KR101631935B1 - 스퍼터링 타겟 장치 - Google Patents

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Abstract

스퍼터링 타겟 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는, 제1 타겟부, 이와 이웃하는 제2 타겟부 및 제1 타겟부와 제2 타겟부 사이에 형성된 제1 타겟 분할부를 포함하고 제1 방향으로 연장된 제1 타겟 어레이를 포함하는 제1 타겟 어셈블리를 포함하되, 제1 타겟 분할부의 제1 방향에 대한 종단면 형상은 제1 방향에 대하여 비스듬하다.
타겟, 스퍼터링, 산화물, 타겟 어셈블리

Description

스퍼터링 타겟 장치 {Apparatus of sputtering target}
본 발명은 스퍼터링 타겟 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 균일한 박막을 형성할 수 있는 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.
유리나 플라스틱 등의 기판에 형성되는 박막에는 금속류뿐만 아니라, 금속 산화물, 세라믹류 등의 재료가 이용되며, 특히 인듐산화물(In2O3)과 주석산화물(SnO2)을 혼합한 ITO(Indium Tin Oxide) 박막은 주로 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 유기EL 표시장치(Organic Electroluminescent Display) 등 평판디스플레이 장치의 전극재료로 사용되고 있다.
상기와 같은 전극 박막을 형성하는 방법으로서 스퍼터링 타겟 장치를 이용한 스퍼터링법이 이용되고 있다. 이러한, 스퍼터링 타겟 장치에는 평판형 타겟 어셈블리와 회전식 타겟 어셈블리가 제안되었다.
한편, 유리나 플라스틱 등의 기판이 대면적화 되면서, 타겟 어셈블리에 포함되고, 박막 형성물질이 포함된 타겟부는 길이가 길어 졌다. 그러나, 타겟부를 이루 는 물질 중에 산화물 같은 세라믹의 경우 깨지기 쉬운 특성에 의해, 타겟부의 길이가 증가되면, 타겟부에 포함된 세라믹 물질 등이 손상되는 등 타겟부의 길이를 증가시켜 타겟 어셈블리를 제조하는 것에는 한계가 있었다.
이에 따라, 타겟 어셈블리의 제조시 타겟 어셈블리에 포함되는 타겟부를 복수개로 형성하고 이들을 각각 접합부재에 의해 연결하여 타겟 어셈블리를 제조하였다. 그러나, 이에 의할 경우, 스퍼터링에 의해 형성된 박막 내에 접합부재의 물질이 불균일하게 포함될 수 있어, 스퍼터링에 의해 형성된 박막의 전기적 특성이 전체적으로 불균일하게 나타났다. 따라서, 스퍼터링에 의해 형성된 박막 내에 접합부재의 물질이 박막 내에 균일하게 포함되도록 하는 스퍼터링 타겟 장치가 필요하였다. 또는, 스퍼터링에 의해 형성된 박막 내에 접합부재의 물질이 포함되지 않도록 하는 스퍼터링 타겟 장치가 필요하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 스퍼터링에 의해 형성된 박막 내에 접합부재의 물질이 박막 내에 균일하게 포함되도록 하는 스퍼터링 타겟 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 스퍼터링에 의해 형성된 박막 내에 접합부재의 물질이 포함되지 않도록 하는 스퍼터링 타겟 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스 퍼터링 타겟 장치는, 제1 타겟부, 이와 이웃하는 제2 타겟부 및 상기 제1 타겟부와 상기 제2 타겟부 사이에 형성된 제1 타겟 분할부를 포함하고 제1 방향으로 연장된 제1 타겟 어레이를 포함하는 제1 타겟 어셈블리를 포함하되, 상기 제1 타겟 분할부의 상기 제1 방향에 대한 종단면 형상은 상기 제1 방향에 대하여 비스듬하다.
상기 해결하고자 하는 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터링 타겟 장치는, 제1 타겟부, 이와 이웃하는 제2 타겟부 및 상기 제1 타겟부와 상기 제2 타겟부 사이에 형성된 제1 타겟 분할부를 포함하고 제1 방향으로 연장된 제1 타겟 어레이를 포함하는 제1 타겟 어셈블리를 포함하되, 상기 제1 타겟 분할부는 일 경계부와 타 경계부를 포함하고, 상기 일 경계부에서 상기 타 경계부까지의 경로의 길이가 상기 제1 또는 제2 타겟부의 두께보다 길다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것 일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 스퍼터링 타겟 장치에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 타겟 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 타겟 장치 중, 제1 타겟 어셈블리를 나타내는 사시도 이다. 도 2는 도 1의 I-I’ 선을 따라 절단한 단면도이고, 도 3은 도 1의 II-II’선을 따라 절단한 단면도이고, 도 4는 도 3의 A부분을 확대한 것이고, 도 5는 도 4의 B부분을 확대한 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 타겟 어셈블리(100)는 회전 롤러(160), 제1 타겟 어레이(120), 제1 타겟 어레이(120)와 회전 롤러(160) 사이에 위치하는 냉각 부재(140)를 포함한다.
회전 롤러(160)는 외주면에 부착된 제1 타겟 어레이(120)를 지지하고 회전시키는 역할을 한다. 회전 롤러(160)는 내부가 비어있는 중공형상으로 이루어질 수 있다. 구체적으로 회전 롤러(160)는 양쪽면이 모두 개방되거나, 회전 롤러(160)와 동일한 부재 등에 의해 모두 폐쇄된 중공형상일 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 회전 롤러(160)의 일면은 개방되고, 타면은 폐쇄된 중공형상일 수 있다. 또한, 회전 롤러(160)는 내주 및 외주가 모두 원통형인 중공원통형상일 수 있고, 내주 단면 및 외주 단면 중 어느 하나 이상이 다각형인 중공형상일 수도 있으며, 이상의 예시에 제한되지 않는다.
이러한 중공형상의 회전 롤러(160)를 스퍼터링 장치에 장착시 중공형상의 회 전 롤러(160)의 내주면 주위에는 마그네틱 바가 설치될 수 있고, 이들 마그네틱 바 주위로 물 및 그 밖의 냉각액을 흘려줄 수 있다.
회전 롤러(160)의 외경은 회전 롤러(160)와 제1 타겟 어레이(120) 사이에 냉각 부재(140)를 삽입할 수 있는 간극이 구비될 수 있도록 제1 타겟 어레이 (120)의 내경보다 작을 수 있다.
회전 롤러(160)의 재료로는, 스퍼터링시 제1 타겟 어레이(120)에 발생한 열이 냉각 부재(140)를 통해 회전 롤러(160)로 원활하게 전달되도록 열전도율이 크고, 회전 롤러(160)가 구조체로서의 신뢰성을 갖도록 충분한 강성을 갖는 물질이 사용될 수 있다. 상기 조건을 만족하는 물질로서, 예컨대 스테인리스, 구리, 티타늄, 알루미늄 등의 금속이 예시될 수 있다.
제1 방향(1)은 타겟 어셈블리의 회전 롤러(160)가 회전하는 회전축 방향을 의미한다.
제1 타겟 어레이(120)는 제1 타겟부(121), 제2 타겟부(122) 및 이들 사이에 형성된 제1 타겟 분할부(123)을 포함한다. 또한, 제1 타겟 어레이(120)는 제1 방향(1)으로 연장되고, 회전 롤러(160)의 외주면에 부착된다. 전체적으로, 제1 타겟 어레이(120)는 다수의 타겟부를 포함할 수 있다. 여기서, 다수의 타겟부를 이루는 일 타겟부는 이와 이웃하는 타 타겟부 사이에 형성된 타겟 분할부에 의해 분할된다. 이러한 제1 및 제2 타겟부(121, 122)를 포함하는 타겟 어레이(120)를 이용함으로써, 대면적 기판에 적합한 길이를 가지는 타겟 어레이(120) 를 제공할 수 있다. 예를 들어, ITO 타겟 어레이(120)의 경우, 제조 공정 및 설비를 감안하여 복수의 ITO 타겟부(121. 122)를 이용함으로써, 대면적의 기판에 적합한 길이를 가지는 타겟 어레이(120)를 제조할 수 있다.
제1 타겟 어레이(120)는 중공형상, 예를 들어 중공의 원통 형상일 수 있다. 다만, 제1 타겟 어레이(120)가 평판형(도 9 참조)이 아니라면 이 형태에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 타겟 어레이(120)의 내주 단면형상은 회전 롤러(160)의 외주 단면형상에 대응하는 형상일 수 있다. 제1 타겟 어레이(120)의 제1 방향에 대한 횡단면의 형상(도 2의 121 참조)은 원형일 수 있으나, 이에 한정되지 않는 것은 물론이다.
제1 타겟 어레이(120)에 포함된 제1 및 제2 타겟부(121, 122)는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 주석(Sn)을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 타겟부(121, 122)는 ITO, ZnO, InGaZnO4, Zn-In-O, Zn-Sn-O등의 산화물을 포함할 수 있다. 한편, 제1 및 제2 타겟부(121, 122)에 포함된 물질은 증착될 박막 물질에 따라 선택될 수 있으며, 상기 나열된 물질에 한정되는 것은 아니다.
이러한 제1 및 제2 타겟부(121, 122)는 소결법 등에 의해 제조될 수 있다. 일례로 제1 및 제2 타겟부(121, 122)가 ITO를 포함하는 경우, 인듐산화물(In2O3)과 주석산화물(SnO2)을 전극 특성에 적합한 비율로 혼합하여, 냉간정수압 성형(CIP: Cold Isostatic Pressing)한 다음, 이를 소결함으로써 제조될 수 있다.
제1 타겟 어레이(120)의 길이는 스퍼터링이 수행되는 대상 기판의 면적에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 이때, 제1 타겟 어레이(120)의 길이는 제조시 적용되는 소결 공정, 제조 장치 등의 특성을 감안하여 결정될 수 있다. 또한, 제1 타겟 어레이(120)의 제1 및 제2 타겟부(121, 122)의 내경(D1)은 제1 및 제2 타겟부(121, 122)가 부착될 회전 롤러(160)의 외경보다 크고, 외경(D2)은 스퍼터링 장비의 크기에 따라 조절될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 타겟 분할부(123)의 제1 방향(1)에 대한 종단면 형상은 제1 방향(1)에 대하여 비스듬하다. 즉, 제1 타겟 분할부(123)의 제1 방향(1)에 대한 종단면 형상은 제1 방향(1)에 대하여 소정의 각도를 갖는다. 한편, 제1 타겟 분할부(123)은 제1 타겟부(121)와 제2 타겟부(122)를 서로 접합시키기 위하여 접합부재(124)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 접합부재(124)는 인듐(In)이 사용될 수 있다. 제1 타겟 분할부(123)의 제1 방향(1)에 대한 종단면 형상이 비스듬하게 형성됨으로써, 제1 타겟 어레이(120)를 이용한 스퍼터링시, 제1 타겟 분할부(123)에 포함된 접착물질인 인듐(In) 등이 불균일하게 기판상에 증착되는 것이 방지될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 타겟부(121, 122)에 포함된 물질과, 제1 타겟 분할부(123)에 포함된 접착물질이 기판 상의 전 영역에 균일하게 증착될 수 있어, 증착된 막의 전기적 특성이 균일하게 될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 제1 타겟부(121)의 제1 방향(1)에 대한 종단면은 제1 및 제2 경계부(125_1, 125_2)를 포함한다. 이때, 제1 및 제2 경계부(125_1, 125_2)는 제1 타겟부(121)의 외주면에 해당된다. 한편, 제1 및 제2 경계부(125_1, 125_2)의 양단을 각각 제1 가상의 선(126_1)과 제2 가상의 선(126_2)으로 이은 형상은 평행사변형이 될 수 있다. 이때, 평행사변형의 일 꼭짓점(v1)과 마주하는 타 꼭짓점(V2)을 이은 가상의 분할선(127)에 의해 평행사변형은 두개의 삼각형(t1, t2)로 분할될 수 있다. 이때, 제1 경계부(125_1)와 분할선(127)이 이루는 각(θ1)은 90°일 수 있고, 제2 경계부(125_2)와 분할선(127)이 이루는 각(θ2)도 90°일 수 있다. 이에 의해, 분할선(127)에 의해 분할되는 두 개의 삼각형은 직각 삼각형일 수 있다. 이렇게, 분할선(127)에 의해 두 개의 직각 삼각형이 되도록 제1 타겟부(121)의 단면 형상을 형성하면, 스퍼터링시 제1 타겟 어레이(120)의 물질이 증착될 기판을 이동시키지 않고, 기판상의 전면에 균일하게, 제1 타겟부 및 제1 타겟 분할부의 물질을 증착시킬 수 있다.
한편, 제2 타겟부(121)의 제1 방향(1)에 대한 종단면은 제3 및 제4 경계부(125_3, 125_4)를 포함한다. 이때, 제3 및 제4 경계부(125_3, 125_4)는 제2 타겟부(122)의 외주면에 해당된다. 한편, 제3 및 제4 경계부(125_3, 125_4)의 양단을 각각 제3 가상의 선(126_3)과 제4 가상의 선(126_4)으로 이은 형상은 제1 타겟부와 마찬가지로 평행사변형이 될 수 있다.
이에 의해, 제1 분할 타겟부(123)의 제1 방향(1)에 대한 종단면 형상은 비스듬하게 형성될 수 있고, 상술한 바와 같이, 제1 및 제2 타겟부(121, 122)에 포함된 물질과, 제1 타겟 분할부(123)에 포함된 접착물질이 기판 상의 전 영역에 균일하게 증착될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 타겟부(도 9의 331, 332 참조)는 판형상일 수 있는데, 이때, 제1 및 제2 타겟부(331, 332)는 평행사변형 형상의 판형상일 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 타겟부(331, 332)의 형상이 평행사변형일 경우, 제1 및 제2 타겟부(331,332) 들이 배열된 방향에 대한 제1 및 제2 타겟부(331, 332)의 종단면의 형상은 평행사변형이 될 것이다. 이에 의해, 제1 및 제2 타겟부(331, 332)의 형상을 판형으로 구현하더라도, 상술한 바와 같이, 제1 및 제2 타겟부(331, 332)에 포함된 물질과, 제1 타겟 분할부(도 9의 333 참조)에 포함된 접착물질이 기판 상의 전 영역에 균일하게 증착될 수 있다.
냉각 부재(140)는 별도의 열처리에 의한 융착 처리과정 없이 제1 타겟 어레이(120) 및 회전 롤러(160)에 개재되어 제1 타겟 어레이(120)를 회전 롤러(160)에 부착시키다. 또한, 제1 타겟 어레이(120)에 발생한 열을 회전 롤러(160)에 전달한다.
냉각 부재(140)는 열전도율이 제1 타겟 어레이(120) 보다 크고, 열팽창 수축응력을 흡수할 수 있어야 하며, 비표면적이 넓고, 자체 열팽창수축이 일어나지 않을 것이 요구된다.
냉각 부재(140)는 윤활 특성을 가지는 열경화성 수지 및 제1 타겟 어레이(120)의 열전도율보다 큰 열전도율을 갖는 금속을 포함한다.
열경화성 수지는 제1 타겟 어레이(120)를 회전 롤러(160)에 접촉하게 하여, 제1 타겟 어레이(120)가 헛도는 현상이 발생하지 않도록 한다.
금속은 열전도율이 높아, 스퍼터링시 제1 타겟 어레이(120)에서 발생한 열이 냉각 부재(140)를 통해 회전 롤러(160) 방향으로 쉽게 전달되도록 하여 냉각을 원활히 수행하는 역할을 한다. 즉, 냉각 부재(140)는 상기 금속을 함유하여 제1 타겟 어레이(120)의 열전도율보다 큰 열전도율을 갖고, 회전 롤러(160)보다는 작거나 같은 열전도율을 갖게 됨으로써, 제1 타겟 어레이(120)에서 발생한 열이 냉각 부 재(140)를 거쳐 회전 롤러(160)로 원활하게 전달될 수 있다.
여기서, 금속으로는 열전도 특성이 우수한 재료, 예를 들어 Al, Mo, Cu, 스테인레스 강(SUS) 등이 사용될 수 있으나, 상기 금속이 이들 재료로 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 타겟 어셈블리(100)는 상단 지지링(181) 및 하단 지지링(182)을 더 포함할 수 있다.
하단 지지링(182)은 회전 롤러(160)의 외주면에 부착되어, 제1 타겟 어레이(120)의 하중을 지지한다. 하단 지지링(182)의 내경은 회전 롤러(160)의 외경보다 크며, 예를 들어 용접 작업과 같은 방법으로 회전 롤러(160)의 외주면에 구비된다.
상단 지지링(181)은 제1 타겟 어레이(120)의 길이 방향 팽창을 고려하여 제1 타겟 어레이(120)와 이격되도록 회전 롤러(160)의 외주면에 부착되어 있다. 또한, 제1 타겟 어셈블리(100)를 거꾸로 적재하여 스퍼터링하는 경우 하단 지지링(182)의 역할을 수행할 수 있다. 상단 지지링(181)의 내경은 회전 롤러(160)의 외경보다 크며, 상단 지지링(181)의 내주면에 나사산 처리 등을 수행하여 회전 롤러(160)에 접합시킬 수 있다.
제1 타겟 어레이(120)는 하단 지지링(182)에 의해 지지되도록 회전 롤러(160)에 삽입된다.
제1 타겟 어셈블리(100)의 본딩은 제1 타겟 어레이(120)를 회전 롤러(160)에 삽입시킨 후, 제1 타겟 어레이(120)와 회전 롤러(160) 사이의 간극에 제1 타겟 어 레이(120))의 높이만큼 냉각 부재(140)를 개재시켜, 냉각 부재(140)가 굳어질 때까지 상온에서 방치함으로써 이루어질 수 있다.
이때, 하단 지지링(182)과 제1 타겟 어레이(120) 사이에 발생하는 간극은 테이핑(taping) 처리함으로써 냉각 부재(140)의 누출을 방지할 수 있다. 테이핑 재료로는 내열성 테이프가 사용될 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터링 타겟 장치에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 스퍼터링 타겟 장치 중, 제1 및 제2 타겟 어셈블리를 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 III-III’선과 IV-IV’선을 따라 절단한 단면도이고, 도 8은 도 7의 C, D부분을 확대한 것이다. 설명의 편의상, 상기 제1 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 타겟 어셈블리(100)와 제2 타겟 어셈블리(200)가 제2 방향(2)으로 이웃하도록 배치된다. 여기서, 제1 방향(1)과 제2 방향(2)은 서로 수직이다.
제2 타겟 어셈블리(200)는 제3 타겟부(221), 이와 이웃하는 제4 타겟부(222) 및 제3 타겟부(221)와 제4 타겟부(222) 사이에 형성된 제2 타겟 분할부(223)를 포함하는 제2 타겟 어레이(220)을 포함한다. 이때, 제2 타겟 어레이(220)는 제1 타겟 어레이(120)와 나란하게 연장된다. 여기서 제2 타겟 어레이의 제3 타겟부(221), 제4 타겟부(222) 및 제2 타겟 분할부(223)의 형상과 이들을 형성하는 물질 등은 제1 실시예의 제1 타겟부(121), 제2 타겟부(122) 및 제1 타겟 분할부(123)의 형상 및 이들을 형성하는 물질들과 실질적으로 동일하다. 따라서, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 타겟 어레이(120)의 제1 타겟 분할부(123)에서 제2 방향으로 연장한 가상의 선(11)과 제2 타겟 어레이(220)의 제3 또는 제4 타겟부(221, 223)가 만난다. 즉, 제1 타겟 분할부(123)를 제2 방향을 따라, 제2 타겟 어레이(220)로 평행 이동시키는 경우, 제2 타겟 어레이(220)의 제3 또는 제4 타겟부(221, 223)와 중첩된다.
또한, 제2 타겟 어레이(220)의 제2 타겟 분할부(223)에서 제2 방향으로 연장한 가상의 선(12)과 제1 타겟 어레이(120)의 제1 또는 제2 타겟부(121, 123)가 만난다. 즉, 제2 타겟 분할부(223)를 제2 방향을 따라, 제1 타겟 어레이(120)로 평행 이동시키는 경우, 제1 타겟 어레이(120)의 제1 또는 제2 타겟부(121, 123)와 중첩된다.
이에 의해, 제1 내지 제4 타겟부(121, 122, 221, 222)에 포함된 물질과, 제1 및 제2 타겟 분할부(123, 223)에 포함된 접착물질이 기판 상의 전 영역에 균일하게 증착될 수 있어, 증착된 막의 전기적 특성이 균일하게 될 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 스퍼터링 타겟 장치에 대하여 설명한다.
도 9는 제1 및 제 2 타겟부가 평행사변형의 판형상인 경우의 타겟 어셈블리(300)의 평면도이고, 도 10은 도 9의 V-V′선에 따라 절단한 제1 단면도이고, 도 11은 도 9의 V-V′선에 따라 절단한 제2 단면도이다.
도 9를 참조하면, 제3 타겟 어레이(330)는 제1 타겟부(331)와 이웃하는 제2 타겟부(332) 및 제1 타겟부(331)와 제2 타겟부(332) 사이에 형성된 제1 타겟 분할부(333)를 포함한다.
제3 타겟 어레이(330)는 판형상의 지지대(310) 상에 부착된다. 지지대는 상술한 회전 롤러(160)와 동일한 재료로 형성될 수 있다.
제3 타겟 어레이(330)에 포함된 제1 타겟부(331), 제2 타겟부(332) 및 제1 타겟 분할부(333)에 대한 내용은 상술한 실시예 1의 제1 타겟 어레이(120)의 제1 타겟부(121), 제2 타겟부(122) 및 제1 타겟 분할부(123)의 내용과 실질적으로 동일하므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제1 타겟 분할부(333)은 일 경계부(b1)와 타 경계부(b2)를 포함한다.
이때, 일 경계부(b1)에서 타 경계부(b2)까지의 경로의 길이(l1)가 제1 타겟부(331)의 두께(t1) 또는 제2 타겟부(332)의 두께(t2)보다 길다. 이에 의해, 제1 타겟 분할부(333)에 제1 타겟부(331)와 제2 타겟부(332)의 접합을 위해 포함된 접합부재(미도시)가 기판 상에 형성되는 박막 내에 포함되는 것이 방지될 수 있다. 예를 들어, 접합부재가 인듐(In)인 경우 인듐(In)이 기판 상에 형성되는 박막 내에 포함되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제1 타겟부(331)와 제2 타겟부(332)에 포함된 물질만이 기판상에 증착될 수 있어, 더욱 우수한 전기적 특성을 나타내는 박막을 형성할 수 있다. 한편, 본 특성은 제1 및 제2 실시예의 제1 및 제2 타겟 분할 부(123, 223)에도 적용할 수 있다. 다만, 여기에서는 설명의 편의상 제1 및 제2 타겟부의 형상이 판형상인 경우에 대해서 설명한다.
도 10을 참조하면, 제1 타겟부(331)는 제1 만입부(334_1)와 제1 돌출부(335_1)를 포함하고, 제2 타겟부(332)는 제2 만입부(334_2)와 제2 돌출부(335_1)를 포함한다.
이때, 제1 타겟 분할부(333)에서 제1 만입부(334_1)와 제2 돌출부(335_2)가 마주하고, 제1 돌출부(335_1)와 제2 만입부(334_2)가 마주한다. 이에 의해, 제1 타겟 부할부(333)의 일 경계부(b1)에서 타 경계부(b2)까지의 경로의 길이(l1)가 제1 타겟부(331)의 두께(t1) 또는 제2 타겟부(332)의 두께(t2)보다 길어질 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 타겟부(331)는 제1 철부(337_1)와, 제2 철부(337_2)와, 제1 철부(337_1)와 제2 철부(337_2) 사이에 형성된 제1 요부(338_1)를 포함한다. 또한, 제2 타겟부(332)는 제2 요부(338_2)와, 제3 요부(338_3)와, 제2 요부(338_2)와 제3 요부(338_3) 사이에 형성된 제3 철부(337_3)를 포함한다.
이때, 제1 분할 타겟부(333)에서, 제1 철부(337_1)와 제2 요부(338_2)가, 제2 철부(337_2)와 제3 요부(338_3)가, 제1 요부(338_1)와 제3 철부(337_3)가 각각 마주한다. 이에 의해, 제1 타겟 부할부(333)의 일 경계부(b1)에서 타 경계부(b2)까지의 경로의 길이(l2)가 제1 타겟부(331)의 두께(t1) 또는 제2 타겟부(332)의 두께(t2)보다 길어질 수 있다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터링 타겟 장치가 적용된 스퍼터링 장치의 개략도이다.
도 12를 참조하면, 스퍼터링 장치는 고진공상태로 밀폐된 챔버(220)와, 제1 및 제2 타겟 어셈블리(100, 200)와, 기판대(620)를 포함한다.
이러한 스퍼터링 장치로는, 예를 들어 마그네트론 스퍼터링 장치가 이용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니지만 편의상 마그네트론 스퍼터링 장치를 예로 들어 설명하도록 한다.
플라즈마가 생성되는 챔버(220) 내부에는 제1 및 제2 타겟 어셈블리(100, 200)가 기판대(620)와 대향하여 배치된다. 기판대(620)와 제1 및 제2 타겟 어셈블리(100, 200)는 지면에 대하여 수직으로 배치될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
스퍼터링 장치에 장착되는 제1 및 제2 타겟 어셈블리(100, 200)는 상술한 바와 같이 중공형상의 회전 롤러(160) 및 이것의 외주에 구비된 제1 및 제2 타겟 어레이(120, 220)를 포함한다. 이 제1 및 제2 타겟 어셈블리(100, 200)의 회전 롤러(160)를 타겟회전장치(380)에 연결된 회전축(640)에 부착하여 스퍼터링을 수행한다.
스퍼터링에 필요한 저압을 얻기 위해서, 챔버(220)는 진공 펌프(미도시)와 연결되는 배가스튜브(420)를 구비할 수 있다. 진공 펌프와 배가스튜브는 챔버(220) 내부를 진공으로 유지하도록 한다.
챔버(220) 내부가 상기와 같이 진공 환경으로 된 후, 가스공급관(240, 242)을 통해 챔버(220) 내부로 스퍼터링 가스를 도입시킨다.
이후, 전선(360)을 통해 제1 및 제2 타겟 어셈블리(100, 200)에 음전압을 인 가한다. 이에 의해, 회전 롤러(160) 내부에 설치된 자석의 자력선 주위에 포착되어 있던 전자에 의해 제1 및 제2 타겟 어레이(120, 220)의 표면 주위에 플라즈마가 발생한다.
이 플라즈마가 제1 및 제2 타겟 어레이(120, 220)로 입사된다. 이에 의해, 제1 및 제2 타겟 어레이(120, 220)를 구성하는 물질이 튀어나와 기판대(620) 위에 설치된 기판 상에 증착될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터링 타겟 장치 중, 제1 타겟 어셈블리를 나타내는 사시도 이다.
도 2는 도 1의 I-I’ 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 A부분을 확대한 것이다.
도 5는 도 4의 B부분을 확대한 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 스퍼터링 타겟 장치 중, 제1 및 제2 타겟 어셈블리를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 III-III’선과 IV-IV’선을 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 도 7의 C, D부분을 확대한 것이다.
도 9는 제1 및 제 2 타겟부가 평행사변형의 판형상인 경우의 타겟 어셈블리의 평면도이다.
도 10은 도 9의 V-V′선에 따라 절단한 제1 단면도이다.
도 11은 도 9의 V-V′선에 따라 절단한 제2 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터링 타겟 장치가 적용된 스퍼터링 장치의 개략도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 제1 타겟 어셈블리 120: 제1 타겟 어레이
121: 제1 타겟부 122: 제2 타겟부
123: 제1 타겟 분할부 160: 회전 롤러
181: 상단 지지링 181: 하단 지지링

Claims (20)

  1. 제1 타겟부, 이와 이웃하는 제2 타겟부 및 상기 제1 타겟부와 상기 제2 타겟부 사이에 형성된 제1 타겟 분할부를 포함하고 제1 방향으로 연장된 제1 타겟 어레이를 포함하는 제1 타겟 어셈블리를 포함하되,
    상기 제1 타겟 분할부는 상기 제1 방향과 비스듬한 평면상에 모두 위치하는 스퍼터링 타겟 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 타겟부의 상기 제1 방향에 대한 종단면은 제1 경계부와 제2 경계부를 포함하고,
    상기 제1 경계부와 상기 제2 경계부의 양단을 각각 제1 가상의 선과 제2 가상의 선으로 이은 형상은 평행사변형인 스퍼터링 타겟 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 타겟부의 상기 제1 방향에 대한 종단면은 제3 경계부와 제4 경계부를 포함하고,
    상기 제3 경계부와 상기 제4 경계부의 양단을 각각 제3 가상의 선과 제4 가상의 선으로 이은 형상은 평행사변형인 스퍼터링 타겟 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 평행사변형의 일 꼭지점과 마주하는 타 꼭짓점을 이은 가상의 분할선에 의해 상기 평행사변형은 2개의 직각 삼각형으로 분할되는 스퍼터링 타겟 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제3 타겟부, 이와 이웃하는 제4 타겟부 및 상기 제3 타겟부와 상기 제4 타겟부 사이에 형성된 제2 타겟 분할부를 포함하고 상기 제1 타겟 어레이와 나란하게 연장된 제2 타겟 어레이를 포함하는 제2 타겟 어셈블리를 더 포함하되,
    상기 제2 타겟 어셈블리는 상기 제1 타겟 어셈블리와 이웃하는 제2 방향으로 배치된 스퍼터링 타겟 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 타겟 분할부에서 상기 제2 방향으로 연장된 가상의 선과 상기 제3 또는 제4 타겟부가 만나고,
    상기 제2 타겟 분할부에서 상기 제2 방향으로 연장된 가상의 선과 상기 제1 또는 제2 타겟부가 만나는 스퍼터링 타겟 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 서로 수직인 스퍼터링 타겟 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 타겟 어셈블리는 중공의 원통 형상이고, 외주면을 갖는 회전 롤러를 더 포함하되,
    상기 제1 및 제2 타겟부는 상기 회전 롤러의 외주면에 부착된 스퍼터링 타겟 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전 롤러는 일면이 폐쇄된 중공의 원통 형상인 스퍼터링 타겟 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 타겟부는 중공의 원통 형상인 스퍼터링 타겟 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전 롤러는 상기 회전 롤러의 외주면에 부착된 지지링을 더 포함하는 스퍼터링 타겟 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 타겟부는 판형상인 스퍼터링 타겟 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 타겟부는 아연(Zn), 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 주석(Sn)을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 산화물을 포함하는 스퍼터링 타겟 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 타겟 분할부는 접합부재를 포함하는 스퍼터링 타겟 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 접합부재는 인듐(In)을 포함하는 스퍼터링 타겟 장치.
  16. 제1 타겟부, 이와 이웃하는 제2 타겟부 및 상기 제1 타겟부와 상기 제2 타겟부 사이에 형성된 제1 타겟 분할부를 포함하고 제1 방향으로 연장된 제1 타겟 어레이를 포함하는 제1 타겟 어셈블리를 포함하되,
    상기 제1 타겟 분할부는 상기 제1 방향과 비스듬한 평면상에 모두 위치하고, 일 경계부와 타 경계부를 포함하고, 상기 일 경계부에서 상기 타 경계부까지의 경로의 길이가 상기 제1 또는 제2 타겟부의 두께보다 긴 스퍼터링 타겟 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 타겟부는 제1 만입부와 제1 돌출부를 포함하고, 상기 제2 타겟부는 제2 만입부와 제2 돌출부를 포함하되,
    상기 제1 타겟 분할부에서 상기 제1 만입부와 상기 제2 돌출부가 마주하고, 상기 제1 돌출부와 상기 제2 만입부가 마주하는 스퍼터링 타겟 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 타겟부는 제1 철부와, 제2 철부와, 상기 제1 철부와 상기 제2 철부 사이에 형성된 제1 요부를 포함하고,
    상기 제2 타겟부는 제2 요부와, 제3 요부와, 상기 제2 요부와 상기 제3 요부 사이에 형성된 제3 철부를 포함하되,
    상기 제1 타겟 분할부에서 상기 제1 요부와 상기 제3 철부가 마주하는 스퍼터링 타겟 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 타겟 분할부는 접합부재를 포함하는 스퍼터링 타겟 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 접합부재는 인듐(In)을 포함하는 스퍼터링 타겟 장치.
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