KR20000031126A - 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자석을 회전시키면서 회전중심을 향해 진동시키는 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치는, 챔버벽에 고정된 타겟의 후면에 설치되어 타겟의 전면에 자력을 유도되도록 자석을 회전시키는 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치에 있어서, 상기 타겟의 후면에 소정의 부피를 갖는 중공부가 형성되도록 상기 타겟의 후면을 둘러싸는 하우징과, 상기 중공부에 냉각수를 순환시키는 냉각수순환라인과, 상기 중공부에 설치되고, 일측단부에 자석이 설치되며, 타측단부에 균형추가 설치되는 샤프트와, 상기 하우징에 고정되고, 상기 자석 및 균형추를 상기 타겟의 원주면을 따라 회전시키기 위하여 회전축이 상기 샤프트의 중심부에 연결되어 상기 샤프트를 회전시키는 모터 및 상기 자석과 상기 샤프트 사이에 설치되고, 상기 자석이 상기 샤프트에 형성된 가이드홀을 따라 직선왕복운동시키는 자석진동기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에, 타겟의 내구성을 향상시켜서 타겟의 교체주기를 연장시키고, 타겟의 소모비용을 절감하며, 설비의 생산성을 향상시키게 하는 효과를 갖는다.

Description

반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치

본 발명은 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자석을 회전시키면서 회전중심을 향해 진동시키는 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 스퍼터링설비는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼의 표면에 금속막을 형성시키는 반도체 제도설비의 일종으로서, 이러한 금속막의 모재가 되는 것을 타겟(Target)이라고 말한다.

이러한 타겟은, 통상 금속재질의 원판으로서, 상기 금속재질을 이루는 금속분자가 플라즈마에 의해 타겟으로부터 미세하게 이탈되어 상기 웨이퍼에 도포되도록 하는 것이다.

이때, 상기 타겟이 미세하게 깍여나가는 작용을 촉진시키기 위하여 상기 타겟의 후면에 자석을 회전시킴으로써 보다 원활한 공정이 이루어지도록 하는 기술이 개발되어 널리 사용되고 있다.

이러한 종래의 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치를 도1에 도시하였다.

도1에 도시된 바와 같이, 종래의 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치는, 챔버벽(1)에 고정된 타겟(110)의 후면에 설치되어 타겟(110)의 전면에 자력을 유도되도록 영구자석(120)을 회전시키는 것으로서, 상기 타겟(110)의 후면에 소정의 부피를 갖는 중공부가 형성되도록 상기 타겟(110)의 후면을 둘러싸는 하우징(170)과, 상기 중공부에 냉각수를 순환시키는 냉각수순환라인과, 상기 중공부에 설치되고, 일측단부에 영구자석(120)이 설치되며, 타측단부에 균형추(130)가 설치되는 샤프트(140) 및 상기 하우징(170)에 고정되고, 상기 영구자석(120) 및 균형추(130)를 상기 타겟(110)의 원주면을 따라 회전시키기 위하여 회전축(150)이 상기 샤프트(140)의 중심부에 연결되어 상기 샤프트(140)를 회전시키는 모터(160)를 구비하여 이루어지는 구성이다.

여기서, 상기 냉각수순환라인은 상기 하우징(170)에 형성된 냉각수공급관(171) 및 냉각수배출관(172)을 포함하여 이루어진다.

따라서, 상기 모터(160)에 의해 상기 회전축(150)이 회전되면 상기 회전축(150)에 연결된 샤프트(140)가 수평회전하게 되고, 상기 샤프트(140)의 양끝단에 설치된 영구자석(120) 및 균형추(130)가 상기 타겟(110)의 후면 원주면을 따라 회전하면서 자력에 의한 플라즈마의 활성작용을 유도하게 되는 것이다.

그러나, 영구자석에 의해 자력이 집중적으로 유도되는 곳이 상기 영구자석(20)의 양끝단에서 발생하므로, 도1에서와 같이, 타겟(10)의 전면에 상기 영구자석(20)의 양끝단의 자력에 의해 심하게 깍여나가는 깊은 홈이 형성되어 고가의 타겟을 충분히 활용하지 못하고, 타겟을 교체하여야만 하고, 잦은 교체로 인한 설비의 생산성이 떨어지는 등 많은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 타겟의 전면을 충분히 사용할 수 있도록 자석을 진동시킴으로써 타겟의 내구성을 향상시켜서 타겟의 교체주기를 연장시키고, 타겟의 소모비용을 절감하며, 설비의 생산성을 향상시키게 하는 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치를 제공함에 있다.

도1은 종래의 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치를 나타낸 부분단면도이다.

도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치를 나타낸 부분단면도이다.

도3은 본 발명에 따른 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치의 시간에 대한 실린더 내의 에어량을 도시한 그래프이다.

도4는 도3의 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치에 의한 자석이동경로를 나타낸 도면이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 챔버벽 10, 110: 타겟(Target)

20, 120: 영구자석 21: 가동막대

22: 피스톤 23: 실린더

24: 밸브 25: 에어콘트롤박스

30, 130: 균형추 40, 140: 샤프트

50, 150: 회전축 60, 160: 모터

70, 170: 하우징 71, 171: 냉각수공급관

72, 172: 냉각수배출관 P1: 자석이동경로

P2: 지연시간후 자석이동경로

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치는, 챔버벽에 고정된 타겟의 후면에 설치되어 타겟의 전면에 자력을 유도되도록 자석을 회전시키는 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치에 있어서, 상기 타겟의 후면에 소정의 부피를 갖는 중공부가 형성되도록 상기 타겟의 후면을 둘러싸는 하우징과, 상기 중공부에 냉각수를 순환시키는 냉각수순환라인과, 상기 중공부에 설치되고, 일측단부에 자석이 설치되며, 타측단부에 균형추가 설치되는 샤프트와, 상기 하우징에 고정되고, 상기 자석 및 균형추를 상기 타겟의 원주면을 따라 회전시키기 위하여 회전축이 상기 샤프트의 중심부에 연결되어 상기 샤프트를 회전시키는 모터 및 상기 자석과 상기 샤프트 사이에 설치되고, 상기 자석이 상기 샤프트에 형성된 가이드홀을 따라 직선왕복운동시키는 자석진동기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하기로는, 상기 자석진동기는, 일측단부가 상기 영구자석에 고정되고, 타측단부가 상기 가이드홀을 따라 안내되는 가동막대와, 상기 샤프트에 고정되고, 상기 가동막대에 연결된 피스톤을 신장·수축시킴으로써 상기 영구자석을 진동시키는 실린더 및 밸브의 개폐에 따라 상기 실린더에 에어를 공급하는 에어콘트롤박스를 포함하여 이루어지는 것이 가능하다.이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치는, 챔버벽(1)에 고정된 타겟(10)의 후면에 설치되어 타겟(10)의 전면에 자력을 유도되도록 영구자석(20)을 회전시키는 것으로서, 상기 타겟(10)의 후면에 소정의 부피를 갖는 중공부가 형성되도록 상기 타겟(10)의 후면을 둘러싸는 하우징(70)과, 상기 중공부에 냉각수를 순환시키는 냉각수순환라인과, 상기 중공부에 설치되고, 일측단부에 영구자석(20)이 설치되며, 타측단부에 균형추(30)가 설치되는 샤프트(40)와, 상기 하우징(70)에 고정되고, 상기 영구자석(20) 및 균형추(30)를 상기 타겟(10)의 원주면을 따라 회전시키기 위하여 회전축(50)이 상기 샤프트(40)의 중심부에 연결되어 상기 샤프트(40)를 회전시키는 모터(60) 및 상기 영구자석(20)과 상기 샤프트(40) 사이에 설치되고, 상기 영구자석(20)을 상기 샤프트(40)에 형성된 가이드홀(40a)을 따라 직선왕복운동시키는 자석진동기를 구비하여 이루어진다.

여기서, 상기 자석진동기는, 일측단부가 상기 영구자석(20)에 고정되고, 타측단부가 상기 가이드홀(40a)을 따라 안내되는 가동막대(21)와, 상기 샤프트(40)에 고정되고, 상기 가동막대(21)에 연결된 피스톤(22)을 신장·수축시킴으로써 상기 영구자석(20)을 진동시키는 실린더(23) 및 밸브(24)의 개폐에 따라 상기 실린더(23)에 에어를 공급하는 에어콘트롤박스(25)를 구비하여 이루어지는 구성이다.

여기서, 상기 냉각수순환라인은 상기 하우징(70)에 형성된 냉각수공급관(71) 및 냉각수배출관(72)을 포함하여 이루어진다.

따라서, 상기 모터(60)에 의해 상기 회전축(50)이 회전되면 상기 회전축(50)에 연결된 샤프트(40)가 수평회전하게 되고, 상기 샤프트(40)의 양끝단에 설치된 영구자석(20) 및 균형추(30)가 상기 타겟(10)의 후면 원주면을 따라 회전하면서 자력에 의한 플라즈마의 활성작용을 유도하게 되는 것이다.

이때, 상기 영구자석(20)이 상기 샤프트(40)의 회전중심을 향해 진동하면서 상기 영구자석(20)의 양끝단에 집중되는 자력을 상기 타겟(10)의 전면에 소정의 범위에 걸쳐 분산하게 되므로, 도2에서와 같이, 상기 타겟(10)의 전면에 상기 영구자석(20)의 양끝단의 자력에 의해 심하게 깍여나가는 깊은 홈이 넓게 형성되어 타겟(10)을 충분히 활용할 수 있고, 타겟(10)의 교체주기를 늘리며, 교체주기의 증가로 말미암아 총교체시간이 줄어들게 되므로 설비의 생산성이 향상되는 이점이 있다.

한편, 이러한 본 발명의 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치는, 상기 에어콘트롤박스(25)가 밸브(24)에 의해 상기 실린더(23)의 에어량을 제어하는 데 있어서, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(23) 내부의 에어량을 최대 및 최소로 반복하여 제어하다가 소정의 시간만큼 지연시간을 주어 에어량이 기준 에어량을 일정기간 유지하도록 한다.

따라서, 도4에서와 같이, 최초 자석이동경로(P1)가 지연시간을 준 다음에는 변형된 경로의 지연시간후 자석이동경로(P2)로 바꿀 수 있는 것이다.

그러므로, 도3의 상기 지연시간의 길이를 조정함으로써 영구자석(20)의 이동경로를 원하는 데로 바꾸어 상기 타겟의 크기 및 형태에 맞게 최적화할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치에 의하면, 타겟의 전면을 충분히 사용할 수 있도록 자석을 진동시킴으로써 타겟의 내구성을 향상시켜서 타겟의 교체주기를 연장시키고, 타겟의 소모비용을 절감하며, 설비의 생산성을 향상시키게 하는 효과를 갖는 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (2)

1. 챔버벽에 고정된 타겟의 후면에 설치되어 타겟의 전면에 자력을 유도되도록 자석을 회전시키는 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치에 있어서,

   상기 타겟의 후면에 소정의 부피를 갖는 중공부가 형성되도록 상기 타겟의 후면을 둘러싸는 하우징;

   상기 중공부에 냉각수를 순환시키는 냉각수순환라인;

   상기 중공부에 설치되고, 일측단부에 자석이 설치되며, 타측단부에 균형추가 설치되는 샤프트;

   상기 하우징에 고정되고, 상기 자석 및 균형추를 상기 타겟의 원주면을 따라 회전시키기 위하여 회전축이 상기 샤프트의 중심부에 연결되어 상기 샤프트를 회전시키는 모터; 및

   상기 자석과 상기 샤프트 사이에 설치되고, 상기 자석이 상기 샤프트에 형성된 가이드홀을 따라 직선왕복운동시키는 자석진동기;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 자석진동기는,

   일측단부가 상기 영구자석에 고정되고, 타측단부가 상기 가이드홀을 따라 안내되는 가동막대;

   상기 샤프트에 고정되고, 상기 가동막대에 연결된 피스톤을 신장·수축시킴으로써 상기 영구자석을 진동시키는 실린더; 및

   밸브의 개폐에 따라 상기 실린더에 에어를 공급하는 에어콘트롤박스;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 스퍼터링설비의 자석회전장치.