KR102492597B1 - Pvd 코팅방식에 적용되는 스퍼터링 어셈블리 및 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

Pvd 코팅방식에 적용되는 스퍼터링 어셈블리 및 이를 포함하는 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 피처리물의 증착 처리공간인 챔버 내에서 PVD 코팅 방식에 적용되는 스퍼터링 어셈블리로서, 피처리물 증착을 위한 증발원의 재료를 제공하며, 미리 결정된 금속이온으로 형성된 타겟플레이트; 타겟플레이트의 전면(前面) 가장자리 측을 고정하는 링 형태의 제1 지지플레이트; 타겟플레이트 및 제1 지지플레이트(110)를 지지하며, 중앙부가 개방된 제2 지지플레이트로서, 챔버의 일측과 결합되도록 외측방향으로 연장되는 제1 연장부 및 타겟플레이트의 후면을 지지하는 제2 연장부를 포함하는, 제2 지지플레이트; 제2 지지플레이트의 후면에 결합되는 제1 커버모듈로서, 타겟플레이트와의 열교환을 위해 냉매순환모듈과 연결되며, 후방을 향해 연장되는 냉매유입관 및 냉매유출관이 구비된, 제1 커버모듈; 및 타겟플레이트의 후방에 장착되며, 타겟플레이트에서 발생된 아크증발원에 자기장을 제공하도록 형성된, 자석모듈로서, 냉매유입관 및 냉매유출관이 관통되어 지지되되, 제1 커버모듈에 삽입 고정되도록 형성된, 자석모듈;을 포함하며, 제2 지지플레이트는, 제1 및 제2 연장부 사이에 단차가 형성되어 냉매순환모듈로부터 제공된 냉매가 유동하는 냉매유동공간을 제공하며, 냉매유동공간에서 냉매는 타겟플레이트와 직접 접촉하여 열교환하도록 구성된 스퍼터링 어셈블리를 제공한다.

Description

PVD 코팅방식에 적용되는 스퍼터링 어셈블리 및 이를 포함하는 시스템{Sputtering assembly applied to PVD coating method and system including the same}
본 발명은 PVD 코팅방식에 적용되는 스퍼터링 어셈블리 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
물리적 증착법(Physical Vapor Deposition, PVD)은 비교적 저온 공정에서 증착이 이루어지는 장점 때문에 금속 재료의 표면처리 기술로서 널리 사용되고 있다.
물리적 증착법의 대표적인 기술들로는 이온빔증착(Ion Beam Deposition, IBD), 스퍼터링법(Sputtering), 아크이온플레이팅(Arc Ion Plating, AIP) 등이 있다. 또한, 복합공정으로 스퍼터링과 아크이온플레이팅을 조합한 공정 기술도 개발되고 있다.
스퍼터링은 진공상태에서 플라즈마를 이온화된 아르곤 등의 가스를 가속하여 타겟에 충돌시키고 타겟원자를 분리하여 기판에 막을 형성시키는 방법이다. 이러한 스퍼터링은 우수한 표면거칠기(조도) 및 균일한 코팅층을 확보할 수 있다. 반면, 두꺼운 코팅층의 형성이 어렵고 밀착력이 낮다는 문제가 있다. 이를 보완하기 위하여, 타겟의 뒷면에 자석을 설치하여 전자를 타겟 주위로 구속하고 기체 원자와의 충돌을 촉진시켜 플라즈마 이온화 효율을 증가시키는 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 기술도 도입되었다.
최근에는 이러한 마그네트론 스퍼터링 방식에 많은 관심을 가지고 있으며, 이는 다른 PVD 방법보다 박막의 높은 부착력, 박막의 조성을 쉽게 제어할 수 있다는 장점 등으로 인해 여러 가지 박막의 형성에 광범위하게 사용되고 있다. 마그네트론 스퍼터링 방식은 타겟 표면에 평행하게 자기장을 형성시킴으로써 전자가 타겟 주위에 머무르게 함으로써 이온화를 증진시켜 높은 sputtering 속도를 이끌어낸다.
그러나 기판은 플라즈마 영역 바깥에 위치하기 때문에 박막의 미세구조를 제어하기에는 불충분하다. 이러한 제한을 극복하기 위해 최근엔 UBM(Unbalanced Magnetron) sputtering이 개발되었다. UBM 자석은 외부 자석의 세기가 중앙에 위치한 자석보다 상대적으로 강해, 자기장이 내부자석보다 외부 자석에 의해 완전히 닫혀진 구조가 아니라 일부 자기장의 방향이 기판을 향한다.
구체적으로, UBM 스퍼터링의 원리는 타겟 배면에 있는 자석들의 내·외부 자장의 세기를 다르게 하여 플라즈마 타겟 주위에 구속되는 것이 아니라 일부 자장을 기판 방향으로 향하게 하여 이온의 흐름을 기판 방향으로 유도한다.
UBM 스퍼터링의 이온 흐름은 자기장 방향에 평행하게 진행하다가 기판 근처에서 퍼지므로 평형 마그네트론 스퍼터링 방법에서 제기된 코팅층의 평탄도 문제를 해결할 수 있으며, 기판 주위에서 플라즈마를 형성하여 이온충돌 효과를 유도함으로써 코팅층의 특성변화를 기대할 수 있고, 타겟과 기판사이의 거리도 대폭 증가시킬 수 있다. 이러한 방법은 증착 속도를 증가시킬 수 있으며 반응성 금속박막의 독특한 제품의 특성을 얻을 수 있다.
아크이온플레이팅(AIP)은 타겟에 아크를 발생시키고 이때 발생된 아크를 제어하여 타겟 물질을 떼어내어 기판에 증착하는 기술이다. 우수한 밀착특성을 보유하며 두꺼운 코팅층을 형성할 수 있어 경질 피막을 형성하기 위한 공구 등의 부품 제작을 위한 표면처리법으로서 활용되고 있다. 기존의 아크이온플레이팅의 음극아크 증발원은 영구자석이 전기장과 결합한 전자장을 발생시키고, 일정한 방향으로 전자를 이동시켜 플라즈마(이온 및 전자) 밀도를 증가시키는 방식이다.
그러나, 타겟/증착 효율 및 증착막의 품질을 결정하는 가장 중요한 요인 중의 하나인 이온 충돌 효과를 발생시키기 위한 음극 아크 증발원이 플라즈마를 타겟 주위로 구속하는 한계가 있다. 또한, 음극 아크 소스는 기본적으로 조대입자(droplet) 등이 발생하기 쉽고, 표면조도가 저하되는 단점이 있다.
도 2 및 3에는 종래의 스퍼터링 어셈블리의 구조가 도시된다.
상기 종래기술은 단조동판(13)이 폐쇄된 구조인 것을 특징으로 한다. 원반 형태의 단조동판(13)은 중심이 만입된 구조로 형성되며, 상기 만입 부분은 막혀있는 바, 유입된 냉매가 타겟플레이트(10)에 직접 접촉할 수 없는 간접냉각방식이다. 냉매유입관(31) 및 냉매유출관(32)으로부터 유입된 냉매는 만입부위에서 유동하면서 단조동판(13)과 열교환을 수행하여 단조동판(13)의 온도를 낮추는 방식이다. 단조동판(13)은 그라파이트(12)와 다시 열교환을 수행함으로써, 타겟플레이트(11)의 온도를 낮출 수 있다.
그라파이트(12)는 타겟플레이트(10)의 평활도를 유지하기 위해 적용된 구조이나, 냉각 효율 관점에서는 그리 효과가 높지 않음이 본 출원인에 의해 확인된 바 있다. 오히려 많은 면적을 차지하는 단조동판(13)이 고열에 의해 변형되어 그라파이트(12) 역시 함께 변형되는 문제가 발생된다. 이러한 간접냉각방식의 구조는 프라즈마 발생시 단조동판(13)이 변형됨과 동시에, 타겟플레이트(10) 역시 함께 변형이 되는 문제를 야기시키는 바, 피처리물의 증착에 있어서, 색상 불균일이라는 치명적인 문제를 야기시킬 수 있다.
(특허문헌 1) 국제공개특허 WO2011/021281호(2011.2.24. 공개)
(특허문헌 2) 일본 공개특허 제2000-328236호(2000.11.28. 공개)
(특허문헌 3) 일본 공개특허 제2001-040467호(2001.2.13. 공개)
(특허문헌 4) 한국 공개특허 특2001-0038230호(2001.5.15. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.
본 발명은 타겟플레이트의 냉각 효율을 개선시킴으로써, 타겟플레이트의 간접냉각방식에 대한 문제를 해결할 수 있는 구조를 제안하고자 한다.
또한, 본 발명은 유입되는 냉매가 외부로 누출되지 않고, 긴밀하게 밀폐됨으로써, 사용자에게 안전성 및 안정성을 제공할 수 있는 구조를 제안하고자 한다.
본 일 실시 예에 따른 피처리물의 증착 처리공간인 챔버 내에서 PVD(Physical Vaper Deposition) 코팅 방식에 적용되는 스퍼터링(Sputtering) 어셈블리로서, 피처리물 증착을 위한 증발원의 재료를 제공하며, 미리 결정된 금속이온으로 형성된 타겟플레이트(101); 타겟플레이트(110)의 전면(前面) 가장자리 측을 고정하는 링 형태의 제1 지지플레이트(110); 타겟플레이트(101) 및 제1 지지플레이트(110)를 지지하며, 중앙부가 개방된 제2 지지플레이트(120)로서, 챔버(C)의 일측과 결합되도록 외측방향으로 연장되는 제1 연장부(121) 및 타겟플레이트(101)의 후면을 지지하는 제2 연장부(122)를 포함하는, 제2 지지플레이트(120); 제2 지지플레이트(120)의 후면에 결합되는 제1 커버모듈(130)로서, 타겟플레이트(101)와의 열교환을 위해 냉매순환모듈(140)과 연결되며, 후방을 향해 연장되는 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)이 구비된, 제1 커버모듈(130); 및 타겟플레이트(101)의 후방에 장착되며, 타겟플레이트(101)에서 발생된 아크증발원에 자기장을 제공하도록 형성된 자석모듈(150)로서, 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)이 관통되어 지지되되, 제1 커버모듈(130)에 삽입 고정되도록 형성된, 자석모듈(150);을 포함하며, 제2 지지플레이트(120)는, 제1 및 제2 연장부(121, 122) 사이에 단차가 형성되어 냉매순환모듈(140)로부터 제공된 냉매가 유동하는 냉매유동공간(123)을 제공하며, 냉매유동공간(123)에서 냉매는 상기 타겟플레이트(101)와 직접 접촉하여 열교환하도록 구성될 수 있다.
본 일 실시 예에 따르면, 제2 지지플레이트(120)는, 제1 연장부(121)의 내측 단부로부터 상방을 향해 소정의 높이만큼 연장되어 단차를 형성하는 측벽부(124);를 포함하며, 제2 연장부(122)는 측벽부(124)의 상단에서 내측방향으로 연장될 수 있다.
본 일 실시 예에 따르면, 제1 연장부(121)의 내측 가장자리 측에는, 제1 커버모듈(130)의 상단부가 긴밀하게 고정되도록 형성되며, 제1 연장부(121)의 외측 가장자리 측에는, 상기 챔버(C)에 고정되도록 형성될 수 있다.
본 일 실시 예에 따르면, 타겟플레이트(101)의 후면 및 제2 연장부(122)의 전면 사이에는, 냉매유동공간(123)을 외부로부터 밀폐시키는 제1 실링수단(161)이 구비되며, 제1 실링수단(161)은, 링 형태로 형성된 제2 연장부(122)의 가장자리에 고정될 수 있다.
본 일 실시 예에 따르면, 타겟플레이트(101) 후면에는, 제1 실링수단(161)의 형상에 대응되는 제1 안착부(1011)가 형성되며, 제1 실링수단(161)은 슬릿형태인 상기 제1 안착부(1011)에 삽입 고정되어 냉매유동공간(123)을 밀폐시키도록 구현될 수 있다.
본 일 실시 예에 따르면, 제2 연장부(122)의 후면 및 제1 커버모듈(130)의 상단부 사이에는, 냉매유동공간(123)을 외부로부터 밀폐시키는 제2 실링수단(162)이 구비되며, 제2 실링수단(162)은, 링 형태로 형성된 제2 연장부(122)의 가장자리에 고정되도록 구현될 수 있다.
본 일 실시 예에 따르면, 제2 연장부(122) 후면에는, 제2 실링수단(162)의 형상에 대응되는 제2 안착부(1221)가 형성되며, 제2 실링수단(162)은 슬릿형태인 제2 안착부(1221)에 수용되어 냉매유동공간(123)을 밀폐시키도록 구현될 수 있다.
본 일 실시 예에 따르면, 제1 커버모듈(130)의 상단부에는, 제2 안착부(1221)와 대응되는 위치에 제3 안착부(1301)가 형성되며, 제2 실링수단(162)은 제2 및 제3 안착부(1221, 1301)에 수용되어 고정될 수 있다.
본 일 실시 예에 따르면, 자석모듈(150)을 관통하여 소정의 길이만큼 돌출된 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)을 지지하는 제2 커버모듈(170)을 더 포함하며, 제2 커버모듈(170)은, 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)의 단부가 각각 결합되는 관통홀(171)이 형성될 수 있다.
본 발명은 타겟플레이트의 냉각 효율을 개선시킴으로써, 타겟플레이트의 간접냉각방식에 대한 문제를 해결하는 직접냉각방식으로 구현되므로, 타겟플레이트의 냉각효율을 극대화 및 이에 따른 스퍼터링 어셈블리의 내구도가 기존 대비 향상될 수 있다.
또한, 본 발명은 유입되는 냉매가 외부로 누출되지 않고, 긴밀하게 밀폐됨으로써, 사용자에게 안전성 및 안정성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스퍼터링 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 종래의 스퍼터링 어셈블리에 대한 분해사시도이다.
도 3은 도 2의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스퍼터링 어셈블리의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스퍼터링 어셈블리의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5의 A부분의 변형예이다.
도 7은 본 발명에 따른 스퍼터링 어셈블리를 포함하는 시스템의 개략적인 모식도이다.
이하에서는, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 스퍼터링 어셈블리를 설명한다.
본원에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본원에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다. 본원에서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1개의 유닛이 2개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2개 이상의 유닛이 1개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
또한, '모듈(module)'이라는 용어는 소정의 기능을 수행하는 단위를 의미하나, 상기 기능으로만 모듈이 제한되지는 않고, 모듈이 특정된 그 기능 이외에, 상기 기능 수행을 위한 보조적 기능 및 추가적 기능을 더 포함할 수 있고, 하나의 물리적 메모리에 기록되거나, 둘 이상의 메모리 및 기록매체 사이에 분산되어 기록될 수 있음을 미리 명시한다.
또한, 본원에 설명된 다양한 기법은 하드웨어 또는 소프트웨어와 함께 구현되거나, 적합한 경우에 이들 모두의 조합과 함께 구현될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 '~부(Unit)', '~모듈(Module)', '~서버(Server)' 및 '~시스템(System)' 등의 용어는 마찬가지로 컴퓨터 관련 엔티티(Entity), 즉 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 시의 소프트웨어와 등가로 취급할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 스퍼터링 어셈블리에 대해 설명한다.
도 4은 본 발명에 따른 스퍼터링 어셈블리의 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 스퍼터링 어셈블리의 개략적인 단면도이다.
본 발명에 따른 스퍼터링 어셈블리는 제1 지지플레이트(110), 타겟플레이트(101), 제2 지지플레이트(120), 제1 커버모듈(130), 자석모듈(150) 및 제2 커버모듈(170)를 포함할 수 있다. 여기서, 순서는 스퍼터링 어셈블리의 상단에서 하단으로의 방향을 기준으로 배열된 것임은 이해될 것이다.
도 4 및 도 5의 제1 지지플레이트(110)는 타겟플레이트(101)의 전면 가장자리 측을 고정하도록 링 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 타겟플레이트(101)에 대해 아크를 생성할 수 있도록, 제1 지지플레이트(110)는 타겟플레이트(101)의 중앙 부위가 개방되는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 제1 지지플레이트(110)는 타겟플레이트(101)의 가장자리 측만 안정적으로 고정시킬 수 있도록 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5의 타겟플레이트(101)는 피처리물 증착을 위한 증발원의 재료를 제공할 수 있다. 예를 들어, 타겟플레이트(101)는 소정의 두께로 형성되며, 두께는 타겟플레이트(101)의 재질에 따라 달라질 수 있음은 이해될 것이다.
본 명세서에서는 타겟플레이트(101)가 티타늄(Titanium, Ti)에 상응하는 증발원임을 전제로 설명된다. 구체적으로, 타겟플레이트(101) 쪽으로 플라즈마가 형성됨으로써 티타늄 이온이 방출될 때, N2, C2H2 가스를 함께 주입하여 피도금물(예로, 도 7의 target)의 표면에 원하는 색상을 구현할 수 있다.
도 4 및 도 5의 제2 지지플레이트(120)는 타겟플레이트(101) 및 제1 지지플레이트(110)를 동시에 지지하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 중앙부가 개방된 제2 지지플레이트(120)는 챔버(C)의 일측과 결합되도록 외측방향으로 연장되는 제1 연장부(121) 및 타겟플레이트(101)의 후면을 지지하는 제2 연장부(122)를 포함할 수 있다.
일 예로, 제1 연장부(121)는 챔버(C)의 외면에 볼트 체결되도록 구성됨으로써, 작업자가 필요에 따라, 챔버(C)로부터 분리하도록 구성될 수 있다. 제1 연장부(121)는 플랜지 형태로 구성되는 것이 바람직하며, 볼트 체결을 위해 다수의 체결홀이 형성될 수 있다.
이 경우, 체결홀의 형태, 개수, 간격 등은 설계자의 선택에 따라 최적으로 설계될 수 있다. 제1 연장부(121)의 내측 가장자리 측에는, 제1 커버모듈(130)의 상단부가 긴밀하게 고정되도록 형성되며, 제1 연장부(121)의 외측 가장자리 측에는, 챔버(C)에 고정되도록 형성될 수 있다.
일 예로, 제2 연장부(122)는 타겟플레이트(101)와 제1 지지플레이트(110)를 지지하도록 구성될 수 있다. 내측 방향으로 소정의 길이만큼 연장되는 제2 연장부(122)의 면적을 타겟플레이트(101)와 제1 지지플레이트(110)가 분할하도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 제2 연장부(122)는 제1 연장부(121)와는 반대방향으로 연장될 수있다. 제1 연장부(121) 및 제2 연장부(122) 사이에는 측벽부(124)가 형성될 수 있다.
측벽부(124)를 통해 제1 연장부(121) 및 제2 연장부(122) 사이에 단차가 형성될 수 있다. 측벽부(124)는 상기 단차를 형성함으로써, 충분한 냉매가 유동할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
또한, 측벽부(124)를 통해, 타겟플레이트(101)가 제1 커버모듈(130)로부터 이격될 수 있다. 측벽부(124)의 외면은 챔버(C)와 대면하도록 구성되며, 챔버(C)의 외면에 형성된 체결홀에 장착되도록 구성될 수 있다.
제1 연장부(121) 및 측벽부(124)에 의해 소정의 절곡 부분을 형성하며, 상기 절곡 부분에 제1 커버모듈(130)이 긴밀하게 끼워지도록 구성된다. 이를 통해, 제2 지지플레이트(120) 및 제1 커버모듈(130)은 별도의 체결장치 없이도, 끼움 결합을 통해 안정적으로 결합될 수 있다.
제2 연장부(122)의 전면은 타겟플레이트(101)와 대면하는 부분이다. 제2 연장부(122)의 전면에는 냉매를 완전히 밀폐시키기 위해, 제1 실링수단(161)이 구비될 수 있다. 제1 실링수단(161)은 탄성부재로 형성되며, 작업자에 의해 주기적으로 교체 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 제1 실링수단(161)을 통해, 냉매가 제1 지지플레이트(110)와 제2 지지플레이트(120) 사이로 새어 나가는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 실링수단(161)이 안정적으로 결합되도록 타겟플레이트(101)의 후면에는 제1 실링수단(161)의 형상에 대응되는 제1 안착부(1011)가 형성될 수 있다. 제2 실링수단(161)은 슬릿형태인 제1 안착부(1011)에 삽입 고정되어 냉매유동공간(123)을 밀폐시킬 수 있다.
도 5에는 도시되지 않았으나, 제2 연장부(122)의 전면에도 제1 실링수단(161)이 안정적으로 안착되는 슬릿이 형성될 수 있다. 이 경우, 슬릿은 제1 안착부(1011)와 대응되는 위치 및 형태(예로, 만입홈)로 형성될 수 있다.
제2 연장부(122)의 후면 및 제1 커버모듈(130) 상단부 사이에는 제2 실링수단(162)이 구비될 수 있다. 제2 실링수단(162)은, 링 형태로 형성된 제2 연장부(122)의 가장자리에 고정될 수 있다.
이를 위해, 제2 연장부(122) 후면에는, 제2 실링수단(162)의 형상에 대응되는 제2 안착부(1221)가 형성되며, 제2 실링수단(162)은 슬릿형태인 제2 안착부(1221)에 수용되어 냉매유동공간(123)을 밀폐시킬 수 있다.
변형예로써, 도 6을 참조하면, 도 4 및 도 5의 제1 커버모듈(130)의 상단부에는, 제2 안착부(1221)와 대응되는 위치에 제3 안착부(1301)가 형성될 수 있다. 이 경우, 제2 실링수단(162)은 제2 및 제3 안착부(1221, 1301) 사이에 수용되어 고정될 수 있다.
또한, 제1 내지 제3 안착부(1011, 1221, 1301)를 형성함으로써, 작업자 내지 관리자는 실링 수단을 안정적으로 안착시킬 수 있을 뿐만 아니라 주기적으로 실링수단을 교체하는 경우 매번 동일한 위치에 실링수단을 배치시킬 수 있는 장점이 존재한다.
한편, 제1 및 제2 실링수단(161, 162)은, 동일한 연장선에 배치되지 않고, 상호 엇갈리게 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 도 5를 참조하면, 제1 실링수단(161)은 외측, 제2 실링수단(162)은 내측에 배치됨을 알 수 있다.
타겟플레이트(101)는 제1 지지플레이트(110)에 의해 가장자리 측이 가압되는 바, 가압되는 부위보다 더 내측에 제2 실링수단(162)을 배치함으로써, 냉매의 누설을 방지할 수 있음은 이해될 것이다.
도 4 및 도 5의 제1 커버모듈(130)은 제2 지지플레이트(120)의 후면에 결합될 수 있다. 예를 들어, 제1 커버모듈(130)은 타겟플레이트(101)와 열교환을 위해 냉매순환모듈(140)와 연결되고, 이를 위해 후방을 향해 연장되는 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)이 구비될 수 있다.
이 경우, 냉매는 냉매유입관(131)을 통해 유입되어, 냉매유동공간(123)에서 유동하면서, 타겟플레이트(101)와 직접 접촉하며 열교환을 수행할 수 있다. 이 후, 냉매유출관(132)을 통해 배출되는 방식으로 지속적인 순환이 가능하도록 구성될 수 있다.
도 4 및 도 5의 제1 커버모듈(130)의 상단은 편평하게 구성될 수 있으나, 설계자의 선택에 따라 냉매유동공간(123)을 더 많이 확보하기 위해, 소정의 만입부분을 형성할 수도 있다. 만입부분을 형성할 경우, 더욱 많은 열교환 면적을 제공할 수 있다.
도 4의 자석모듈(150)은 타겟플레이트(101)의 후방에 장착되며, 타겟플레이트(101)에서 발생된 아크증발원에 자기장을 제공하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 자석모듈(150)은 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)이 관통되어 지지되되, 제1 커버모듈(130)에 삽입 고정되도록 형성되는 바, 별도의 체결장치 없이도 간편하게 결합될 수 있다.
자석모듈(150)의 구체적인 설명을 위해, 도 1 및 도 2를 다시 참조한다. 도 1 및 도 2의 자석모듈(150)은 외측자석부(151) 및 내측자석부(152)로 구성될 수 있다.
일 예로, 외측자석부(151)는 원통형으로 형성되어 내측자석부(152)를 둘러싸도록 구성된다. 또한, 내측자석부(152)는 외측자석부(151) 내에 배치되되, 소정의 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다.
일 예로, 내측자석부(152)는 제3 연장부 및 원반플레이트(1522)로 구성된다. 제3 연장부는 후방을 향해 소정의 길이만큼 연장된 축 형상이며, 원반플레이트(1522)는 제3 연장부(1521)의 상단에 수평방향으로 결합될 수 있다.
참가로, 별도의 원반플레이트(1522)를 형성하는 것은 전술한 제1 커버모듈(130)과 안정적으로 결합하기 위함인 것은 이해될 것이다.
이를 위해, 원반플레이트(1522)의 양측에는 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)의 외주면 중 적어도 일부를 지지하도록 내측방향으로 절삭된 한 쌍의 만입부(1523)가 형성된다. 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)은 원형의 단면을 갖는 관 형상인 바, 이들의 곡률에 대응되는 만입부(1523)가 형성되는 것이 필요하다. 만입부(1523)를 통해, 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)은 자석모듈(150)을 관통할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 스퍼터링 어셈블리는 제2 커버모듈(170)을 더 포함할 수 있다. 제2 커버모듈(170)은 타겟플레이트(101)와 대향하는 방향에 배치되는 바, 후단에 배치되는 것으로 이해할 수 있다.
도 4의 제2 커버모듈(170)은 도 4의 자석모듈(150)을 관통하여 소정의 길이만큼 돌출된 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)을 지지하도록 구성되며, 이를 위해, 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)의 단부가 각각 결합되는 관통홀(171)이 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템이 도시된다. 진공이 형성된 챔버(C) 내에 피도금물 지지모듈(200)이 구비될 수 있다.
예를 들어, 피도금물 지지모듈(200) 상에 타겟(target)이 고정될 수 있다. 여기서, 타겟(target)은 피도금물에 상응하며, 타겟(target)의 고정방식은 공지된 모든 방식이 적용될 수 있다.
챔버(C)의 외주면을 따라 소정의 간격을 두고 배치된 적어도 둘 이상의 스퍼터링 어셈블리(100)가 구비될 수 있다. 본 도면에서는 설명의 편의상 2개의 스퍼터링 어셈블리(100-1, 100-2)가 배치됨을 도시하나, 개수 및 배치 형태는 설계자의 선택에 따라 달라질 수 있다.
또한, 챔버(C) 외부에는 스퍼터링 어셈블리(100)에 냉매를 제공하는 냉매순환모듈(140)이 구비되며, 냉매순환모듈(140) 역시 공지된 모든 방식이 적용될 수 있음을 명시한다.
한편, 스퍼터링 프로세스는 티타늄 또는 티타늄 화합물을 포함하는 층을 타겟 상에 증착하는데 사용될 수 있다. 티타늄 층들은 이들 층들만 사용될 수 있거나, 다른 층들과 결합하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 스퍼터링된 티타늄 층은 배리어 층으로서 사용될 수 있으며, 예를 들면, Ti/TiN 적층형 층들은 종종 라이너 배리어층들로서 사용되며, 트랜지스터의 소스 및 드레인에 대한 콘택들을 제공한다.
티타늄 옥사이드는 또한, 티타늄이 스퍼터링되는 동안 챔버 내로 산소 가스를 도입함으로써 증착될 수 있다. 티타늄 나이트라이드는, 티타늄을 스퍼터링하면서 챔버 내로 질소 함유 가스를 도입함으로써, 반응성 스퍼터링 방법들에 의해 증착될 수 있다.
본 개시물은 본 개시물의 특정한 바람직한 구현예들에 관하여 설명되었지만; 다른 구현예들이 가능하다. 예를 들면, 타겟플레이트는 본원에서 설명되는 것과 다른 재료들로 제조될 수 있으며, 또한 다른 형상들 및 크기들을 가질 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들의 사상 및 범위는 본원에 포함되는 바람직한 구현예들의 설명으로 제한되지 않아야 한다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 스퍼터링 어셈블리
101: 타겟플레이트
110: 제1 지지플레이트
120: 제2 지지플레이트
130: 제1 커버모듈
140: 냉매순환모듈
150: 자석모듈
161: 제1 실링수단
162: 제2 실링수단
170: 제2 커버모듈

Claims (5)

  1. 피처리물의 증착 처리공간인 챔버 내에서 PVD(Physical Vaper Deposition) 코팅 방식에 적용되는 스퍼터링(Sputtering) 어셈블리로서,
    피처리물 증착을 위한 증발원의 재료를 제공하며, 미리 결정된 금속이온으로 형성된 타겟플레이트(101);
    상기 타겟플레이트(101)의 전면(前面) 가장자리 측을 고정하는 링 형태의 제1 지지플레이트(110);
    상기 타겟플레이트(101) 및 제1 지지플레이트(110)를 지지하며, 중앙부가 개방된 제2 지지플레이트(120)로서, 상기 챔버(C)의 일측과 결합되도록 외측방향으로 연장되는 제1 연장부(121) 및 상기 타겟플레이트(101)의 후면을 지지하는 제2 연장부(122)를 포함하는, 제2 지지플레이트(120);
    상기 제2 지지플레이트(120)의 후면에 결합되는 제1 커버모듈(130)로서, 상기 타겟플레이트(101)와의 열교환을 위해 냉매순환모듈(140)과 연결되며, 후방을 향해 연장되는 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)이 구비된, 제1 커버모듈(130); 및
    상기 타겟플레이트(101)의 후방에 장착되며, 상기 타겟플레이트(101)에서 발생된 아크증발원에 자기장을 제공하도록 형성된 자석모듈(150)로서, 상기 냉매유입관(131) 및 냉매유출관(132)이 관통되어 지지되되, 상기 제1 커버모듈(130)에 삽입 고정되도록 형성된, 자석모듈(150);을 포함하며,
    상기 제2 지지플레이트(120)는, 상기 제1 및 제2 연장부(121, 122) 사이에 단차가 형성되어 상기 냉매순환모듈(140)로부터 제공된 냉매가 유동하는 냉매유동공간(123)을 제공하며, 상기 냉매유동공간(123)에서 냉매는 상기 타겟플레이트(101)와 직접 접촉하여 열교환하도록 구성되고,
    상기 타겟플레이트(101)의 후면 및 상기 제2 연장부(122)의 전면 사이에는, 상기 냉매유동공간(123)을 밀폐시키기 위한 제1 실링수단(161)이 구비되고, 그리고
    상기 제2 연장부(122)의 후면 및 상기 제1 커버모듈(130)의 상단부 사이에는, 상기 냉매유동공간(123)을 밀폐시키기 위한 제2 실링수단(162)이 구비되는,
    스퍼터링 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 지지플레이트(120)는,
    상기 제1 연장부(121)의 내측 단부로부터 상방을 향해 소정의 높이만큼 연장되어 상기 단차를 형성하는 측벽부(124);를 포함하며,
    상기 제2 연장부(122)는 상기 측벽부(124)의 상단에서 내측방향으로 연장되고,
    상기 제1 연장부(121)의 내측 가장자리 측에는, 상기 제1 커버모듈(130)의 상단부가 고정되도록 형성되며, 그리고
    상기 제1 연장부(121)의 외측 가장자리 측에는, 상기 챔버(C)에 고정되도록 형성된,
    스퍼터링 어셈블리.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 실링수단(161)은,
    링 형태로 형성된 상기 제2 연장부(122)의 가장자리에 고정되는,
    스퍼터링 어셈블리.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 실링수단(162)은,
    링 형태로 형성된 상기 제2 연장부(122)의 가장자리에 고정되는,
    스퍼터링 어셈블리.
  5. 제1 항 내지 4 항 중 어느 한 항에 따른 스퍼터링 어셈블리를 포함하는 시스템으로서,
    피처리물의 증착 처리공간(1)을 제공하며, 진공이 형성된 챔버(C);
    상기 챔버(C) 내의 중심에 배치된 피도금물 지지모듈(200);
    상기 챔버(C)의 외주면을 따라 소정의 간격을 두고 배치된 적어도 둘 이상의 스퍼터링 어셈블리(100); 및
    상기 스퍼터링 어셈블리(100)에 냉매를 제공하는 냉매순환모듈(140);을 포함하는, 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20140101610A (ko) * 2013-02-12 2014-08-20 삼성디스플레이 주식회사 증착 장치 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치의 제조 방법
KR20200136040A (ko) * 2018-05-09 2020-12-04 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 물리 기상 증착 챔버 내 전자석

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