KR101341434B1 - 스퍼터 장치 - Google Patents

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; 타겟으로부터 스퍼터링되는 증착물질이 기판 방향으로 스퍼터링되도록, 타겟의 길이방향을 따라 타겟에 인접하게 마련된 쉴드; 쉴드에 연결되되, 타겟과 쉴드의 간격을 조절하는 쉴드 간격 조절유닛; 및 쉴드에 연결되되, 증착공정에 따라 타겟이 소모되어 쉴드 간격 조절유닛을 이용하여 쉴드를 타겟에 인접하게 배치한 경우에 쉴드의 반경방향 양단부를 가압하여 쉴드의 형상을 소모된 타겟의 형상에 대응되게 변형하는 쉴드 형상 변형유닛을 포함한다.

Description

스퍼터 장치{APPARATUS TO SPUTTER}

본 발명은, 스퍼터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 타겟과 쉴드 사이의 간격을 일정하게 조절할 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 회전형 캐소드의 사용이 점차 증가하고 있다.

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

한편, 종래의 스퍼터 장치에는 타겟으로부터 스퍼터링되는 증착물질이 기판 방향으로 스퍼터링되도록 타겟의 길이방향을 따라 타겟에 인접하게 마련된 쉴드를 더 포함한다.

그러나, 증착공정이 진행됨에 따라 타겟이 소모되어 쉴드와 타겟과의 거리가 멀어지게 되면, 타겟에서 스퍼터링되는 증착물질 중 기판에 증착되지 않는 증착물질이 증가되어 타겟 주변부를 포함하여 챔버 전체를 오염시키는 원인인 파티클이 되며, 이러한 파티클은 기판에 증착된 박막을 오염시키는 악영향을 미치게 되는 문제점이 있다. 또한 쉴드와 타겟과의 거리가 멀어짐에 따라 플라즈마 발생 및 증착을 위한 전자와 이온들의 거동이 불안정해져 아크가 지속적으로 발생되므로 기판에 원하는 특성을 갖는 박막을 증착할 수 없는 문제점이 있다.

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

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 증착공정이 진행됨에 따라 타겟이 소모되는 경우에도 타겟과 쉴드 사이의 간격을 일정하게 조절할 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; 상기 타겟으로부터 스퍼터링되는 증착물질이 기판 방향으로 스퍼터링되도록, 상기 타겟의 길이방향을 따라 상기 타겟에 인접하게 마련된 쉴드; 상기 쉴드에 연결되되, 상기 타겟과 상기 쉴드의 간격을 조절하는 쉴드 간격 조절유닛; 및 상기 쉴드에 연결되되, 증착공정에 따라 상기 타겟이 소모되어 상기 쉴드 간격 조절유닛을 이용하여 상기 쉴드를 상기 타겟에 인접하게 배치한 경우에 상기 쉴드의 반경방향 양단부를 가압하여 상기 쉴드의 형상을 상기 소모된 타겟의 형상에 대응되게 변형하는 쉴드 형상 변형유닛을 포함하는 스퍼터 장치가 제공될 수 있다.

상기 쉴드 간격 조절유닛은, 상기 쉴드에 연결되되, 상기 타겟과 상기 쉴드의 간격을 조절하도록 상기 쉴드와 함께 승하강하는 승강부; 및 상기 승강부에 연결되되, 상기 승강부를 승하강시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 회전형 캐소드는, 상기 타겟이 외주면에 마련된 캐소드 백킹튜브; 상기 캐소드 백킹튜브의 일단부에 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 캐소드 회전축; 상기 캐소드 회전축의 일단부가 수용되되, 상기 캐소드 회전축을 회전가능하게 지지하는 엔드블록; 및 상기 캐소드 백킹튜브의 타단부에 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전가능하게 지지하는 회전축 하우징을 더 포함하며, 상기 쉴드 간격 조절유닛은, 일단부가 상기 엔드블록에 연결되고 타단부가 상기 회전축 하우징에 연결되어, 상기 승강부 및 상기 구동부를 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 구동부는, 정회전 및 역회전이 조절가능한 구동모터; 및 상기 지지부의 상면에 마련되되, 상기 구동모터가 안착되는 구동모터 안착부를 포함하며, 상기 승강부는, 일단부가 상기 구동모터의 회전축에 연결되고 타단부가 상기 지지부를 관통하여 상기 쉴드에 연결되며, 상기 쉴드와 함께 승하강하는 메인 조정축을 포함할 수 있다.

상기 승강부는, 상기 메인 조정축의 내부에 마련되되, 상기 쉴드와 상기 타겟 사이에 불활성 기체를 공급하는 가스 공급유로를 더 포함할 수 있다.

상기 쉴드 형상 변형유닛은, 상기 쉴드와는 별개로 상기 승강부와 연동하되, 중심부가 상기 승강부에 연결되고, 양단부가 상기 쉴드의 반경방향 양단부에 결합된 쉴드 가이드를 포함할 수 있다.

상기 쉴드 가이드는, 상기 메인 조정축의 회전에 따라 중심부가 상기 메인 조정축의 높이방향을 따라 상승하고, 양단부가 상기 쉴드의 반경방향 양단부를 가압할 수 있도록, 중심부가 상기 메인 조정축과 나사결합될 수 있다.

상기 쉴드는, 상기 타겟의 외주면을 감싸도록 형성되되, 증착물질이 기판 방향으로 스퍼터링되도록 상기 기판에 대향되는 측이 개방된 본체부를 포함할 수 있다.

상기 쉴드는, 상기 본체부의 내부에 마련되되, 상기 타겟을 냉각하는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

상기 냉각부는, 상기 본체부의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관; 및 상기 냉각수 유입관에 유입된 상기 냉각수가 상기 본체부를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출관을 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; 상기 타겟으로부터 스퍼터링되는 증착물질이 기판 방향으로 스퍼터링되도록, 상기 타겟의 길이방향을 따라 상기 타겟에 인접하게 마련된 쉴드; 상기 쉴드에 연결되되, 상기 타겟과 상기 쉴드의 간격을 조절하는 쉴드 간격 조절유닛; 및 상기 쉴드에 연결되되, 증착공정에 따라 상기 타겟이 소모되어 상기 쉴드 간격조절유닛을 이용하여 상기 쉴드를 상기 타겟에 인접하게 배치한 경우에 상기 쉴드의 외주면을 가압하여 상기 쉴드의 형상을 상기 소모된 타겟의 형상에 대응되게 변형하는 쉴드 형상 변형유닛을 포함하는 스퍼터 장치가 제공될 수 있다.

상기 쉴드 간격 조절유닛은, 상기 쉴드에 연결되되, 상기 타겟과 상기 쉴드의 간격을 조절하도록 상기 쉴드와 함께 승하강하는 승강부; 및 상기 승강부에 연결되되, 상기 승강부를 승하강시키는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 회전형 캐소드는, 상기 타겟이 외주면에 마련된 캐소드 백킹튜브; 상기 캐소드 백킹튜브의 일단부에 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 캐소드 회전축; 상기 캐소드 회전축의 일단부가 수용되되, 상기 캐소드 회전축을 회전가능하게 지지하는 엔드블록; 및 상기 캐소드 백킹튜브의 타단부에 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전가능하게 지지하는 회전축 하우징을 더 포함하며, 상기 쉴드 간격 조절유닛은, 일단부가 상기 엔드블록에 연결되고 타단부가 상기 회전축 하우징에 연결되어, 상기 승강부 및 상기 구동부를 지지하는 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 구동부는, 정회전 및 역회전이 조절가능한 구동모터; 및 상기 지지부의 상면에 마련되되, 상기 구동모터가 안착되는 구동모터 안착부를 포함하며, 상기 승강부는, 일단부가 상기 구동모터의 회전축에 연결되고 타단부가 상기 지지부를 관통하여 상기 쉴드에 연결되며, 상기 쉴드와 함께 승하강하는 메인 조정축을 포함할 수 있다.

상기 승강부는, 상기 메인 조정축의 내부에 마련되되, 상기 쉴드와 상기 타겟 사이에 불활성 기체를 공급하는 가스 공급유로를 더 포함할 수 있다.

상기 쉴드 형상 변형유닛은, 상기 쉴드의 길이방향 및 반경방향을 따라 상호 이격되게 마련되되, 일단부가 상기 쉴드와 연결되고 타단부가 상기 지지부에 연결되어 승하강하는 복수의 보조 조정축; 상기 보조 조정축에 연결되되, 상기 보조 조정축이 하강함에 따라 상기 쉴드에 밀착되어 상기 쉴드를 가압하는 누름부재; 및 상기 누름부재를 상기 보조 조정축에 대하여 회동가능하도록, 상기 보조 조정축과 상기 누름부재를 결합하는 핀부재를 포함할 수 있다.

상기 쉴드는, 상기 타겟의 외주면을 감싸도록 형성되되, 증착물질이 기판 방향으로 스퍼터링되도록 상기 기판에 대향되는 측이 개방된 본체부를 포함할 수 있다.

상기 쉴드는, 상기 본체부의 내부에 마련되되, 상기 타겟을 냉각하는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

상기 냉각부는, 상기 본체부의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관; 및 상기 냉각수 유입관에 유입된 상기 냉각수가 상기 본체부를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출관을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 증착공정이 진행됨에 따라 타겟이 소모되는 경우에, 타겟과 쉴드의 간격을 조절하는 쉴드 간격 조절유닛과 소모된 타겟의 형상에 대응하여 쉴드의 형상을 변형시키는 쉴드 형상 변형유닛을 포함함으로써, 증착공정에 따라 타겟이 소모되는 경우에도 타겟과 쉴드 사이의 간격을 일정하게 조절할 수 있어 기판에 원하는 특성을 갖는 박막을 증착할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전형 캐소드, 쉴드 및 쉴드 간격 조절유닛의 결합상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A 단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B 단면을 나타내는 단면도로서, 타겟이 소모되기 전의 초기 상태를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 2의 B-B 단면을 나타내는 단면도로서, 타겟이 소모된 경우에 쉴드 간격 조절유닛 및 쉴드 형상 변형유닛의 작동을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전형 캐소드, 쉴드 및 쉴드 간격 조절유닛의 결합상태를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 6의 C-C 단면을 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 7의 D-D 단면을 나타내는 단면도로서, 타겟이 소모되기 전의 초기상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 7의 D-D 단면을 나타내는 단면도로서, 타겟이 소모된 경우에 쉴드 간격 조절유닛 및 쉴드 형상 변형유닛을 작동을 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, 쉴드 및 쉴드 간격 조절유닛의 결합상태를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A 단면을 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 2의 B-B 단면을 나타내는 단면도로서, 타겟이 소모되기 전의 초기 상태를 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 2의 B-B 단면을 나타내는 단면도로서, 타겟이 소모된 경우에 쉴드 간격 조절유닛 및 쉴드 형상 변형유닛을 작동을 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 기판(10)에 대한 증착공간을 형성하는 챔버(110)와, 기판(10)을 이송 가능하게 지지하는 기판 이송 지지부(130)와, 챔버(110) 내부에 마련되되 기판(10)을 향하여 증착물질을 제공하는 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)으로부터 스퍼터링되는 증착물질이 기판(10) 방향으로 스퍼터링되도록 타겟(T)의 길이방향을 따라 타겟(T)에 인접하게 마련된 쉴드(200)와, 쉴드(200)에 연결되되 타겟(T)과 쉴드(200)의 간격을 조절하는 쉴드 간격 조절유닛(300)과, 쉴드(200)에 연결되되 증착공정에 따라 타겟(T)이 소모되어 쉴드 간격 조절유닛(300)을 이용하여 쉴드(200)를 타겟(T)에 인접하게 배치한 경우에 쉴드(200)의 반경방향 양단부를 가압하여 쉴드(200)의 형상을 소모된 타겟(T)의 형상에 대응되게 변형하는 쉴드 형상 변형유닛(400)을 포함한다.

증착공정이 진행됨에 따라 타겟(T)이 소모되어 쉴드(200)와 타겟(T)과의 거리가 멀어지게 되면, 타겟(T)에서 스퍼터링되는 증착물질 중 기판(10)에 증착되지 않는 증착물질이 증가되어 타겟(T) 주변부를 포함하여 챔버(110) 전체를 오염시키는 원인인 파티클이 되며 이러한 파티클은 기판(10)에 증착된 박막을 오염시키는 악영향을 미치게 되고, 또한 플라즈마 발생 및 증착을 위한 전자와 이온들의 불안정한 거동으로 아크가 지속적으로 발생되므로 기판(10)에 원하는 특성을 갖는 박막을 증착할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 증착공정이 진행됨에 따라 타겟(T)이 소모되는 경우에도, 쉴드 간격 조절유닛(300)을 이용하여 타겟(T)과 쉴드(200)의 간격을 조절하는 한편, 쉴드 형상 변형유닛(400)을 이용하여 소모된 타겟(T)의 형상에 대응하여 쉴드(200)의 형상을 변형시켜 타겟(T)과 쉴드(200) 사이의 간격을 일정하게 조절하여 타겟(T) 주변부의 오염을 방지함과 아울러 타겟(T)에 파워 인가시 전자와 이온들의 불안정한 거동에 따른 아크 발생을 방지하여 기판(10)에 원하는 특성을 갖는 박막을 증착할 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.

그리고, 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 밸브(미도시)가 마련될 수 있다.

챔버(110)의 상부 영역에는 타겟(T)과 캐소드 백킹튜브(141)가 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 및 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)이 외주면에 마련된 캐소드 백킹튜브(141)와, 캐소드 백킹튜브(141)의 내부에 마련되어 자기장을 발생시키는 마그네트론(150)과, 캐소드 백킹튜브(141)의 일단부에 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)와, 캐소드 회전축(143)의 일단부가 수용되되 캐소드 회전축(143)을 회전가능하게 지지하는 엔드블록(180)과, 캐소드 백킹튜브(141)의 타단부에 연결되되 캐소드 백킹튜브(141)를 회전가능하게 지지하는 회전축 하우징(190)을 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 외주면을 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, 이에 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 엔드블록(180) 내부에 수용되어 챔버(110) 외부에 배치된다.

엔드블록(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 엔드블록(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 엔드블록(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 엔드블록(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 외주면에 마련된 타겟(T)을 간접접촉 방식으로 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 아크나 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 아크나 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 4 및 도 5를 참조하면, 쉴드(200)는 타겟(T)의 외주면 중 일부를 감싸며, 타겟(T)으로부터 스퍼터링되는 증착물질이 기판(10) 방향으로 스퍼터링되도록 하는 역할을 한다.

이와 같이, 쉴드(200)를 이용하여 증착물질을 기판(10) 방향으로 스퍼터링되게 함으로써, 타겟(T)에서 스퍼터링되는 증착물질 중 기판(10)에 증착되지 않는 증착물질이 타겟(T) 주변부 즉, 챔버(110) 내부를 오염시키는 것을 감소시킬 수 있다.

쉴드(200)는, 타겟(T)의 외주면을 감싸도록 형성되되 증착물질이 기판(10) 방향으로 스퍼터링되도록 기판(10)에 대향되는 측이 개방된 본체부(210)와, 본체부(210)의 내부에 마련되되 타겟(T)을 냉각하는 냉각부(230)를 포함한다.

본체부(210)는 타겟(T)의 외주면에서 소정간격 이격되며, 타겟(T)의 외주면을 감싸도록 배치하여 증착물질이 기판(10) 방향으로 스퍼터링되도록 안내하는 역할을 한다.

이때, 증착물질은 본체부(210)에 형성되되, 기판(10)에 대향되게 마련된 개구를 통하여 기판(10)에 스퍼터링된다. 도 4 및 도 5에서는 본체부(210)가 타겟(T)의 외주면을 대략 절반정도 감싸도록 도시되었으나, 본체부(210)를 캐소드 백킹튜브(141)의 중심축에서 마그네트론의 양단부를 각각 잇는 연장선까지 감싸도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본체부(210)와 타겟(T)의 외주면과의 이격은 약 2 ~3 mm 정도 이격되게 배치한다.

그리고, 냉각부(230)는 본체부(210)를 냉각하여 간접방식으로 타겟(T)을 냉각하는 역할을 한다.

냉각부(230)는 본체부(210)의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관(231)과, 냉각수 유입관(231)에 유입된 냉각수가 본체부(210)를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출관(233)을 포함한다.

이처럼, 냉각수를 이용하여 본체부(210) 및 타겟(T)을 냉각함으로써, 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.

도 2, 도 4 및 도 5를 참조하면, 쉴드 간격 조절유닛(300)은, 쉴드(200)와 타겟(T) 사이의 간격을 조절하는 역할을 한다.

쉴드 간격 조절유닛(300)은, 쉴드(200)에 연결되되 타겟(T)과 쉴드(200)의 간격을 조절하도록 쉴드(200)와 함께 승하강하는 승강부(310)와, 승강부(310)에 연결되되 승강부(310)를 승하강시키는 구동부(330)와, 일단부가 엔드블록(180)에 연결되고 타단부가 회전축 하우징(190)에 연결되어 승강부(310) 및 구동부(330)를 지지하는 지지부(350)를 포함한다.

지지부(350)는 쉴드(200)를 타겟(T)으로부터 소정간격 이격되게 하는데 있어 사용되는 승강부(310)와 구동부(330)를 지지하는 역할을 한다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 지지부(350)는 일단부가 엔드블록(180)에 연결되고 타단부가 회전축 하우징(190)에 연결되는 플레이트 형상을 가진다.

쉴드(200)를 승하강하는 경우에 쉴드(200)가 한쪽 방향으로 기울어지는 것을 방지하기 위하여 구동부(330) 및 승강부(310)는 지지부(350)의 상면에 소정간격 이격되게 복수개 마련된다.

구동부(330)는 승강부(310)에 연결된 쉴드(200)를 승하강시키는 구동력을 제공하는 역할을 한다.

구동부(330)는, 정회전 및 역회전이 조절가능한 구동모터(331)와, 지지부(350)의 상면에 마련되되 구동모터(331)가 안착되는 구동모터 안착부(333)를 포함한다.

그리고, 승강부(310)는 쉴드(200)와 연결되어 쉴드(200)를 타겟(T)에 대하여 상대 이동가능하게 하는 역할을 한다. 즉, 쉴드(200)와 타겟(T)간의 간격을 조절한다.

승강부(310)는 일단부가 구동모터(331)의 회전축에 연결되고 타단부가 지지부(350)를 관통하여 쉴드(200)에 연결되며 쉴드(200)와 함께 승하강하는 메인 조정축(311)과, 메인 조정축(311)의 내부에 마련되되 쉴드(200)와 타겟(T) 사이에 불활성 기체인 아르곤(Ar) 등을 공급하는 가스 공급유로(313)를 포함한다.

메인 조정축(311)은 쉴드(200)를 타겟(T)의 상부에서 승하강하게 하는 역할을 한다.

구동부(330)의 구동모터(331)의 회전축과 메인 조정축(311)이 상호 연결되며, 구동모터(331)의 회전에 의해 메인 조정축(311) 자체가 승하강함과 동시에 후술할 쉴드 형상 변형유닛(400)의 쉴드 가이드(410)를 쉴드(200)에 대하여 상대 이동가능하게 메인 조정축(311)을 회전시킨다.

메인 조정축(311)이 구동모터(331)의 회전에 의해 승하강할 수 있도록 메인 조정축(311)에 벨로우즈를 포함하는 회전실(370)이 관통결합되며, 회전실(370)은 지지부(350)에 관통결합된다.

도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 쉴드 형상 변형유닛(400)은, 증착공정에 따라 타겟(T)이 소모되어 쉴드 간격 조절유닛(300)을 이용하여 쉴드(200)를 타겟(T)과 인접하게 배치한 경우에, 쉴드(200)의 형상을 소모된 타겟(T)의 형상에 대응되게 변형하여 전체적으로 쉴드(200)와 타겟(T)간의 간격을 일정하게 유지하는 역할을 한다.

증착공정이 진행됨에 따라 원통형의 타겟(T)이 소모된 경우에, 도 5에서 도시한 바와 같이 타겟(T2)의 반경이 도 4의 초기상태의 타겟(T1,T2)과 대비하여 작게되므로, 승강부(310)로 쉴드(200)를 타겟(T)의 상부로 하강하는 경우에도 쉴드(200)의 반경방향 양끝단부와 타겟(T)간의 간격은 쉴드(200)의 중심부와 타겟(T)간의 간격보다 더 크게된다.

따라서, 쉴드(200)와 타겟(T)간의 간격을 전체적으로 일정하게 유지하기 위하여 쉴드(200)의 형상을 소모된 타겟(T)의 형상에 대응되는 형상으로 변형할 필요가 있다.

본 실시예에서 쉴드 형상 변형유닛(400)은 쉴드(200)의 반경방향 양단부를 가압하여 쉴드(200)의 형상을 타겟(T)의 형상에 대응되게 변형하는데 이용된다.

쉴드 형상 변형유닛(400)은, 쉴드(200)와는 별개로 승강부(310)와 연동하되, 중심부가 승강부(310)에 연결되고 양단부가 쉴드(200)의 반경방향 양단부에 결합된 쉴드 가이드(410)를 포함한다.

쉴드 가이드(410)는 원호 모양의 쉴드(200) 형상에 대응되게 원호 모양으로 형성된다.

그리고, 쉴드 가이드(410)는 승강부(310)의 메인 조정축(311)의 회전에 따라 중심부가 메인 조정축(311)의 높이방향을 따라 상승하고, 양단부가 쉴드(200)의 반경방향 양단부를 가압할 수 있도록 중심부가 메인 조정축(311)과 나사결합된다.

즉, 구동모터(331)의 회전에 의해 승강부(310)의 메인 조정축(311)이 회전하는 경우에 쉴드 가이드(410)의 중심부와 메인 조정축(311)이 나사결합되어 있어, 쉴드 가이드(410)의 중심부는 메인 조정축(311)의 회전에 의해 메인 조정축(311)의 높이방향으로 상승하므로 쉴드 가이드(410)의 양단부는 쉴드(200)의 중심부 방향으로 수축된다. 이때, 쉴드(200)가 제자리에 위치한 상태에서 쉴드 가이드(410)의 중심부만을 상승시키기 위해, 메인 조정축(311))의 끝단부는 베어링부재(미도시)에 의해 쉴드(200)에 연결된다.

따라서, 쉴드(200)와 결합된 쉴드 가이드(410)의 양단부가 쉴드(200)를 중심부 방향으로 가압하는 힘을 작용시켜, 쉴드(200)의 양단부가 중심부 방향으로 수축되고 전체적으로 소모된 타겟(T)의 형상에 대응되게 쉴드(200)의 형상을 변형할 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 불활성 기체인 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, 타겟(T)에서 스퍼터링되는 증착물질을 기판(10)방향으로 스퍼터링되도록, 타겟(T)의 외주면에는 타겟(T)과 소정간격 이격되게 마련된 쉴드(200)를 배치한다.

그러나, 증착공정이 진행됨에 따라 타겟(T)이 소모되어 타겟(T)과 쉴드(200)간의 간격이 멀어지게 되면, 타겟(T)에서 스퍼터링되는 증착물질 중 기판(10)에 증착되지 않는 증착물질이 증가되어 타겟(T) 주변부를 포함한 챔버(110) 전체를 오염시키게 되며, 타겟(T)과 쉴드(200) 간의 간격이 멀어지게 됨에 따라 플라즈마 발생 및 증착을 위한 전자와 이온들의 불안정한 거동으로 아크가 지속적으로 발생되는 등 기판(10)에 원하는 특성을 갖는 박막을 증착할 수 없는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 증착공정에 따라 타겟(T)이 소모되는 경우에, 타겟(T)과 쉴드(200) 간의 간격을 일정하게 조절할 수 있도록 쉴드 간격 조절유닛(300)과 쉴드 형상 변형유닛(400)을 구비한다.

도 4에서 도시한 바와 같이 증착공정이 수행되기 전 타겟(T1,T2)의 초기상태에서 증착공정이 수행됨에 따라 도 5에서 도시한 바와 같이 타겟(T2)은 소모된다.

이때, 쉴드 간격 조절유닛(300)의 구동모터(331)를 동작하여 메인 조정축(311)을 하강시켜, 쉴드 형상 변형유닛(400)의 쉴드 가이드(410) 및 쉴드(200)를 타겟(T2)과 소정간격 이격되게 하강시킨다.

그리고, 구동모터(331)를 회전시켜 메인 조정축(311)에 나사결합된 쉴드 가이드(410)의 중심부를 상승시켜 쉴드 가이드(410)의 반경방향 양단부가 쉴드(200)를 측부에서 가압하여 쉴드(200) 모양을 타겟(T2)에 대응되게 변형한다.

이와 같이, 증착공정 수행 중에 타겟(T2)이 소모되는 경우에, 쉴드 간격 조절유닛(300) 및 쉴드 형상 변형유닛(400)을 이용하여 쉴드(200)와 타겟(T2)간의 간격을 일정하게 유지할 수 있어 타겟(T) 주변부의 오염을 방지함과 아울러 타겟(T)에 파워 인가시 전자와 이온들의 불안정한 거동에 따른 아크 발생을 방지하여 기판(10)에 원하는 특성을 갖는 박막을 증착할 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 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전형 캐소드, 쉴드 및 쉴드 간격 조절유닛의 결합상태를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 6의 C-C 단면을 나타내는 단면도이고, 도 9는 도 7의 D-D 단면을 나타내는 단면도로서, 타겟이 소모되기 전의 초기상태를 나타내는 단면도이고, 도 10은 도 7의 D-D 단면을 나타내는 단면도로서, 타겟이 소모된 경우에 쉴드 간격 조절유닛 및 쉴드 형상 변형유닛의 작동을 나타내는 단면도이다.

도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 기판(10a)에 대한 증착공간을 형성하는 챔버(110a)와, 기판(10a)을 이송 가능하게 지지하는 기판 이송 지지부(130a)와, 챔버(110a) 내부에 마련되되 기판(10a)을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟(T)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(T)으로부터 스퍼터링되는 증착물질이 기판(10a) 방향으로 스퍼터링되도록 타겟(T)의 길이방향을 따라 타겟(T)에 인접하게 마련된 쉴드(200a)와, 쉴드(200a)에 연결되되 타겟(T)과 쉴드(200a)의 간격을 조절하는 쉴드 간격 조절유닛(300a)과, 쉴드(200a)에 연결되되 증착공정에 따라 타겟(T)이 소모되어 쉴드 간격 조절유닛(300a)을 이용하여 쉴드(200a)를 타겟(T)에 인접하게 배치한 경우에 쉴드(200a)의 외주면을 가압하여 쉴드(200a)의 형상을 소모된 타겟(T)의 형상에 대응되게 변형하는 쉴드 형상 변형유닛(400a)을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 증착공정에 따라 타겟(T)이 소모되는 경우에도, 쉴드 간격 조절유닛(300a)을 이용하여 타겟(T)과 쉴드(200a)의 간격을 조절하는 한편, 쉴드 형상 변형유닛(400a)을 이용하여 소모된 타겟(T)의 형상에 대응하여 쉴드(200a)의 형상을 변형시켜 타겟(T)과 쉴드(200a) 사이의 간격을 일정하게 조절하여 타겟(T) 주변부의 오염을 방지함과 아울러 타겟(T)에 파워 인가시 전자와 이온들의 불안정한 거동에 따른 아크 발생을 방지하여 기판(10a)에 원하는 특성을 갖는 박막을 증착할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치의 챔버(110a), 기판 이송 지지부(130a), 회전형 캐소드(140a), 파워 공급부(160a), 전기 연결부(170a), 쉴드(200a) 및 쉴드 간격 조절유닛(300a)는 본 발명의 일 실시예에 설명한 챔버(110), 기판 이송 지지부(130), 회전형 캐소드(140), 파워 공급부(160), 전기 연결부(170), 쉴드(200) 및 쉴드 간격 조절유닛(300)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하고, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉴드 형상 변형유닛(400a)에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

도 6, 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 쉴드 형상 변형유닛(400a)은, 증착공정에 따라 타겟(T)이 소모되어 쉴드 간격 조절유닛(300a)을 이용하여 쉴드(200a)를 타겟(T)과 인접하게 배치한 경우에, 쉴드(200a)의 형상을 소모된 타겟(T)의 형상에 대응되게 변형하여 전체적으로 쉴드(200a)와 타겟(T)간의 간격을 일정하게 유지하는 역할을 한다.

이때, 쉴드 형상 변형유닛(400a)은, 쉴드(200a)의 길이방향 및 반경방향을 따라 상호 이격되게 마련되되 일단부가 쉴드(200a)와 연결되고 타단부가 지지부(350a)에 연결되어 승하강하는 복수의 보조 조정축(430a)과, 보조 조정축(430a)에 연결되되 보조 조정축(430a)이 하강함에 따라 쉴드(200a)에 밀착되어 쉴드(200a)를 가압하는 누름부재(450a)와, 누름부재(450a)를 보조 조정축(430a)에 대하여 회동가능하도록, 보조 조정축(430a)과 누름부재(450a)를 결합하는 핀부재(470a)를 포함한다.

보조 조정축(430a)은 타겟(T)의 형상에 대응되게 쉴드(200a)를 변형하는데 있어, 쉴드(200a)에 가하는 변형력을 제공하는 역할을 한다.

보조 조정축(430a)은 쉴드(200a)의 길이방향 및 반경방향을 따라 상호 이격되게 복수개 배치되며, 이는 쉴드(200a)에 가해지는 변형력을 균등하게 분배하도록 하기 위함이다.

그리고, 보조 조정축(430a)에 의해 가해진 변형력은 누름부재(450a)에 전달되며, 누름부재(450a)는 쉴드(200a)의 외주면에 밀착되며, 쉴드(200a)와 접하는 누름부재(450a)의 단면은 쉴드(200a)의 곡면형상에 대응되게 곡면형상으로 형성된다.

또한, 누름부재(450a)가 쉴드(200a)의 곡면에 수직한 방향, 즉 쉴드(200a)의 중심부 방향으로 쉴드(200a)를 가압할 수 있도록 누름부재(450a)가 보조 조정축(430a)에 대해 자유롭게 회동가능하도록 누름부재(450a)와 보조 조정축(430a)은 핀부재(470a)에 의해 결합된다.

따라서, 쉴드(200a)가 타겟(T) 모양에 대응되게 원호모양으로 변형되는 과정에서 누름부재(450a)는 보조 조정축(430a)에 대해 상대 회동되어 쉴드(200a)를 그 중심부 방향으로 가압한다.

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

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

도 6을 참조하면, 기판(10a)은 챔버(110a)의 기판 유입구(115a)를 통해 유입되고, 기판 이송 지지부(130a) 상의 증착 위치로 배치된 후 증착 공정이 개시된다. 즉, 챔버(110a) 내로 예컨대 불활성 기체인 아르곤(Ar) 가스가 충진되고, 챔버(110a)는 그 내부가 밀폐되면서 고진공을 유지한다.

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

이때, 타겟(T)에서 스퍼터링되는 증착물질을 기판(10a)방향으로 스퍼터링되도록, 타겟(T)의 외주면에는 타겟(T)과 소정간격 이격되게 마련된 쉴드(200a)를 배치한다.

그러나, 증착공정이 진행됨에 따라 타겟(T)이 소모되어 타겟(T)과 쉴드(200a)간의 간격이 멀어지게 되면, 타겟(T)에서 스퍼터링되는 증착물질 중 기판(10a)에 증착되지 않는 증착물질이 증가되어 타겟(T) 주변부를 포함한 챔버(110a) 전체를 오염시키게 되며, 타겟(T)과 쉴드(200a) 간의 간격이 멀어지게 됨에 따라 플라즈마 발생 및 증착을 위한 전자와 이온들의 불안정한 거동으로 아크가 지속적으로 발생되는 등 기판(10a)에 원하는 특성을 갖는 박막을 증착할 수 없는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 증착공정이 진행됨에 따라 타겟(T)이 소모되는 경우에, 타겟(T)과 쉴드(200a) 간의 간격을 일정하게 조절할 수 있도록 쉴드 간격 조절유닛(300a)과 쉴드 형상 변형유닛(400a)을 구비한다.

도 9에서 도시한 바와 같이 증착공정이 수행되기 전 타겟(T1,T2)의 초기상태에서 증착공정이 수행됨에 따라 도 10에서 도시한 바와 같이 타겟(T2)은 소모된다.

이때, 쉴드 간격 조절유닛(300a)의 구동모터(331a)를 동작하여 메인 조정축(311a)을 하강시켜 쉴드(200a)를 타겟(T2)과 소정간격 이격되게 하강시킨다.

그리고, 쉴드 형상 변경유닛의 보조 조정축(430a)을 하강시켜 누름부재(450a)가 쉴드(200a)의 외주면을 가압하여 쉴드(200a)모양을 타겟(T2)에 대응되게 변형한다.

이와 같이, 증착공정 수행 중에 타겟(T2)이 소모되는 경우에, 쉴드 간격 조절유닛(300a) 및 쉴드 형상 변형유닛(400a)을 이용하여 쉴드(200a)와 타겟(T2)간의 간격을 일정하게 유지할 수 있어 타겟(T) 주변부의 오염을 방지함과 아울러 타겟(T)에 파워 인가시 전자와 이온들의 불안정한 거동에 따른 아크 발생을 방지하여 기판(10a)에 원하는 특성을 갖는 박막을 증착할 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, 110a: 챔버
130, 130a: 기판 이송 지지부 140, 140a: 회전형 캐소드
141, 141a: 캐소드 백킹튜브 160, 160a: 파워 공급부
170, 170a: 전기 연결부 200, 200a: 쉴드
210, 210a: 본체부 230, 230a: 냉각부
300, 300a: 쉴드 간격 조절유닛 310, 310a: 승강부
311, 311a: 메인 조정축 313, 313a: 가스 공급유로
330, 330a: 구동부 331, 331a: 구동모터
350, 350a: 지지부 400, 400a: 쉴드 형상 변형유닛
410: 쉴드 가이드 430a: 보조 조정축
450a: 누름부재 470a: 핀부재

Claims (19)

1. 기판에 대한 증착공간을 형성하는 챔버;
   상기 챔버 내부에 회전가능하게 마련되되, 상기 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟을 구비한 회전형 캐소드;
   상기 타겟으로부터 스퍼터링되는 증착물질이 기판 방향으로 스퍼터링되도록, 상기 타겟의 길이방향을 따라 상기 타겟에 인접하게 마련된 쉴드;
   상기 쉴드에 연결되되, 상기 타겟과 상기 쉴드의 간격을 조절하는 쉴드 간격 조절유닛; 및
   상기 쉴드에 연결되되, 증착공정에 따라 상기 타겟이 소모되어 상기 쉴드 간격 조절유닛을 이용하여 상기 쉴드를 상기 타겟에 인접하게 배치한 경우에 상기 쉴드의 반경방향 양단부를 가압하여 상기 쉴드의 형상을 상기 소모된 타겟의 형상에 대응되게 변형하는 쉴드 형상 변형유닛을 포함하는 스퍼터 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 쉴드 간격 조절유닛은,
   상기 쉴드에 연결되되, 상기 타겟과 상기 쉴드의 간격을 조절하도록 상기 쉴드와 함께 승하강하는 승강부; 및
   상기 승강부에 연결되되, 상기 승강부를 승하강시키는 구동부를 포함하는 스퍼터 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 회전형 캐소드는,
   상기 타겟이 외주면에 마련된 캐소드 백킹튜브;
   상기 캐소드 백킹튜브의 일단부에 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 캐소드 회전축;
   상기 캐소드 회전축의 일단부가 수용되되, 상기 캐소드 회전축을 회전가능하게 지지하는 엔드블록; 및
   상기 캐소드 백킹튜브의 타단부에 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전가능하게 지지하는 회전축 하우징을 더 포함하며,
   상기 쉴드 간격 조절유닛은,
   일단부가 상기 엔드블록에 연결되고 타단부가 상기 회전축 하우징에 연결되어, 상기 승강부 및 상기 구동부를 지지하는 지지부를 더 포함하는 스퍼터 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 구동부는,
   정회전 및 역회전이 조절가능한 구동모터; 및
   상기 지지부의 상면에 마련되되, 상기 구동모터가 안착되는 구동모터 안착부를 포함하며,
   상기 승강부는,
   일단부가 상기 구동모터의 회전축에 연결되고 타단부가 상기 지지부를 관통하여 상기 쉴드에 연결되며, 상기 쉴드와 함께 승하강하는 메인 조정축을 포함하는 스퍼터 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 승강부는,
   상기 메인 조정축의 내부에 마련되되, 상기 쉴드와 상기 타겟 사이에 불활성 기체를 공급하는 가스 공급유로를 더 포함하는 스퍼터 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 쉴드 형상 변형유닛은,
   상기 쉴드와는 별개로 상기 승강부와 연동하되, 중심부가 상기 승강부에 연결되고, 양단부가 상기 쉴드의 반경방향 양단부에 결합된 쉴드 가이드를 포함하는 스퍼터 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 쉴드 가이드는,
   상기 메인 조정축의 회전에 따라 중심부가 상기 메인 조정축의 높이방향을 따라 상승하고, 양단부가 상기 쉴드의 반경방향 양단부를 가압할 수 있도록, 중심부가 상기 메인 조정축과 나사결합된 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 쉴드는,
   상기 타겟의 외주면을 감싸도록 형성되되, 증착물질이 기판 방향으로 스퍼터링되도록 상기 기판에 대향되는 측이 개방된 본체부를 포함하는 스퍼터 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 쉴드는,
   상기 본체부의 내부에 마련되되, 상기 타겟을 냉각하는 냉각부를 더 포함하는 스퍼터 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 본체부의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관; 및
    상기 냉각수 유입관에 유입된 상기 냉각수가 상기 본체부를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출관을 포함하는 스퍼터 장치.
11. 기판에 대한 증착공간을 형성하는 챔버;
    상기 챔버 내부에 회전가능하게 마련되되, 상기 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟을 구비한 회전형 캐소드;
    상기 타겟으로부터 스퍼터링되는 증착물질이 기판 방향으로 스퍼터링되도록, 상기 타겟의 길이방향을 따라 상기 타겟에 인접하게 마련된 쉴드;
    상기 쉴드에 연결되되, 상기 타겟과 상기 쉴드의 간격을 조절하는 쉴드 간격 조절유닛; 및
    상기 쉴드에 연결되되, 증착공정에 따라 상기 타겟이 소모되어 상기 쉴드 간격조절유닛을 이용하여 상기 쉴드를 상기 타겟에 인접하게 배치한 경우에 상기 쉴드의 외주면을 가압하여 상기 쉴드의 형상을 상기 소모된 타겟의 형상에 대응되게 변형하는 쉴드 형상 변형유닛을 포함하는 스퍼터 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 쉴드 간격 조절유닛은,
    상기 쉴드에 연결되되, 상기 타겟과 상기 쉴드의 간격을 조절하도록 상기 쉴드와 함께 승하강하는 승강부; 및
    상기 승강부에 연결되되, 상기 승강부를 승하강시키는 구동부를 포함하는 스퍼터 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 회전형 캐소드는,
    상기 타겟이 외주면에 마련된 캐소드 백킹튜브;
    상기 캐소드 백킹튜브의 일단부에 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 캐소드 회전축;
    상기 캐소드 회전축의 일단부가 수용되되, 상기 캐소드 회전축을 회전가능하게 지지하는 엔드블록; 및
    상기 캐소드 백킹튜브의 타단부에 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전가능하게 지지하는 회전축 하우징을 더 포함하며,
    상기 쉴드 간격 조절유닛은,
    일단부가 상기 엔드블록에 연결되고 타단부가 상기 회전축 하우징에 연결되어, 상기 승강부 및 상기 구동부를 지지하는 지지부를 더 포함하는 스퍼터 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 구동부는,
    정회전 및 역회전이 조절가능한 구동모터; 및
    상기 지지부의 상면에 마련되되, 상기 구동모터가 안착되는 구동모터 안착부를 포함하며,
    상기 승강부는,
    일단부가 상기 구동모터의 회전축에 연결되고 타단부가 상기 지지부를 관통하여 상기 쉴드에 연결되며, 상기 쉴드와 함께 승하강하는 메인 조정축을 포함하는 스퍼터 장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 승강부는,
    상기 메인 조정축의 내부에 마련되되, 상기 쉴드와 상기 타겟 사이에 불활성 기체를 공급하는 가스 공급유로를 더 포함하는 스퍼터 장치.
16. 제14항에 있어서,
    상기 쉴드 형상 변형유닛은,
    상기 쉴드의 길이방향 및 반경방향을 따라 상호 이격되게 마련되되, 일단부가 상기 쉴드와 연결되고 타단부가 상기 지지부에 연결되어 승하강하는 복수의 보조 조정축;
    상기 보조 조정축에 연결되되, 상기 보조 조정축이 하강함에 따라 상기 쉴드에 밀착되어 상기 쉴드를 가압하는 누름부재; 및
    상기 누름부재를 상기 보조 조정축에 대하여 회동가능하도록, 상기 보조 조정축과 상기 누름부재를 결합하는 핀부재를 포함하는 스퍼터 장치.
17. 제11항에 있어서,
    상기 쉴드는,
    상기 타겟의 외주면을 감싸도록 형성되되, 증착물질이 기판 방향으로 스퍼터링되도록 상기 기판에 대향되는 측이 개방된 본체부를 포함하는 스퍼터 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 쉴드는,
    상기 본체부의 내부에 마련되되, 상기 타겟을 냉각하는 냉각부를 더 포함하는 스퍼터 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 본체부의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관; 및
    상기 냉각수 유입관에 유입된 상기 냉각수가 상기 본체부를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출관을 포함하는 스퍼터 장치.

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