KR102462111B1 - 회전형 캐소드 및 이를 구비한 스퍼터 장치 - Google Patents

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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3435—Target holders (includes backing plates and endblocks)

Abstract

회전형 캐소드가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 캐소드는, 증착 대상을 향하여 증착 물질을 제공하는 타겟; 챔버의 내부 일측에 결합되는 엔드블록의 내부에 회전 가능하게 배치되는 회전조립체를 구비하며, 회전조립체의 일단부가 엔드블록의 외부로 돌출되어 타겟에 연결되고, 회전조립체의 회전에 의해 타겟을 회전시키는 타겟회전유닛; 및 적어도 일부가 회전조립체의 내부에 관통 배치되며, 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 타겟으로 전달하는 전원전달경로를 제공하여 타겟으로 전원을 전달하는 전원전달유닛을 포함한다.

Description

회전형 캐소드 및 이를 구비한 스퍼터 장치{Rotary cathode and sputter apparatus having the same}
본 발명은, 회전형 캐소드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 회전하는 타겟까지 보다 효율적으로 전달할 수 있는 회전형 캐소드에 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 스퍼터 방식의 스퍼터 장치를 물리적 기상 증착이라 하기로 한다.
종래의 스퍼터 장치는, 스퍼터 방식의 공정이 진행되는 공정챔버와, 공정챔버 내에서 증착 위치에 놓인 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 타겟을 구비한 캐소드를 포함한다.
또한, 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.
회전형 캐소드는 타겟 표면에 유도되는 플라즈마의 밀도를 높이기 위하여 마그넷을 구비하고 있어, 평면형태의 캐소드보다 30~50% 이상의 효율이 높은 것으로 잘 알려져 있다.
한편, 회전형 캐소드는 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟과, 타겟의 일단부에 연결되어 타겟을 회전시키는 타겟회전유닛과 타겟회전유닛의 일부가 수용되며 타겟회전유닛을 지지하는 엔드블록을 포함한다.
그런데, 회전형 캐소드는 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 회전하는 타겟으로 전달하여야 하는데, 회전하는 타겟에 직접적으로 전극을 연결하기가 어렵기 때문에, 타겟회전유닛의 회전축을 전기적으로 연결하여 챔버 외부로부터 공급되는 전원을 타겟까지 간접적으로 연결시키는 방법을 사용하는 것이 일반적이었으며, 이러한 종래의 전원전달방식에 의하면 접촉저항이 높으며 전원전달면적이 좁기 때문에 결국 타겟까지 공급되는 전원의 전달효율이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2006-0111896호, (2006.10.30.공개)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 회전하는 타겟까지 보다 효율적으로 전달할 수 있는 회전형 캐소드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 증착 대상을 향하여 증착 물질을 제공하는 타겟; 챔버의 내부 일측에 결합되는 엔드블록의 내부에 회전 가능하게 배치되는 회전조립체를 구비하며, 상기 회전조립체의 일단부가 상기 엔드블록의 외부로 돌출되어 상기 타겟에 연결되고, 상기 회전조립체의 회전에 의해 상기 타겟을 회전시키는 타겟회전유닛; 및 적어도 일부가 상기 회전조립체의 내부에 관통 배치되며, 상기 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 상기 타겟으로 전달하는 전원전달경로를 제공하여 상기 타겟으로 전원을 전달하는 전원전달유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 캐소드가 제공될 수 있다.
상기 전원전달유닛은, 적어도 일부가 상기 회전조립체와 함께 회전하되, 상기 타겟에 직접 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 타겟회전유닛은, 상기 회전조립체의 타겟측 단부에 결합되어 상기 타겟을 고정시키는 타겟 홀더를 더 포함하며, 상기 전원전달유닛은, 상기 엔드블록의 일측에 배치되어 상기 챔버의 외부로부터 전원을 공급받되, 상기 타겟의 내부에 배치되는 마그넷을 고정시키는 전극 겸용 마그넷 홀더모듈; 및 일측은 상기 회전조립체의 타겟측 단부에 결합되어 상기 타겟 홀더와 전기적으로 직접 연결되며, 타측은 상기 회전조립체의 전극측 단부에 배치되어 상기 회전조립체와 함께 회전하면서 상기 전극 겸용 마그넷 홀더모듈과 접촉된 상태를 유지하는 회전전극모듈을 포함할 수 있다.
상기 회전전극모듈은, 상기 회전조립체의 타겟측 단부에 결합되어 상기 타겟 홀더와 연결되는 링 형태의 제1 링형 전극; 상기 회전조립체의 전극측 단부에 배치되어 상기 전극 겸용 마그넷 홀더모듈과 접촉되는 링 형태의 제2 링형 전극; 및 상기 회전조립체의 내부에 관통 배치되어 양단부가 상기 제1 링형 전극과 상기 제2 링형 전극에 각각 결합되며, 상기 제2 링형 전극을 상기 전극 겸용 마그넷 홀더모듈 측으로 탄성 바이어스시키는 적어도 하나의 전극봉부를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 전극봉부는 다수의 전극봉부이며, 상기 다수의 전극봉부 각각은, 상기 제1 링형 전극과 결합되는 제1 전극봉 부재; 일측은 상기 제1 전극봉 부재와 길이방향을 따라 상대이동 가능하게 결합되며, 타측은 상기 제2 링형 전극과 결합되는 제2 전극봉 부재; 및 상기 제1 전극봉 부재와 상기 제2 전극봉 부재 사이에 배치되며, 상기 제2 전극봉 부재를 탄성력에 의해 상기 전극 겸용 마그넷 홀더모듈 측으로 탄성 바이어스시키는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 전극 겸용 마그넷 홀더모듈은, 상기 챔버의 외부로부터 상기 엔드블록의 내부로 관통 배치되는 전원공급 바; 및 상기 전원공급 바와 결합되되 상기 제2 링형 전극이 접촉되는 접촉면을 제공하는 접촉면 제공 전극플랜지와, 상기 접촉면 제공 전극플랜지로부터 돌출 형성되어 상기 마그넷을 고정시키는 마그넷 홀딩 실린더를 구비하는 마그넷 홀더를 포함할 수 있다.
상기 회전조립체는, 본체를 형성하는 회전바디를 구비하며, 상기 회전바디에는, 중앙영역에 상기 마그넷 홀딩 실린더가 배치되는 마그넷 홀딩 실린더 배치홀이 관통 형성되고, 상기 마그넷 홀딩 실린더 배치홀 주위에 미리 결정된 각도로 상호 이격 배치되되, 상기 전원전달유닛의 상기 다수의 전극봉부가 관통 배치가능한 다수의 전극봉부 배치 관통홀이 형성될 수 있다.
상기 타겟회전유닛은, 상기 회전조립체에 결합되어 상기 회전조립체를 회전시키는 회전구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 회전구동부는, 상기 회전조립체의 측면부 외벽에 결합되어 기어구동방식으로 상기 회전조립체를 회전시키는 기어타입회전구동부 및 상기 회전조립체의 측면부 외벽에 결합되어 벨트구동방식으로 상기 회전조립체를 회전시키는 벨트타입회전구동부 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 회전구동부는 상기 기어타입회전구동부이며, 상기 기어타입회전구동부는, 상기 회전조립체의 길이방향의 중앙영역 측면부 외벽을 둘러싸면서 결합 배치되는 제1 기어; 상기 제1 기어와 결합되며, 일측이 상기 챔버의 외부로 돌출되는 제2 기어; 상기 제2 기어에 결합되어 상기 제2 기어를 회전시키는 모터; 및 상기 제1 기어의 양측에 각각 배치되어 상기 회전조립체의 측면부 외벽을 둘러싸면서 결합되며, 상기 엔드블록과 상기 회전조립체 사이의 구름접촉을 제공하는 한 쌍의 베어링을 포함할 수 있다.
상기 엔드블록은, 상기 회전구동부가 중앙에 배치되도록 상기 회전조립체의 양단부에서 측면부 외벽을 둘러싸면서 접촉하도록 결합되며, 상기 회전구동부가 배치되는 공간과 상기 챔버 내부를 분리하여 상기 회전구동부가 배치되는 공간을 진공 상태의 상기 챔버 내부로부터 격리시키는 한 쌍의 씰링블럭을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 증착 대상에 대한 증착 공간을 형성하는 챔버; 및 상기 챔버의 내부에 배치되어 상기 증착 대상에 증착 물질을 제공하는 회전형 캐소드를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 전원전달유닛의 적어도 일부가 타겟회전유닛의 내부에 관통 배치되어 함께 회전하면서, 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 직접 타겟으로 전달하는 전원전달경로를 제공함으로써, 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 회전하는 타겟까지 보다 효율적으로 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 회전형 캐소드를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 회전형 캐소드의 주요부를 분해하여 도시한 주요부 분해사시도이다.
도 4는 도 3의 회전조립체와 회전전극모듈 부분을 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 회전형 캐소드의 단면을 도시한 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, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 회전형 캐소드를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 회전형 캐소드의 주요부를 분해하여 도시한 주요부 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 회전조립체와 회전전극모듈 부분을 도시한 도면이며, 도 5는 도 2의 회전형 캐소드의 단면을 도시한 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스퍼터 장치(1)는 증착 대상(30)에 대한 증착 공간을 형성하는 챔버(20)와, 챔버(20)의 내부에 배치되어 증착 대상(30)에 증착 물질을 제공하는 회전형 캐소드(10)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 챔버(20)는 증착 대상(30)에 대한 증착 공간을 형성하는 부분으로서, 증착 공정 시에 그 내부는 밀폐되고 진공 상태를 유지한다.
이를 위해, 공정챔버(20)의 하부 영역에는 게이트 밸브(21)가 마련되고 게이트 밸브(21) 영역에는 진공 펌프(22)가 마련되며, 게이트 밸브(21)가 개방된 상태에서 진공 펌프(22)로부터 진공압이 발생되면 공정챔버(20)의 내부는 고진공 상태를 유지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전형 캐소드(10)는, 타겟(100)과, 엔드블록(300)과, 타겟회전유닛(500)과, 전원전달유닛(700)을 포함한다.
타겟(100)은 증착 대상(30)을 향하여 증착 물질을 제공하는 역할을 하는데, 회전형 캐소드(10)에서는 타겟(100)을 회전시키면서 증착 대상(30)을 향해 제공되는 증착물질의 방향을 조절함으로써, 평면을 가지는 증착 대상 뿐만 아니라 단턱진 형상을 지닌 증착 대상에도 증착 물질을 일정하게 증착시킬 수 있게 된다.
이러한 타겟(100)은 증착 물질을 제공하기 위하여 전원을 공급받아 음극으로 형성되어야 하며, 일반적으로 챔버(20)의 외부의 전원 공급부(40)로부터 전원을 공급받아 엔드블럭(300)의 내부를 거쳐 타겟(100)으로 전달하게 된다.
그런데, 종래의 전원전달방식에서는 회전하는 타겟(100)에 직접적으로 전극을 연결하기가 어렵기 때문에, 타겟회전유닛의 회전축을 전기적으로 연결하여 챔버 외부로부터 공급되는 전원을 타겟까지 간접적으로 연결시키는 방법을 사용하는 것이 일반적이었으며, 이러한 종래의 전원전달방식에 의하면 접촉저항이 높으며 전원전달면적이 좁기 때문에 결국 타겟까지 공급되는 전원의 전달효율이 떨어지게 되는 문제점이 있음은 전술한 바와 같다.
따라서 본 발명에 따르면, 이하에서 설명할 타겟회전유닛(500)과 전원전달유닛(700)을 구비함으로써, 챔버(20)의 외부로부터 공급되는 전원을 회전하는 타겟까지 보다 효율적으로 전달할 수 있게 된다.
한편, 엔드블록(300)은 챔버(20)의 내부 일측에 결합되며, 타겟(100)의 일단부에 연결되어 타겟(100)을 회전시키는 타겟회전유닛(500)과 타겟회전유닛(500)의 일부가 수용되며 타겟회전유닛(500)을 지지하는 역할을 한다.
이러한 역할을 하는 엔드블록(300)은 엔드블록 하우징(310)과, 엔드블록 하우징(310)에 결합되는 한 쌍의 씰링블럭(320)과, 절연블럭(330)을 포함한다.
한 쌍의 씰링블럭(320)은 후술할 회전구동부(550)가 중앙에 배치되도록 회전조립체(510)의 양단부에서 측면부 외벽을 둘러싸면서 접촉하도록 결합되며, 회전구동부(550)가 배치되는 공간과 챔버 내부를 분리하여 회전구동부(550)가 배치되는 공간을 진공 상태의 챔버 내부로부터 격리시키는 역할을 한다.
즉, 한 쌍의 씰링블럭(320)이 회전조립체(510)가 회전할 때 회전조립체(510)의 측면부 외벽에 접촉된 상태로 밀봉을 유지하므로, 챔버 내부의 진공 상태가 유지될 수 있으며, 회전구동부(550)에서 발생할 수 있는 파티클 등이 챔버의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.
절연블럭(330)은 전원 공급부(40)으로부터 공급받은 전원이 챔버(20)를 따라 흐르지 않도록 차단시키는 역할을 하며, 울템 등의 소재를 이용한 엔지니어링 플라스틱으로 제작될 수 있을 것이다.
한편, 타겟회전유닛(500)은 챔버의 내부 일측에 결합되는 엔드블록(300)의 내부에 회전 가능하게 배치되는 회전조립체(510)를 구비하며, 회전조립체(510)의 일단부가 엔드블록(300)의 외부로 돌출되어 타겟(100)에 연결되고, 회전조립체(510)의 회전에 의해 타겟(100)을 회전시키는 역할을 한다.
이러한 역할을 하는 타겟회전유닛(500)은, 회전조립체(510)와, 타겟 홀더(530)와, 회전구동부(550)를 포함한다.
회전조립체(510)는 본체를 형성하는 회전바디를 구비하며, 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 회전바디의 중앙영역에 후술할 마그넷 홀딩 실린더(714)가 배치되는 마그넷 홀딩 실린더 배치홀(511)이 관통 형성되고, 전원전달유닛(700)의 다수의 전극봉부(735)가 관통 배치가능한 다수의 전극봉부 배치 관통홀(513)이 마그넷 홀딩 실린더 배치홀(511) 주위에 미리 결정된 각도로 상호 이격 배치되어 형성된다.
이렇게 다수의 전극봉부 배치 관통홀(513)을 마련함으로써, 후술할 전원전달유닛(700)의 다수의 전극봉부(735)가 회전조립체(510)와 함께 회전하면서도 타겟(100)까지 직접 전기적으로 연결될 수 있으므로, 회전조립체(510)가 회전하는 상태에서도 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 회전하는 타겟(100)까지 보다 효율적으로 전달할 수 있게 된다.
타겟 홀더(530)는 회전조립체(510)의 타겟측 단부에 결합되어 타겟(100)을 고정시키는 역할을 한다.
회전구동부(550)는 회전조립체(510)에 결합되어 회전조립체(510)를 회전시키는 역할을 하며, 회전구동부(550)는 회전조립체(510)의 측면부 외벽에 결합되어 기어구동방식으로 회전조립체를 회전시키는 기어타입회전구동부 및 회전조립체의 측면부 외벽에 결합되어 벨트구동방식으로 회전조립체를 회전시키는 벨트타입회전구동부 중에서 선택된 어느 하나로 마련될 수 있다.
본 실시 예에서 회전구동부(550)는 기어타입회전구동부이므로, 이하에서는 기어타입회전구동부를 기준으로 설명한다.
기어타입회전구동부는 제1 기어(551)와, 제2 기어(552)와, 모터(미도시)와, 베어링(553)을 포함한다.
제1 기어(551)는 회전조립체(510)의 길이방향의 중앙영역 측면부 외벽을 둘러싸면서 결합 배치되며, 제2 기어(552)는 제1 기어(551)와 결합되고 일측이 챔버의 외부로 돌출되도록 마련된다. 모터(미도시)는 챔버의 외부에서 제2 기어(552)에 결합되어 제2 기어(552)를 회전시키는 역할을 한다.
본 실시 예에서 베어링(553)은 한 쌍으로 마련되며, 도 3 및 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 제1 기어(551)의 양측에 각각 배치되어 회전조립체(510)의 측면부 외벽을 둘러싸면서 결합되며, 엔드블록(300)과 회전조립체(510) 사이의 구름접촉을 제공하는 역할을 한다.
이러한 구조를 가진 기어타입회전구동부를 마련함으로써, 벨트타입회전구동부에 비해 파티클이 적게 발생하는 장점이 있으며, 벨트의 늘어남 등에 의해 발생할 수 있는 회전축의 얼라인 틀어짐 또는 소음 발생의 문제를 예방할 수 있는 장점이 있다.
다만, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니며, 스퍼터 장치의 작업 환경이나 스퍼터 장치를 설치하는데 드는 비용 등을 고려하여 벨트타입회전구동부가 마련될 수도 있을 것이다.
한편, 앞에서 설명한 엔드블록(300)의 한 쌍의 씰링블럭(320)은, 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 회전구동부(550)가 배치되는 공간과 챔버 내부를 분리하여 회전구동부(550)가 배치되는 공간을 진공 상태의 챔버 내부로부터 격리시킬 수 있도록, 회전구동부(550)가 중앙에 배치되도록 회전조립체(510)의 양단부에서 측면부 외벽을 둘러싸면서 접촉하도록 결합된다.
따라서, 한 쌍의 씰링블럭(320)이 회전조립체(510)가 회전할 때 회전조립체(510)의 측면부 외벽에 접촉된 상태로 밀봉을 유지하므로, 챔버 내부의 진공 상태가 유지될 수 있으며, 회전구동부(550)에서 발생할 수 있는 파티클 등이 챔버의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 전원전달유닛(700)은 적어도 일부가 회전조립체(510)의 내부에 관통 배치되며, 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 타겟(100)으로 전달하는 전원전달경로를 제공하여 타겟(100)으로 전원을 전달하는 역할을 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전원전달유닛(700)은 적어도 일부가 회전조립체(510)와 함께 회전하되, 타겟(100)에 직접 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
즉, 전원전달유닛(700)의 다수의 전극봉부(735)가 회전조립체(510) 다수의 전극봉부 배치 관통홀(513)에 배치됨으로써, 회전조립체(510)와 함께 회전하면서도 타겟(100)까지 직접 전기적으로 연결될 수 있으므로, 회전조립체(510)가 회전하는 상태에서도 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 회전하는 타겟(100)까지 보다 효율적으로 전달할 수 있게 된다.
이러한 전원전달유닛(700)은, 전극 겸용 마그넷 홀더모듈(710)과, 회전전극모듈(730)을 포함한다.
먼저, 전극 겸용 마그넷 홀더모듈(710)은 엔드블록(300)의 일측에 배치되어 챔버의 외부로부터 전원을 공급받되, 타겟(100)의 내부에 배치되는 마그넷(미도시)을 고정시키는 역할을 하며, 전원공급 바(711)와, 마그넷 홀더(712)를 포함한다.
전원공급 바(711)는 챔버의 외부로부터 엔드블록(300)의 내부로 관통 배치되며, 챔버(20)의 외부에서 전원 공급부(40)와 연결되어 전원을 공급받게 된다.
마그넷 홀더(712)는, 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 전원공급 바(711)와 결합되되 제2 링형 전극(732)이 접촉되는 접촉면을 제공하는 접촉면 제공 전극플랜지(713)와, 접촉면 제공 전극플랜지(713)로부터 돌출 형성되어 마그넷(미도시)을 고정시키는 마그넷 홀딩 실린더(714)를 구비한다.
이러한 구조를 가진 전극 겸용 마그넷 홀더모듈(710)을 마련함으로써, 접촉면 제공 전극플랜지(713)를 통해 후술할 회전전극모듈(730)을 통해 타겟(100)까지 직접 전기적으로 연결될 수 있을 뿐만 아니라, 마그넷 홀딩 실린더(714)를 통해서도 종래의 방식과 유사하게 간접적으로 타겟(100)까지 연결될 수 있으므로, 종래의 방식에 비하여 보다 효율적으로 전원을 회전하는 타겟까지 전달할 수 있다.
다음으로, 회전전극모듈(730)은 일측이 회전조립체(510)의 타겟측 단부에 결합되어 타겟 홀더(530)와 전기적으로 직접 연결되며, 타측이 회전조립체(510)의 전극측 단부에 배치되어 회전조립체(510)와 함께 회전하면서 전극 겸용 마그넷 홀더모듈(710)과 접촉된 상태를 유지하게 된다.
이러한 회전전극모듈(730)은, 제1 링형 전극(731)과, 제2 링형 전극(732)과, 전극봉부(735)를 포함한다.
도 3 및 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 제1 링형 전극(731)은 회전조립체(510)의 타겟측 단부에 결합되어 타겟 홀더(530)와 연결되는 링 형태의 전극이며, 제2 링형 전극(732)은 회전조립체(510)의 전극측 단부에 배치되어 전극 겸용 마그넷 홀더모듈(710)과 접촉되는 링 형태의 전극이다.
전극봉부(735)는 회전조립체(510)의 내부에 관통 배치되어 양단부가 제1 링형 전극(731)과 제2 링형 전극(732)에 각각 결합되며, 제2 링형 전극(732)을 전극 겸용 마그넷 홀더모듈(710) 측으로 탄성 바이어스시키는 역할을 한다.
본 실시 예에서는 도 3 및 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 여섯 개의 전극봉부(735)가 마련되었으나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니며, 회전형 캐소드(10)의 크기 및 회전조립체(510)의 크기 등에 따라 다양한 갯수의 전극봉부(735)가 적절하게 마련될 수 있을 것이다.
이러한 전극봉부(735) 각각은, 제1 전극봉 부재(736)와, 제2 전극봉 부재(737)와, 탄성부재(738)를 포함하며, 제1 전극봉 부재(736)는 제1 링형 전극(731)과 결합되는 부재이고, 제2 전극봉 부재(737)는 일측이 제1 전극봉 부재(736)와 길이방향을 따라 상대이동 가능하게 결합되며, 타측이 제2 링형 전극(732)과 결합되는 부재이다.
탄성부재(738)는 제1 전극봉 부재(736)와 제2 전극봉 부재(737) 사이에 배치되며, 제2 전극봉 부재(737)를 탄성력에 의해 전극 겸용 마그넷 홀더모듈(710) 측으로 탄성 바이어스시키는 역할을 한다.
이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 전술한 구조를 가지는 회전전극모듈(730)에 의해 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 회전하는 타겟까지 전달하는 과정에 대하여 설명한다.
먼저, 챔버(20)의 외부에 마련된 전원 공급부(40)에 의해 공급된 전원은, 전극 겸용 마그넷 홀더모듈(710)의 전원공급 바(711)를 거쳐서 마그넷 홀더(712)로 전달된다.
이후에는, 마그넷 홀더(712)의 접촉면 제공 전극플랜지(713)를 통해 회전전극모듈(730)의 제2 링형 전극(732)으로 전원이 전달되며, 전극봉부(735)와 제1 링형 전극(731)을 거치고, 타겟 홀더(530)을 거쳐 최종적으로 타겟(100, 도 1 참조)으로 전달된다.
이 때, 회전전극모듈(730)의 제1 링형 전극(731)은 회전조립체(510)의 타겟측 단부에 결합되어 고정되어 있는 상태이며, 제2 링형 전극(732)은 회전조립체(510)의 전극측 단부에 배치되어 돌출된 상태로 접촉면 제공 전극플랜지(713)의 접촉면을 향해 접근 또는 이격 가능하게 배치된 상태이다.
그리고, 회전조립체(510)의 내부에 마련된 전극봉부 배치 관통홀(513, 도 5의 점선 부분)에 전극봉부(735)가 관통 배치되어 있으며, 전극봉부(735)의 양단부가 제1 링형 전극(731)과 제2 링형 전극(732)에 각각 결합된 상태로 배치되고, 탄성부재(738)의 탄성력에 의해 제2 링형 전극(732)이 접촉면 제공 전극플랜지(713)의 접촉면을 향해 탄성바이어스된다.
따라서, 회전전극모듈(730)이 타겟회전유닛(500)의 회전조립체(510) 내부에 관통 배치된 상태로 함께 회전하면서도, 마그넷 홀더(712)의 접촉면 제공 전극플랜지(713)와 회전전극모듈(730)의 제2 링형 전극(732)이 접촉된 상태를 유지할 수 있기 때문에 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 직접 타겟으로 전달하는 전원전달경로를 제공할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시 예에 따르면, 전원전달유닛의 적어도 일부가 타겟회전유닛의 내부에 관통 배치되어 함께 회전하면서, 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 직접 타겟으로 전달하는 전원전달경로를 제공함으로써, 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 회전하는 타겟까지 보다 효율적으로 전달할 수 있게 된다.
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 10 : 회전형 캐소드
20 : 챔버 30 : 증착 대상
40 : 전원 공급부 100 : 타겟
300 : 엔드블록 500 : 타겟회전유닛
510 : 회전조립체 530 : 타겟 홀더
550 : 회전구동부 700 : 전원전달유닛
710 : 전극 겸용 마그넷 홀더모듈 711 : 전원공급 바
712 : 마그넷 홀더 730 : 회전전극모듈
731 : 제1 링형 전극 732 : 제2 링형 전극
735 : 전극봉부 736 : 제1 전극봉 부재
737 : 제2 전극봉 부재 738 : 탄성부재

Claims (12)

  1. 증착 대상을 향하여 증착 물질을 제공하는 타겟;
    챔버의 내부 일측에 결합되는 엔드블록의 내부에 회전 가능하게 배치되는 회전조립체를 구비하며, 상기 회전조립체의 일단부가 상기 엔드블록의 외부로 돌출되어 상기 타겟에 연결되고, 상기 회전조립체의 회전에 의해 상기 타겟을 회전시키는 타겟회전유닛; 및
    적어도 일부가 상기 회전조립체의 내부에 관통 배치되며, 상기 챔버의 외부로부터 공급되는 전원을 상기 타겟으로 전달하는 전원전달경로를 제공하여 상기 타겟으로 전원을 전달하는 전원전달유닛을 포함하며,
    상기 타겟회전유닛은,
    상기 회전조립체의 타겟측 단부에 결합되어 상기 타겟을 고정시키는 타겟 홀더를 더 포함하고,
    상기 전원전달유닛은,
    적어도 일부가 상기 회전조립체와 함께 회전하되, 상기 타겟에 직접 전기적으로 연결되며,
    상기 엔드블록의 일측에 배치되어 상기 챔버의 외부로부터 전원을 공급받아 상기 회전조립체의 회전축 근방의 영역에서 상기 타겟으로 전원을 전달하는 전원전달경로를 제공하되, 상기 타겟의 내부에 배치되는 마그넷을 고정시키는 전극 겸용 마그넷 홀더모듈; 및
    일측은 상기 회전조립체의 타겟측 단부에 결합되어 상기 타겟 홀더와 전기적으로 직접 연결되며, 타측은 상기 회전조립체의 전극측 단부에 배치되어 상기 회전조립체와 함께 회전하면서 상기 전극 겸용 마그넷 홀더모듈과 접촉된 상태를 유지하되, 상기 회전조립체의 회전축으로부터 이격된 원방의 영역에서 상기 타겟으로 전원을 전달하는 전원전달경로를 제공하는 회전전극모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 캐소드.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전전극모듈은,
    상기 회전조립체의 타겟측 단부에 결합되어 상기 타겟 홀더와 연결되는 링 형태의 제1 링형 전극;
    상기 회전조립체의 전극측 단부에 배치되어 상기 전극 겸용 마그넷 홀더모듈과 접촉되는 링 형태의 제2 링형 전극; 및
    상기 회전조립체의 내부에 관통 배치되어 양단부가 상기 제1 링형 전극과 상기 제2 링형 전극에 각각 결합되며, 상기 제2 링형 전극을 상기 전극 겸용 마그넷 홀더모듈 측으로 탄성 바이어스시키는 다수의 전극봉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 캐소드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다수의 전극봉부 각각은,
    상기 제1 링형 전극과 결합되는 제1 전극봉 부재;
    일측은 상기 제1 전극봉 부재와 길이방향을 따라 상대이동 가능하게 결합되며, 타측은 상기 제2 링형 전극과 결합되는 제2 전극봉 부재; 및
    상기 제1 전극봉 부재와 상기 제2 전극봉 부재 사이에 배치되며, 상기 제2 전극봉 부재를 탄성력에 의해 상기 전극 겸용 마그넷 홀더모듈 측으로 탄성 바이어스시키는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 캐소드.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전극 겸용 마그넷 홀더모듈은,
    상기 챔버의 외부로부터 상기 엔드블록의 내부로 관통 배치되는 전원공급 바; 및
    상기 전원공급 바와 결합되되 상기 제2 링형 전극이 접촉되는 접촉면을 제공하는 접촉면 제공 전극플랜지와, 상기 접촉면 제공 전극플랜지로부터 돌출 형성되어 상기 마그넷을 고정시키는 마그넷 홀딩 실린더를 구비하는 마그넷 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 캐소드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전조립체는,
    본체를 형성하는 회전바디를 구비하며,
    상기 회전바디에는,
    중앙영역에 상기 마그넷 홀딩 실린더가 배치되는 마그넷 홀딩 실린더 배치홀이 관통 형성되고,
    상기 마그넷 홀딩 실린더 배치홀 주위에 미리 결정된 각도로 상호 이격 배치되되, 상기 전원전달유닛의 상기 다수의 전극봉부가 관통 배치가능한 다수의 전극봉부 배치 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 캐소드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 타겟회전유닛은,
    상기 회전조립체에 결합되어 상기 회전조립체를 회전시키는 회전구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 캐소드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전구동부는,
    상기 회전조립체의 측면부 외벽에 결합되어 기어구동방식으로 상기 회전조립체를 회전시키는 기어타입회전구동부 및 상기 회전조립체의 측면부 외벽에 결합되어 벨트구동방식으로 상기 회전조립체를 회전시키는 벨트타입회전구동부 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 회전형 캐소드.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회전구동부는 상기 기어타입회전구동부이며,
    상기 기어타입회전구동부는.
    상기 회전조립체의 길이방향의 중앙영역 측면부 외벽을 둘러싸면서 결합 배치되는 제1 기어;
    상기 제1 기어와 결합되며, 일측이 상기 챔버의 외부로 돌출되는 제2 기어;
    상기 제2 기어에 결합되어 상기 제2 기어를 회전시키는 모터; 및
    상기 제1 기어의 양측에 각각 배치되어 상기 회전조립체의 측면부 외벽을 둘러싸면서 결합되며, 상기 엔드블록과 상기 회전조립체 사이의 구름접촉을 제공하는 한 쌍의 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 캐소드.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 엔드블록은,
    상기 회전구동부가 중앙에 배치되도록 상기 회전조립체의 양단부에서 측면부 외벽을 둘러싸면서 접촉하도록 결합되며, 상기 회전구동부가 배치되는 공간과 상기 챔버 내부를 분리하여 상기 회전구동부가 배치되는 공간을 진공 상태의 상기 챔버 내부로부터 격리시키는 한 쌍의 씰링블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 캐소드.
  12. 증착 대상에 대한 증착 공간을 형성하는 챔버; 및
    상기 챔버의 내부에 배치되어 상기 증착 대상에 증착 물질을 제공하는 제1항 및 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 회전형 캐소드를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
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