183)는 외부로부터 유입되는 냉각수를 이용하여 타겟(T)을 냉각하는 역할을 한다. 냉각부(183)는 외부로부터 유입되는 냉각수가 캐소드 백킹튜브(141)의 내부로 유입될 수 있도록 캐소드 회전축(143)에서부터 캐소드 백킹튜브(141)로 연통된 냉각수 유입로(184)와, 냉각수가 캐소드 백킹튜브(141)를 냉각시켜 캐소드 백킹튜브(141)의 외벽에 마련된 타겟(T)을 냉각시킨 후 다시 외부로 배출되기 위한 냉각수 배출로(185)를 포함한다.

그리고, 파워 공급부(160)는 타겟(T)과 마그네트론(150) 영역이 음극(cathode)을 형성하도록 회전형 캐소드(140)에 파워를 공급한다.

또한, 회전형 캐소드(140)와 파워 공급부(160) 사이에는 회전형 캐소드(140)와 파워 공급부(160)를 전기적으로 연결시킬 수 있는 전기 연결부(170)가 마련된다.

전기연결부(170)는 캐소드 회전축(143)의 회전 시 파워 공급부(160)와 회전되는 캐소드 회전축(143) 사이에서 전기적 아킹이나 노이즈가 발생되는 것을 방지하며 파워를 전달하기 위해 파워전달용 비고체물질을 포함한다.

특히, 파워 공급부(160)에서 공급되는 파워는 고주파수를 갖는 RF나 DC 전원이 사용되기 때문에 캐소드 회전축(143)의 회전에도 전기적 아킹이나 노이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있는 비고체 물질이 사용되고, 파워전달용 비고체물질은 전기 전도성이 높은 액체를 사용하는데, 본 실시예에서 파워전달용 비고체물질은 수은을 사용할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 냉각유닛(200)은 타겟(T)의 외주면에 직접 접촉하여 타겟(T)을 냉각하는 역할을 한다. 냉각유닛(200)은, 타겟(T)의 외주면에 접촉되어 회전하는 제1 롤러부(210)와, 제1 롤러부(210)의 일측에 마련되되 제1 롤러부(210)의 타겟(T)에 대한 접촉력을 일정하게 유지시키는 제1 장력 조절부(230)를 포함한다.

제1 롤러부(210)는 타겟(T)에 접촉되는 부분으로서 타겟(T)을 냉각하도록, 타겟(T)의 길이방향을 따라 배치되되 타겟(T)의 외주면에 접촉되어 회전하는 적어도 하나 이상의 제1 회전체(211)와, 제1 회전체(211)의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 제1 냉각수 유입관(213)과, 제1 냉각수 유입관(213)에 유입된 냉각수가 제1 회전체(211)를 냉각시킨 후 배출되는 제1 냉각수 배출관(215)을 포함한다.

제1 회전체(211)는 타겟(T)과 접촉하여 상호 열교환을 통해 타겟(T)을 냉각하는 역할을 한다. 본 실시예에서 제1 회전체(211)는 원통형의 타겟(T)의 외주면에 접촉하여 회전하도록 원통형 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제1 회전체(211)는 타겟(T)과 상호 반대방향으로 회전한다. 또한, 제1 회전체(211)는 열전도도가 좋은, Cu, Al, Ti, 세라믹 계열의 재질로 제작될 수 있다.

그리고, 제1 회전체(211)와 타겟(T)이 상호 열교환할 수 있도록, 제1 롤러부(210)는 제1 회전체(211) 내부에 냉각수가 순환할 수 있는 냉각라인을 구비할 수 있다. 즉, 제1 롤러부(210)는 외부로부터 유입되는 냉각수가 제1 회전체(211)의 내부로 유입될 수 있도록 외부로부터 제1 회전체(211)의 내부로 연통되는 제1 냉각수 유입관(213)과, 냉각수가 제1 회전체(211)를 냉각시킨 후 외부로 배출되기 위한 제1 냉각수 배출관(215)을 포함할 수 있다.

제1 장력 조절부(230)는 제1 회전체(211)가 타겟(T)과 함께 상호 회전하는 동안, 제1 회전체(211)가 타겟(T)의 외주면에 항상 접촉하여 회전하도록 하는 역할을 한다.

도 4를 참조하면, 제1 장력 조절부(230)는, 제1 회전체(211)의 양단부에 각각 마련되되 제1 회전체(211)의 외주면에 접촉되는 제1 지지블록(231)과, 제1 지지블록(231)을 수용하는 제1 수용 하우징(233)과, 제1 수용 하우징(233)의 내부에 마련되되 제1 지지블록(231)이 제1 회전체(211)의 외주면에 접촉되게 제1 지지블록(231)을 탄력지지하는 제1 탄성부재(235)와, 제1 지지블록(231)과 제1 탄성부재(235) 사이에 마련되되 제1 탄성부재(235)의 압축 및 팽창에 따라 제1 수용 하우징(233)의 내부에서 왕복운동 가능하게 설치되는 제1 이동블록(237)을 포함한다.

제1 지지블록(231)은 제1 회전체(211)가 회전하는 하는 동안 제1 회전체(211)의 외주면에 접촉된다. 제1 지지블록(231)은 제1 회전체(211)의 외주면을 감싸는 형상을 가질 수 있으며, 제1 회전체(211)와 접촉되게 설치되어 후술할 제1 탄성부재(235)의 탄성력을 제1 회전체(211)에 전달한다.

제1 수용 하우징(233)에는 제1 지지블록(231), 제1 탄성부재(235), 제1 이동블록(237)이 수용된다. 그리고, 제1 수용 하우징(233)은 후술할 제1 이동블록(237)의 왕복운동을 가이드할 수 있으며, 제1 수용 하우징(233)은 제1 회전체(211)의 양단부를 지지한다. 또한, 제1 수용 하우징(233)은 후술할 공용 지지체(400)의 일측에 결합될 수 있다.

제1 탄성부재(235)는 제1 회전체(211)가 회전하는 동안 제1 지지블록(231)을 제1 회전체(211)의 외주면에 접촉되게 하는 역할을 한다. 제1 탄성부재(235)는 제1 하우징의 저면과 후술할 제1 이동블록(237) 사이에 설치될 수 있다. 그리고, 제1 탄성부재(235)의 압축 및 팽창에 의해 제1 회전체(211)가 일정한 위치, 즉 타겟(T)의 외주면에 항상 접촉되어 회전할 수 있도록 하여 타겟(T)과의 상호 열교환을 통해 타겟(T)에 대한 냉각효율을 향상시킬 수 있다.

여기서, 제1 탄성부재(235)는 제1 회전체(211)의 외주면을 따라 설치된 압축 스프링으로 형성될 수 있다. 증착 공정을 수행하는 과정에서 타겟(T)의 크기가 점차 감소된다. 따라서, 제1 회전체(211)가 타겟(T)의 외주면에 항상 접촉되어 회전할 수 있도록 제1 탄성부재(235)에 의한 탄성력은 제1 회전체(211)를 원통형 타겟(T)의 중심방향을 향하도록 하며, 제1 탄성부재(235)는 제1 회전체가 타겟(T)의 중심방향으로 이동할 수 있도록 제1 회전체(211)의 외주면 일정영역을 따라 설치될 수 있다.

또한, 도 4에서 도시한 바와 같이 제1 탄성부재(235)는 타원형의 판 스프링이 압축 및 팽창할 수 있는 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제1 지지블록(231) 및 제1 회전체(211)에 탄성력을 제공할 수 있는 것이면 어떠한 형상이든 사용가능하다.

제1 이동블록(237)은 제1 탄성부재(235)의 탄성력을 제1 지지블록(231)에 전달하는 역할을 한다. 제1 이동블록(237)은 제1 수용 하우징(233)에 수용되되 제1 지지블록(231)과 제1 탄성부재(235)의 사이에 일측부가 제1 지지블록(231)에 접촉되고 타측부가 제1 탄성부재(235)에 접촉되게 마련된다. 도 4에서 도시한 바와 같이, 제1 이동블록(237)은 제1 수용 하우징(233)의 내부에서 이동가능하게 설치된 플레이트 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제1 수용 하우징(233) 내에서 왕복운동할 수 있되, 제1 탄성부재(235)의 탄성력을 제1 지지블록(231)에 전달할 수 있으면 어떠한 형상이든 사용가능하다.

한편, 상기한 바와 같은 냉각유닛(200)은, 타겟(T)의 외주면을 냉각하도록 타겟(T)의 외주면을 따라 적어도 하나 이상 설치될 수도 있다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 표면 조절유닛(300)은 타겟(T)의 외주면에 직접 접촉하여 타겟(T)의 외주면에서 돌출된 돌출부(미도시)를 평탄화하는 역할을 한다. 스퍼터 장치의 동작 과정에서 내부 온도가 상승함에 따라 타겟(T)이 용융되고, 용융된 타겟(T)이 표면에 부착되어 표면의 불균일성이 증가하는 경우에 증착 품질이 저하될 수 있으므로, 표면 조절유닛(300)은 타겟(T) 표면을 평탄화하여 균일성을 향상시키기 위함이다.

표면 조절유닛(300)은, 타겟(T)의 길이방향을 따라 배치되되 타겟(T)의 외주면에 접촉되어 회전하는 적어도 하나 이상의 제2 회전체(310)와, 제2 회전체(310)의 양단부에 각각 마련되되 제2 회전체(310)의 타겟(T)에 대한 접촉력을 일정하게 유지시키는 제2 장력 조절부(330)를 포함한다.

제2 회전체(310)는 타겟(T)과 접촉하여 타겟(T)의 외주면에 돌출부를 평탄화하는 역할을 한다. 제2 회전체(310)는 후술할 제2 장력 조절부(330)에 의해 타겟(T)의 외주면을 가압하면서 타겟(T)의 외주면에 형성된 돌출부를 평탄화할 수 있다. 또한, 제2 회전체(310)의 외주면에는 타겟(T)에 형성된 돌출부를 커팅하는 커팅부재(미도시)가 설치될 수도 있다.

본 실시예에서 제2 회전체(310)는 원통형의 타겟(T)의 외주면에 접촉하여 회전하도록 원통형 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 제2 회전체(310)는 타겟(T)과 상호 반대방향으로 회전한다.

또한, 전술한 제1 롤러부(210)와 마찬가지로 제2 회전체(310)의 내부에는 냉각수가 순환될 수 있는 냉각라인이 형성될 수 있다. 즉, 외부로부터 유입되는 냉각수가 제2 회전체(310)의 내부로 유입될 수 있도록 외부로부터 제2 회전체(310)의 내부로 연통되는 제2 냉각수 유입관(313)과, 냉각수가 제2 회전체(310)를 냉각시킨 후 외부로 배출되기 위한 제2 냉각수 배출관(315)이 형성될 수 있다.

제2 장력 조절부(330)는 제2 회전체(310)가 타겟(T)과 함께 상호 회전하는 동안, 제2 회전체(310)가 타겟(T)의 외주면에 항상 접촉하여 회전하도록 하는 역할을 한다.

제2 장력 조절부(330)는, 제2 회전체(310)의 양단부에 각각 마련되되 제2 회전체(310)의 외주면에 접촉되는 제2 지지블록(331)과, 제2 지지블록(331)을 수용하는 제2 수용 하우징(333)과, 제2 수용 하우징(333)의 내부에 마련되되 제2 지지블록(331)이 제2 회전체(310)의 외주면에 접촉되게 제2 지지블록(331)을 탄력지지하는 제2 탄성부재(335)와, 제2 지지블록(331)과 제2 탄성부재(335) 사이에 마련되되 제2 탄성부재(335)의 압축 및 팽창에 따라 제2 수용 하우징(333)의 내부에서 왕복운동 가능하게 설치되는 제2 이동블록(337)을 포함한다.

제2 지지블록(331)은 제2 회전체(310)가 회전하는 하는 동안 제2 회전체(310)의 외주면에 접촉된다. 제2 지지블록(331)은 제2 회전체(310)의 외주면을 감싸는 형상을 가질 수 있으며, 제2 회전체(310)와 접촉되게 설치되어 후술할 제2 탄성부재(335)의 탄성력을 제2 회전체(310)에 전달한다.

제2 수용 하우징(333)에는 제2 지지블록(331), 제2 탄성부재(335), 제2 이동블록(337)이 수용된다. 그리고, 제2 수용 하우징(333)은 후술할 제2 이동블록(337)의 왕복운동을 가이드할 수 있으며, 제2 수용 하우징(333)은 제2 회전체(310)의 양단부를 지지한다. 또한, 제2 수용 하우징(333)은 후술할 공용 지지체(400)의 일측에 결합될 수 있다.

제2 탄성부재(335)는 제2 회전체(310)가 회전하는 동안 제2 지지블록(331)을 제2 회전체(310)의 외주면에 접촉되게 하는 역할을 한다. 제2 탄성부재(335)는 제2 하우징의 저면과 후술할 제2 이동블록(337) 사이에 설치될 수 있다. 그리고, 제2 탄성부재(335)의 압축 및 팽창에 의해 제2 회전체(310)가 일정한 위치, 즉 타겟(T)의 외주면에 항상 접촉되어 회전할 수 있도록 하여 제2 회전체(310)가 타겟(T)의 외주면에 돌출된 돌출부를 평탄화할 수 있도록 한다.

여기서, 제2 탄성부재(335)는 제2 회전체(310)의 외주면을 따라 설치된 압축 스프링으로 형성될 수 있다. 또한, 도 5에서 도시한 바와 같이 제2 탄성부재(335)는 타원형의 판 스프링이 압축 및 팽창할 수 있는 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제2 지지블록(331) 및 제2 회전체(310)에 탄성력을 제공할 수 있는 것이면 어떠한 형태이든 사용가능하다.

제2 이동블록(337)은 제2 탄성부재(335)의 탄성력을 제2 지지블록(331)에 전달하는 역할을 한다. 제2 이동블록(337)은 제2 수용 하우징(333)에 수용되되 제2 지지블록(331)과 제2 탄성부재(335)의 사이에 일측부가 제2 지지블록(331)에 접촉되고 타측부가 제2 탄성부재(335)에 접촉되게 마련된다. 도 5에서 도시한 바와 같이, 제2 이동블록(337)은 제2 수용 하우징(333)의 내부에서 이동가능하게 설치된 플레이트 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제2 수용 하우징(333) 내에서 왕복운동할 수 있되, 제2 탄성부재(335)의 탄성력을 제2 지지블록(331)에 전달할 수 있으면 어떠한 형태이든 사용가능하다.

한편, 본 실시예에서 표면 조절유닛(300)은 냉각유닛(200)과 별도로 타겟(T)에 접촉되게 설치될 수 있으나, 냉각유닛(200)과 표면 조절유닛(300)이 하나로 이루어져 타겟(T)을 냉각하는 것과 동시에 타겟(T) 표면을 평탄화할 수도 있다.

공용 지지체(400)는 회전형 캐소드(140), 냉각유닛(200) 및 표면 조절유닛(300)의 일단부를 지지하는 역할을 한다. 공용 지지체(400)는 챔버(110)의 내부에 배치되는 캐소드 회전축(143)의 일단부, 제1 회전축의 일단부 및 제2 회전축의 일단부를 함께 지지한다. 이처럼, 하나의 공용 지지체(400)를 이용하여 캐소드 회전축(143), 제1 회전축, 제2 회전축을 지지할 수 있어, 작업공수가 절감되며 부품제작 비용을 절감할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 기판(10)은 챔버(110)의 기판 유입구(115)를 통해 유입되고, 기판 이송 지지부(130) 상의 증착 위치로 배치된 후 증착 공정이 개시된다. 즉, 챔버(110) 내로 예컨대 아르곤(Ar) 가스가 충진되고, 챔버(110)는 그 내부가 밀폐되면서 고진공을 유지한다.

이러한 상태에서 파워 공급부(160)로부터 회전형 캐소드(140)에 음극 전압이 가해지면, 타겟(T)으로부터 방출된 전자들이 아르곤(Ar) 가스와 충돌하여 아르곤(Ar) 가스가 이온화된다.

이때, 증착 공정 중에 발생하는 열로 인하여, 타겟(T)이 용융되거나 융융된 타겟(T)이 덩어리를 이루어 기판(10)에 떨어지는 것을 방지하기 위하여, 본 실시예에서는 냉각유닛(200)을 타겟(T)의 외주면에 접촉시키고, 냉각유닛(200)과 타겟(T)의 상호 열교환을 통해 타겟(T)을 냉각시킨다.

본 실시예에 따른 냉각유닛(200)의 동작을 살펴보면, 회전형 캐소드(140)가 회전하는 경우에 타겟(T)의 외주면에 접촉되게 제1 회전체(211)를 배치한다.

제1 회전체(211)의 타겟(T)과의 접촉력은 제1 탄성부재(235)의 탄성력에 의해 조절된다. 그리고, 제1 회전체(211)의 내부에 제1 냉각수 유입관(213) 및 제1 냉각수 배출관(215)을 구비한 냉각라인을 형성한다. 제1 회전체(211) 내부에서의 냉각수 순환과 제1 회전체(211)와 타겟(T)의 접촉에 의한 열교환을 통하여 타겟(T)을 냉각한다.

그리고, 본 실시예에서는, 냉각유닛(200)과는 별개로 표면 조절유닛(300)이 더 설치될 수 있다. 제2 회전체(310)가 타겟(T)의 외주면에 접촉하여 회전하면서, 타겟(T)의 표면에 돌출된 돌출부(미도시)를 가압하거나, 제2 회전체(310)에 형성된 커팅부재(미도시)를 이용하여 타겟(T)의 표면을 평탄화할 수 있다.

이처럼, 냉각유닛(200) 및 표면 조절유닛(300)을 이용하여 타겟(T)을 냉각 및 타겟(T) 표면을 평탄화함으로써, 고주파수의 파워를 안정적으로 공급할 수 있어 스퍼터 소스(Sputter source)로서의 다양한 타겟(T) 물질을 증착 공정에 이용할 수 있어 보다 우수한 박막 특성을 가지는 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치에 대하여 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이고, 도 7은 명의 다른 실시예에 따른 회전형 캐소드 및 냉각유닛의 결합상태를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 6의 D-D 단면을 나타내는 것으로서 냉각쉴드에 냉각수 유입관 및 냉각수 배출관이 설치된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 9는 도 6의 D-D 단면을 나타내는 것으로서 냉각쉴드에 히트 파이프 및 방열판이 설치된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 기판(10a)에 대한 증착공간을 형성하는 챔버(110a)와, 챔버(110a) 내부에 마련되되 기판(10a)을 이송 가능하게 지지하는 기판 이송 지지부(130a)와, 챔버(110a) 내부에 회전가능하게 마련되되 기판(10a)을 향하여 증착물질을 제공하는 스퍼터 소스로서의 타겟(Ta)을 구비한 회전형 캐소드(140a)와, 회전형 캐소드(140a)의 일측에 마련되되 회전형 캐소드(140a)에 파워를 공급하는 파워 공급부(160a)와, 회전형 캐소드(140a)와 파워 공급부(160a) 사이에 마련되되 회전형 캐소드(140a)와 파워 공급부(160a)를 전기적으로 연결하는 전기 연결부(170a)와, 타겟(Ta)으로부터 이격되도록 타겟의 외부에 설치되되 타겟(Ta)을 냉각하는 냉각유닛(200a)과, 회전형 캐소드(140a) 및 냉각유닛(200a)에 결합되되 회전형 캐소드(140a) 및 냉각유닛(200a)을 함께 지지하는 공용 지지체(400a)를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 증착 공정 중에 발생되는 열로 인하여 타겟(Ta)이 용융되는 것을 방지하도록, 냉각유닛(200a)이 타겟(Ta)의 외주면에서 일정간격 이격되게 설치되어 타겟(Ta)을 냉각시킴으로써 냉각효율을 향상시키고, 아울러 높은 파워를 인가할 수 있어 증착률 증가와 증착품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치의 챔버(110a), 기판 이송 지지부(130a), 회전형 캐소드(140a), 파워 공급부(160a), 전기 연결부(170a)는 본 발명의 일 실시예에서 설명한 챔버(110), 기판 이송 지지부(130), 회전형 캐소드(140), 파워 공급부(160), 전기 연결부(170)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하고, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각유닛(200a) 및 공용 지지체(400a)를 설명하기로 한다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각유닛(200a)은, 타겟(Ta)으로부터 이격되게 설치되되 타겟(Ta)의 일부분을 감싸는 냉각쉴드(210a)와, 냉각쉴드(210a)의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관(220a)과, 냉각수 유입관(220a)에 유입된 냉각수가 냉각쉴드(210a)를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출관(230a)을 포함한다.

여기서, 냉각쉴드(210a)는 마그네트론(150a)의 하부에 위치한 타겟(Ta)의 외주면을 제외한 나머지 영역을 감싸도록 할 수 있으며, 냉각쉴드(210a)는 다크 스페이스 쉴드를 사용할 수 있다.

또한, 냉각쉴드(210a)와 타겟(Ta)의 외주면과의 이격은 약 2 ~3 mm 정도 이격되게 배치한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각유닛(200a)은, 타겟(Ta)으로부터 이격되게 설치되되 타겟(Ta)의 일부분을 감싸는 냉각쉴드(210a)와, 도 9에서 도시한 바와 같이, 냉각쉴드(210a)로부터 이격되게 설치되는 방열판(250a)과, 일단부가 냉각쉴드(210a)에 결합되고 타단부가 방열판(250a)에 결합되는 적어도 하나 이상의 히트 파이프(240a)를 포함할 수 있다.

이처럼, 냉각유닛(200a)을 이용하여 타겟(Ta)을 냉각함으로써, 고주파수의 파워를 안정적으로 공급할 수 있어 스퍼터 소스(Sputter source)로서의 다양한 타겟(Ta) 물질을 증착 공정에 이용할 수 있어 보다 우수한 박막 특성을 가지는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 공용 지지체(400a)는 회전형 캐소드(140a), 냉각유닛(200a)의 일단부를 지지하는 역할을 한다. 공용 지지체(400a)는 챔버(110a)의 내부에 배치되는 캐소드 회전축(143a)의 일단부, 제1 회전축의 일단부 및 냉각쉴드(210a)의 일단부를 함께 지지한다. 이처럼, 하나의 공용 지지체(400a)를 이용하여 캐소드 회전축(143a), 제1 회전축, 냉각쉴드(210a)를 지지할 수 있어, 작업공수가 절감되며 부품제작 비용을 절감할 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.

10: 기판 110: 챔버
130: 기판 이송 지지부 140: 회전형 캐소드
160: 파워 공급부(160) 170: 전기 연결부(170)
200: 냉각유닛 210: 제1 롤러부
230: 제1 장력 조절부 300: 표면 조절유닛
310: 제2 회전체 330: 제2 장력 조절부
400: 공용 지지체 200a: 냉각유닛
210a: 냉각쉴드

Claims

기판에 대한 증착공간을 형성하는 챔버;
상기 챔버 내부에 회전가능하게 마련되되, 상기 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟을 구비한 회전형 캐소드; 및
상기 타겟의 외주면에 접촉되어 상기 타겟을 냉각하는 냉각유닛을 포함하는 스퍼터 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각유닛은,
상기 타겟의 길이방향을 따라 배치되어 상기 타겟의 외주면에 접촉되어 회전하는 적어도 하나 이상의 제1 회전체를 포함하는 제1 롤러부; 및
상기 제1 회전체의 양단부에 각각 마련되되, 상기 제1 회전체의 상기 타겟에 대한 접촉력을 일정하게 유지시키는 제1 장력 조절부를 포함하는 스퍼터 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 롤러부는,
상기 제1 회전체의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 제1 냉각수 유입관; 및
상기 제1 냉각수 유입관에 유입된 상기 냉각수가 상기 제1 회전체를 냉각시킨 후 배출되는 제1 냉각수 배출관을 더 포함하는 스퍼터 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 장력 조절부는,
상기 제1 회전체의 양단부에 각각 마련되되, 상기 제1 회전체의 외주면에 접촉되는 제1 지지블록;
상기 제1 지지블록을 수용하는 제1 수용 하우징; 및
상기 제1 수용 하우징의 내부에 마련되되, 상기 제1 지지블록이 상기 제1 회전체의 외주면에 접촉되게 상기 제1 지지블록을 탄력지지하는 제1 탄성부재를 포함하는 스퍼터 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 탄성부재는 상기 제1 회전체의 외주면을 따라 설치된 압축 스프링인 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 장력 조절부는,
상기 제1 지지블록과 상기 제1 탄성부재 사이에 마련되되, 상기 제1 탄성부재의 압축 및 팽창에 따라 상기 제1 수용 하우징의 내부에서 왕복운동 가능하게 설치되는 제1 이동블록을 더 포함하는 스퍼터 장치.
제1항에 있어서,
상기 타겟의 외주면에 접촉되되, 상기 타겟의 외주면에서 돌출된 돌출부를 평탄화하는 표면 조절유닛을 더 포함하며,
상기 표면 조절유닛은,
상기 타겟의 길이방향을 따라 배치되되, 상기 타겟의 외주면에 접촉되어 회전하는 적어도 하나 이상의 제2 회전체; 및
상기 제2 회전체의 양단부에 각각 마련되되, 상기 제2 회전체의 상기 타겟에 대한 접촉력을 일정하게 유지시키는 제2 장력 조절부를 포함하는 스퍼터 장치.
제7항에 있어서,
상기 제2 장력 조절부는,
상기 제2 회전체의 양단부에 각각 마련되되, 상기 제2 회전체의 외주면에 접촉되는 제2 지지블록;
상기 제2 지지블록을 수용하는 제2 수용 하우징;
상기 제2 수용 하우징의 내부에 마련되되, 상기 제2 지지블록이 상기 제2 회전체의 외주면에 접촉되게 상기 제2 지지블록을 탄력지지하는 제2 탄성부재; 및
상기 제2 지지블록과 상기 제2 탄성부재 사이에 마련되되, 상기 제2 탄성부재의 압축 및 팽창에 따라 상기 제2 수용 하우징의 내부에서 왕복운동 가능하게 설치되는 제2 이동블록을 포함하는 스퍼터 장치.
제8항에 있어서,
상기 제2 탄성부재는 상기 제1 회전체의 외주면을 따라 설치된 압축 스프링인 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제7항에 있어서,
상기 표면 조절유닛은,
상기 제2 회전체의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 제2 냉각수 유입관; 및
상기 제2 냉각수 유입관에 유입된 상기 냉각수가 상기 제2 회전체를 냉각시킨 후 배출되는 제2 냉각수 배출관을 더 포함하는 스퍼터 장치.
기판에 대한 증착공간을 형성하는 챔버;
상기 챔버 내부에 회전가능하게 마련되되, 상기 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟을 구비한 회전형 캐소드; 및
상기 타겟으로부터 이격되도록 상기 타겟의 외부에 설치되되, 상기 타겟을 냉각하는 냉각유닛을 포함하는 스퍼터 장치.
제11항에 있어서,
상기 냉각유닛은,
상기 타겟으로부터 이격되게 설치되되, 상기 타겟의 일부분을 감싸는 냉각쉴드를 포함하는 스퍼터 장치.
제12항에 있어서,
상기 냉각유닛은,
상기 냉각쉴드의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관; 및
상기 냉각수 유입관에 유입된 상기 냉각수가 상기 냉각쉴드를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출관을 더 포함하는 스퍼터 장치.
제12항에 있어서,
상기 냉각유닛은,
상기 냉각쉴드로부터 이격되게 설치되는 방열판; 및
일단부가 상기 냉각쉴드에 결합되고, 타단부가 상기 방열판에 결합되는 적어도 하나 이상의 히트 파이프를 더 포함하는 스퍼터 장치.
제1항 또는 제11항에 있어서,
상기 회전형 캐소드 및 상기 냉각유닛의 상기 챔버의 내부에 배치되는 일단부에 결합되되, 상기 회전형 캐소드 및 상기 냉각유닛을 함께 지지하는 공용 지지체를 더 포함하는 스퍼터 장치.
제1항 또는 제11항에 있어서,
상기 회전형 캐소드는,
상기 타겟의 내부에 마련되어 자기장을 발생시키는 마그네트론;
상기 타겟이 외벽에 마련되되, 상기 마그네트론의 외부를 감싸는 캐소드 백킹튜브;
상기 캐소드 백킹튜브와 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 캐소드 회전축; 및
상기 캐소드 백킹튜브와 상기 캐소드 회전축 사이에 마련되되, 상기 캐소드 백킹튜브와 상기 캐소드 회전축을 결합시키는 결합부재를 더 포함하는 스퍼터 장치.
제16항에 있어서,
상기 회전형 캐소드는,
상기 캐소드 회전축에 연결되되, 상기 캐소드 회전축과 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부를 더 포함하는 스퍼터 장치.
제16항에 있어서,
상기 회전형 캐소드는,
상기 캐소드 회전축의 일측에 마련되되, 상기 캐소드 백킹튜브와 상기 마그네트론 사이에 냉각수를 순환시켜 상기 타겟을 냉각시키는 냉각부를 더 포함하며,
상기 냉각부는,
상기 캐소드 백킹튜브의 내부로 연통되어 상기 냉각수가 유입되는 냉각수 유입로; 및
상기 냉각수가 캐소드 백킹튜브를 냉각시켜 상기 캐소드 백킹튜브의 외벽에 마련된 상기 타겟을 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출로를 포함하는 스퍼터 장치.