KR20060062050A - 스퍼터링 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

스퍼터링 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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KR20060062050A
KR20060062050A KR1020040100749A KR20040100749A KR20060062050A KR 20060062050 A KR20060062050 A KR 20060062050A KR 1020040100749 A KR1020040100749 A KR 1020040100749A KR 20040100749 A KR20040100749 A KR 20040100749A KR 20060062050 A KR20060062050 A KR 20060062050A
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sputtering
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유광종
이천수
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

이송중 기판의 스크래치 및 깨짐을 방지할 수 있는 스퍼터링 장치가 개시된다.
본 발명의 반송 유닛, 로딩 챔버 유닛, 버퍼 챔버 유닛, 스퍼터링 챔버 유닛 및 회전 챔버 유닛으로 구성된 스퍼터링 장치는, 이송이 가능한 기판; 상기 기판을 1차 지지하기 위해 기체를 방출하는 방출 수단; 및 상기 기판을 2차 지지하기 위해 상기 방출 수단의 후면에 구비된 스토퍼를 포함한다.
스퍼터링 장치, 인라인형, 스토퍼, 에어 쿠션, 스크래치

Description

스퍼터링 장치 및 그 동작 방법{Sputtering apparatus and operating method using the same}
도 1은 종래의 클러스터형 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 스퍼터링 챔버 유닛을 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 스퍼터링부를 도시한 개략도.
도 4는 도 3의 인라인형 스퍼터링 장치에서 캐리어 방식을 보여주는 단면도.
도 5a 및 도 5b는 도 3의 인라인형 스퍼터링 장치에서 에어 쿠션 방식을 보여주는 단면도이고 및 평면도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에어 쿠션 방식을 적용한 인라인형 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 측면도 및 평면도.
도 7a 및 도 7f는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에어 쿠션 방식을 적용한 인라인형 스퍼터링 장치에서의 로딩 챔버 유닛의 이송 동작을 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 에어 쿠션 방식을 적용한 인라인형 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 측면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 에어 방출 수단 6 : 기판
7 : 롤러 8 : 스토퍼
10 : 지지핀 16 : 지지부
본 발명은 반도체 처리 장치에 관한 것이며, 특히 인라인형 스퍼터링 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼와 LCD 기판과 같이 처리될 기판은 성막공정 및 에칭공정과 같은 다수의 처리공정을 반복적으로 수행하여 완성된다. 특히, 박막을 형성하기 위한 스퍼터링 장치는 반도체 소자나 LCD를 제조하기 위해서 빠뜨릴 수 없는 필수적인 장치이다.
현재, 상기 스퍼터링 장치는 패널의 사이즈가 증가하고 공정이 복잡하며 또한 대량으로 생산하는 측면에서 로봇을 이용한 자동화 처리가 일반적이다.
스퍼터링 장치는 클러스터형(Cluster type)과 인라인형(In-Line type)으로 분류된다. 클러스터형 스퍼터링 장치에서는 각 챔버 유닛 사이에서 기판이 수평으로 반송된다. 인라인형 스퍼터링 장치에서는 각 챔버 유닛 사이에서 기판이 수직으로 반송된다.
도 1은 종래의 클러스터형 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에서, 종래의 클러스터형 스퍼터링 장치는 기판(107)을 반입하는 로딩(loading) 챔버 유닛(101)과, 상기 기판(107)을 반출하는 언로딩(unloading) 챔버 유닛(102)과, 상기 기판(107)을 처리하는 처리 챔버 유닛(105)과, 상기 로딩/언로딩 챔버 유닛(101, 102)과 상기 처리 챔버 유닛(105) 사이에 위치되어 상기 로딩 챔버 유닛(101)의 기판(101)을 상기 처리 챔버 유닛(105)으로 이송(transfer)하고 상기 처리 챔버 유닛(105)에서 처리된 기판(101)을 상기 언로딩 챔버 유닛(102)으로 이송하는 반송 챔버 유닛(103)을 구비한다. 상기 각 챔버 유닛(101, 102, 105)과 상기 반송 챔버 유닛(103) 사이에는 게이트 밸브(106)가 구비된다.
다수의 기판이 적재된 카세트(미도시)가 상기 로딩 챔버 유닛(101)에 위치되면, 로봇(미도시) 등을 이용하여 상기 카세트로부터 기판(107)을 상기 로딩 챔버 유닛(101) 내로 반입한다. 상기 로딩 챔버 유닛(101)을 진공 상태로 만든 후 게이트 밸브(106)를 연 다음, 상기 반송 챔버 유닛(103)에 구비된 로봇(104)을 이용하여 상기 기판(107)을 상기 처리 챔버 유닛(105)으로 이송한다. 상기 처리 챔버 유닛(105)에서 소정의 처리 공정을 수행된 후, 다시 상기 반송 챔버 유닛(103)의 로봇(104)을 이용하여 상기 반송 챔버 유닛(103)의 기판을 상기 언로딩 챔버 유닛(102)으로 이송한다. 그리고, 상기 언로딩 챔버 유닛(102)의 기판은 또 다른 카세트에 적재되어 다음 공정을 위해 이송된다. 각 게이트밸브(106)는 상기 기판(101)이 통과하기 전에 열리고, 상기 기판(101)이 통과된 직후 닫히도록 제어된다. 도1에 도시되지 않았지만, 상기 각 챔버 유닛(101, 102, 103, 105)에는 소정의 진공을 유지하기 위한 진공 펌프(미도시)가 구비될 수 있다.
이와 같은 클러스터형 스퍼터링 장치에서는 기판(101)이 항상 수평을 유지한 채 이송된다.
상기 처리 챔버 유닛은 일예로 스퍼터링 챔버 유닛일 수 있다.
도 2는 도 1의 스퍼터링 챔버 유닛을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 스퍼터링부를 도시한 개략도이다.
도 2 및 도 3에서, 상기 스퍼터링 챔버 유닛은 기판(107)을 일시 보관 유지하는 기판 유지부(108)와, 상기 기판 유지부(108)에서 유지된 기판(107)을 스퍼터링하는 스퍼터링부(109)를 구비한다.
상기 기판 유지부(108)는 기판 유지 플레이트(110)와 상기 기판 유지 플레이트(110)와 연결되어 상기 기판 유지 플레이트(110)를 수평 또는 수직으로 회전 이동시키기 위한 샤프트(111)를 구비한다. 상기 기판 유지 플레이트(110) 상에는 상기 기판(107)을 안착하기 위한 서셉터(118)가 구비되고, 상기 기판 유지 플레이트(110) 저면에는 상기 기판(107)의 온도를 일정하게 유지하기 위한 시스 히터(sheath heater, 119))가 구비된다. 상기 시스 히터(119), 기판 유지 플레이트(110) 및 서셉터(118)는 서로 면으로 접촉되게 된다. 따라서, 상기 시스 히터(119)에서 제공된 열은 상기 기판 유지 플레이트(110) 및 상기 서셉터(118)를 경유하여 상기 기판(107)에 전달되고, 이와 같이 전달된 열에 의해 상기 기판(107) 상에 증착되는 막의 두께를 일정하게 유지할 수 있다.
미설명 도면 부호 117은 상기 스퍼터링 챔버 유닛을 진공으로 만들기 위해 공기를 배출시키는 진공 펌프를 나타낸다.
상기 스퍼터링부(109)는 음전압이 공급되는 캐소드(114)와, 상기 캐소드(114)의 일측에 구비되어 기체 플라즈마의 양이온에 의한 충돌로 타켓 물질을 방출하는 타겟(115)과, 상기 캐소드(114)의 타측에 구비되어 상기 타겟(115) 주위에 자기장을 형성하여 더 많은 양이온을 생성하도록 하는 마그넷(116)이 구비된다.
상기 기판 유지 플레이트(110)는 상기 샤프트(111)에 의해 수직 또는 수평으로 회전 이동된다. 즉, 상기 기판 유지 플레이트(110)는 외부(예컨대, 도 1의 반송 챔버 유닛(103))로부터 기판(107)이 반입될 때에는 수평으로 유지된다. 이에 따라, 상기 기판(107)이 상기 기판 유지 플레이트(110)에 안착된다. 이때, 상기 기판 유지 플레이트(110) 상에 안착된 기판(107)이 움직이지 않도록 하기 위해 상기 기판 유지 플레이트(110) 상의 소정 부분에 구비된 클램프(미도시)에 의해 상기 기판(107)이 고정될 수 있다. 상기 기판(107)이 안착된 상기 기판 유지 플레이트(110)는 상기 샤프트(111)에 의해 수직으로 회전 이동되어 상기 실드 마스크(112) 상에 대면된다. 상기 실드 마스크(112)는 상기 기판 유지부(108)와 상기 스퍼터링부(109) 사이를 구획하기 위해 몸체(113) 내부 면을 따라 형성된다. 상기 기판(107)을 제외한 나머지 부분은 상기 실드 마스크(112)에 가려지게 된다.
상기 캐소드(114)에 인가된 소정의 전압에 의해 내부 공간상에 기체 플라즈마가 형성되고, 상기 기체 플라즈마의 양이온이 상기 타겟(114)과 충돌하여 소정의 타겟 물질이 방출된다. 상기 타겟 물질이 상기 기판 유지 플레이트(110) 상에 안착된 기판(107) 상에 증착된다. 이때, 상기 마그넷(116)에 의해 타겟(115) 주변에 형 성된 자기장에 의해 기체 플라즈마의 밀도가 증가되므로 동일 시간 내에 더 많은 타겟 물질이 방출되어 기판(107)의 증착 시간을 단축시킬 수 있다.
상기 기판(107) 상에 소정의 물질이 증착되면, 상기 샤프트(111)가 구동되어 상기 기판 유지 플레이트(110)가 수평으로 회전 이동되고, 클램프가 제거된 상태에서 반승 챔버 유닛으로 상기 기판(107)이 이송되게 된다.
상기와 같이 구성된 스퍼터링 챔버 유닛 구조에서는 시스 히터(119)와 기판(107)이 기판 유지 플레이트(110) 및 서셉터(118)를 사이에 두고 직접적으로 접촉되게 된다. 이러한 구조를 "접촉식"이라 부른다.
상기 클러스터형 스퍼터링 장치에서는 기판을 로봇에 의해 수평으로 이송하기 때문에 파티클(particle)과 같은 분순물을 억제할 수 있는 장점은 있지만, 수평으로 위치된 기판의 사이즈에 대응되도록 각 챔버 유닛들이 설계되어야 하므로, 기판이 대형화되는 추세에 비추어보면 각 챔버 유닛들의 사이즈가 증가하게 되고, 이에 따라 각 챔버 유닛에 구비된 구성 요소들 또한 대형화됨에 따라 부피가 증가되고 비용이 증가되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에 인라인형 스퍼터링 장치가 제안되었다.
도 3은 종래의 인라인형 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 3에서, 종래의 인라인형 스퍼터링 장치는 5개의 유닛으로 구성된다. 즉, 반송 유닛(121), 로딩 챔버 유닛(122), 버퍼 챔버 유닛(123), 처리 챔버 유닛(124) 그리고 회전 챔버 유닛(125)으로 구성된다.
인라인형 스퍼터링 장치에서는 기판이 수직으로 각 챔버 유닛(121 내지 125) 사이에 이송된다.
상기 반송 유닛(121)은 외부로부터 공급된 기판을 로딩 챔버 유닛(122)으로 이송한다. 상기 로딩 챔버 유닛(122)은 상기 반송 유닛(121)으로부터 이송된 기판을 상기 버퍼 챔버 유닛(123)으로 이송한다. 상기 버퍼 챔버 유닛(123)은 상기 로딩 챔버 유닛(122)과 상기 처리 챔버 유닛(124) 사이에 위치되며, 상기 로딩 챔버 유닛(122)과 상기 처리 챔버 유닛(124) 사이의 환경 변화, 즉 가스 분위기, 진공도 및 온도에 대한 완충 역할을 수행한 후, 상기 기판을 상기 처리 챔버 유닛(124)으로 이송한다. 상기 처리 챔버 유닛(124)은 상기 이송된 기판을 대상으로 소정의 처리 공정을 수행한 후, 상기 회전 챔버 유닛(125)으로 이송한다. 상기 회전 챔버 유닛(125)은 상기 처리 챔버 유닛(124), 상기 버퍼 챔버 유닛(123), 상기 로딩 챔버 유닛(122) 및 상기 반송 유닛(121)으로 이송되도록 상기 이송된 기판을 회전시킨다. 상기 반송 유닛(121)으로 이송된 기판은 외부로 반출된다.
상기 처리 챔버 유닛은 기판의 증착 공정을 위한 스퍼터링 챔버 유닛으로서, 이하에서는 스퍼터링 챔버 유닛으로 설명한다. 물론, 상기 처리 챔버 유닛은 처리되는 공정에 따라 에칭 챔버 유닛, 어닐링 챔버 유닛 등으로 사용될 수 있다.
도 3에 도시되지 않았지만, 각 챔버 유닛(121 내지 125) 사이에는 게이트 밸브가 구비되어 상기 기판의 이송시 개폐될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 인라인형 스퍼터링 장치에서는 기판이 수직으로 기 립된 상태로 이송된다.
이와 같이 기판을 수직으로 기립된 상태로 이송하는 방식에는 캐리어(carrier) 방식과 에어 쿠션(air cusion) 방식이 있다.
도 4는 도 3의 인라인형 스퍼터링 장치에서 캐리어 방식을 보여주는 단면도이다. 도 4에서는 기판이 스퍼터링 챔버 유닛에 존재할 때를 도시한다.
도 4에서, 상기 스퍼터링 챔버 유닛은 일측 측면에 타겟(131), 캐소드(132) 및 마그넷(133)이 구비되고, 상기 타겟(131)에 대향되도록 타측 측면에 시스 히터(135)가 구비된다. 이때, 기판(140)은 상부/하부 캐리어(138a, 138b)에 장착되어 수직으로 기립된 상태로 상기 스퍼터링 챔버 유닛으로 이송된다. 상기 상부 캐리어(138b)에는 소정의 극성을 갖는 제1 마그넷(139)이 구비되고, 상기 스퍼터링 챔버 유닛의 상부에는 상기 제1 마그넷(139)과 반대 극성을 갖는 제2 마그넷(136)이 장착된다. 상기 하부 캐리어(138a)의 저면에는 상기 기판(140)을 이송시키기 위한 메탈 벨트(137)가 부착된다. 상기 메탈 벨트(137)는 서스(SUS) 재질로 형성되고, 상기 캐리어(138a, 138b)는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
미설명 부호 141은 상기 스퍼터링 챔버 유닛의 압력을 고 진공으로 만들기 위해 공기를 배출시키는 진공펌프를 나타낸다.
상기 상부/하부 캐리어(138a, 138b)에 장착된 기판(140)이 상기 메탈 벨트(137)의 동작으로 상기 스퍼터링 챔버 유닛으로 이송되면, 상기 제1 및 제2 마그넷(139, 136) 사이의 인력에 의해 상기 기판(140)이 장착된 상하부 캐리어(138a, 138b)가 소정 위치에 고정되게 된다. 이와 같이 상하부 캐리어(138a, 138b)가 고정 된 상태에서 상기 캐소드(132)에 인가된 전압에 의해 형성된 기체 플라즈마의 양이온에 의해 상기 타겟(131)으로부터 타겟 물질이 방출되어 상기 기판(140) 상에 증착되게 된다. 증착 공정이 완성된 상기 기판(140)은 상기 메탈 벨트(137)의 동작으로 다음 공정으로 이송될 수 있다.
상기 스퍼터링 챔버 유닛은 도 2의 구조와는 달리 시스 히터(135)가 상기 기판(140)과 접촉되지 않는다. 이와 같은 구조를 "비접촉식"이라 한다.
기본적으로, 에어쿠션 방식도 캐리어 방식과 동일한 비접촉식이다. 이러한 에어 쿠션 방식은 각 챔버 유닛마다 적용될 수 있다. 즉, 에어 쿠션 방식에서는 기판이 각 챔버 유닛으로 이송될 때마다 각 챔버 유닛에서 제공된 아르곤 가스에 의해 기판을 일정하게 유지시켜 준다.
도 5a 및 도 5b는 도 3의 인라인형 스퍼터링 장치에서 에어 쿠션 방식을 보여주는 단면도이고 및 평면도이다.
도 5a 및 도 5b에서, 인라인형 스퍼터링 장치의 각 챔버 유닛에는 아르곤(Ar) 가스를 방출할 수 있는 에어 방출 수단(145)이 구비된다. 상기 에어 방출 수단(145)은 외부의 튜브(미도시)와 연결되어 아르곤 가스를 유입시키는 다수의 주입구(150)가 구비된 제1 플레이트(146)와, 상기 제1 플레이트(146)의 주입구(150)를 통해 주입된 아르곤 가스를 상기 기판(149)으로 소정 압력으로 방출하도록 상기 주입구(150)보다 직경이 작은 다수의 방출구(151)가 구비된 제2 플레이트(147)를 구비한다. 상기 아르곤 가스는 상기 기판(149)이 해당 챔버 유닛으로 이송되든 되지 않든 간에 지속적으로 방출된다.
상기 기판(149)은 롤러(148) 상에 안착되어 일축 방향으로 이동되어 해당 챔버 유닛으로 이송된다. 상기 챔버 유닛으로 이송된 기판(148)은 상기 에어 방출 수단(145)에서 방출된 아르곤 가스에 의해 일측으로 기울지 않고 상기 에어 방출 수단(145)과 일정한 간격을 유지하게 된다.
에어 쿠션 방식에서는 아르곤 가스에 의해 상기 기판(149)이 유지되어야 하므로, 상기 에어 방출 수단(145)이 일정 정도 기울어지고, 이에 따라 상기 기판(149) 또한 일정 정도 기울어진 채로 이송된다.
상술한 바와 같은 에어 쿠션 방식에서는 기판(149)이 롤러(148) 상에 안착만 되고 고정되지 않기 때문에 상기 에어 방출 수단(145)에서 방출된 아르곤 가스에 의존되어 일정한 간격을 유지한다. 이때, 로딩 챔버 유닛(122)을 제외한 버퍼 챔버 유닛(123), 스퍼터링 챔버 유닛(124) 및 회전 챔버 유닛(125) 사이에는 진공도가 거의 동일하기 때문에 별문제가 되지 않는다.
하지만, 로딩 챔버 유닛(122)에서는 대기압과 저진공을 수시로 만들어야 하므로, 항상 압력차가 많이 존재하게 된다. 즉, 기판(149)이 상기 로딩 챔버(122) 유닛으로 이송된 상태에서 아르곤 가스를 이용하여 상기 기판을 일정 간격으로 유지하고 있는 동안에 다음 챔버 유닛, 즉 버퍼 챔버 유닛(123)으로 이송하기 위해서는 상기 로딩 챔버 유닛(122)의 압력을 상기 버퍼 챔버 유닛(123) 또는 반송 유닛(121)의 압력과 동일하게 되도록 하기 위해 상당량의 공기를 외부로 방출하든지 또는 외부의 공기를 상기 로딩 챔버 유닛의 내부로 유입시키게 된다. 이러한 경우, 상기 로딩 챔버 유닛(122)의 불안정한 압력으로 인해 상기 에어 방출 수단(145)에서 제공된 아르곤 가스에 영향을 주게 되어, 상기 기판(149)이 기울어져 상기 에어 방출 수단(145)의 제2 플레이트(147) 면에 접촉되게 된다. 따라서, 상기 기판(149)에 일면이 상기 제2 플레이트(147)와의 접촉에 의해 스크래치가 발생되거나 심한 경우 상기 기판이 깨지는 문제점이 있었다.
본 발명은 에어 쿠션 방식에서 기판이 안정되게 이송될 수 있도록 한 스퍼터링 장치 및 그 동작 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따르면, 반송 유닛, 로딩 챔버 유닛, 버퍼 챔버 유닛, 스퍼터링 챔버 유닛 및 회전 챔버 유닛으로 구성된 스퍼터링 장치는, 이송이 가능한 기판; 상기 기판을 1차 지지하기 위해 기체를 방출하는 방출 수단; 및 상기 기판을 2차 지지하기 위해 상기 방출 수단의 후면에 구비된 스토퍼를 포함한다.
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따르면, 반송 유닛, 로딩 챔버 유닛, 버퍼 챔버 유닛, 스퍼터링 챔버 유닛 및 회전 챔버 유닛으로 구성된 스퍼터링 장치는, 이송이 가능한 기판; 상기 기판을 1차 지지하기 위해 기체를 방출하는 방출 수단; 상기 기판을 2차 지지하기 위해 상기 방출 수단의 후면에 구비된 스토퍼; 및 상기 기판을 3차 지지하기 위해 상기 기판의 상부의 일측에 대향으로 연장 형성된 지지 부를 포함한다.
상기 스퍼터링 장치에 따르면, 상기 스토퍼는 상기 반송 유닛, 상기 로딩 챔버 유닛, 상기 버퍼 챔버 유닛, 상기 스퍼터링 챔버 유닛 및 상기 회전 챔버 유닛 중 적어도 하나 이상에 구비될 수 있다.
상기 스퍼터링 장치에 따르면, 상기 스토퍼는, 상기 기판 방향으로 대향되어 돌출 형성된 다수의 지지핀; 및 상기 다수의 지지핀이 일체로 형성된 지지 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따르면, 반송 유닛, 로딩 챔버 유닛, 버퍼 챔버 유닛, 스퍼터링 챔버 유닛 및 회전 챔버 유닛으로 구성되고, 상기 적어도 하나 이상의 챔버 유닛은 이송이 가능한 기판; 방출 수단; 및 상기 방출 수단의 후면에 구비된 스토퍼를 포함하는 스퍼터링 장치의 동작 방법은, 상기 이송된 기판을 상기 방출 수단으로부터 방출된 기체로 지지하는 단계; 상기 스토퍼로 상기 기판을 지지하는 단계; 상기 기체의 방출을 중지하고 원하는 압력으로 조정하는 단계; 상기 방출 수단으로부터 기체를 방출하는 단계; 상기 스토퍼를 상기 기판으로부터 이탈하는 단계; 및 상기 기판을 이송하는 단계를 포함한다.
상기 스퍼터링 장치의 동작 방법은, 상기 적어도 하나 이상의 챔버 유닛의 상부 몸체로부터 연장 형성된 지지부로 상기 이송된 기판을 지지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에어 쿠션 방식을 적용한 인라인형 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 측면도 및 평면도이다. 도 6a 및 도 6b는 반송 유닛, 로딩 챔버 유닛, 버퍼 챔버 유닛, 스퍼터링 챔버 유닛 및 회전 챔버 유닛으로 구성된 인라인형 스퍼터링 장치에서 로딩 챔버 유닛에서의 에어 쿠션 방식을 개략적으로 도시한다.
앞서 설명한 바와 같이, 종래의 로딩 챔버 유닛에서의 에어 쿠션 방식을 적용하는 경우에, 대기압을 저진공으로 또는 저진공을 대기압으로 맞추기 위해 공기를 방출 또는 유입시킬 때, 로딩 챔버 유닛의 내부 공간에서의 압력 변화가 심해짐에 따라 에어 방출 수단에서 방출되는 아르곤 가스에 영향을 주어 기판이 상기 에어 방출 수단으로 기울어져 상기 기판에 스크래치가 발생되거나 기판이 깨지는 문제점이 있다.
도 6a 및 도 6b에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인형 스퍼터링 장치에서의 로딩 챔버 유닛에는 아르곤 가스를 방출할 수 있는 에어 방출 수단(1)이 구비된다. 상기 에어 방출 수단(1)은 일정 정도 기울어져 있다. 즉, 상기 로딩 챔버 유닛으로 이송되는 기판(6)이 기울어짐에 따라 상기 기판(6)에 대향되어 아르곤 가스가 방출되도록 상기 에어 방출 수단(1)이 구비된다. 상기 에어 방출 수단(1)은 외부의 튜브(미도시)와 연결되어 아르곤 가스를 유입시키는 다수의 주입구(4)가 구비된 제1 플레이트(2)와, 상기 제1 플레이트(2)의 주입구(4)를 통해 주입된 아르곤 가스를 상기 기판(6)으로 소정 압력으로 방출하도록 상기 주입구(4)보다 직경이 작은 다수의 방출구(5)가 구비된 제2 플레이트(3)를 구비한다. 상기 에어 방출 수단(1)의 저면에는 상기 에어 방출 수단(1)을 관통하여 상기 에어 방출 수단(1)의 전면에 위치된 기판(6)을 지지하기 위한 스토퍼(8)가 구비된다. 상기 스토퍼(8)는 외부에 구비된 실린더(미도시)에 의해 공기 주입 및 방출에 의해 기판(6) 방향의 전방 또는 후방으로 업 및 다운 이동될 수 있다. 상기 스토퍼(8)는 상기 에어 방출 수단(1)을 관통하여 상기 기판(6)을 지지하기 위한 다수의 지지핀(10)과, 상기 지지핀(10)이 일체로 형성된 지지 플레이트(9)를 구비한다. 상기 지지핀(10)이 상기 에어 방출 수단(1)을 관통하여 이동될 수 있도록 상기 에어 방출 수단(1)에는 상기 지지핀(10)에 대응된 핀 관통홀(12)이 형성된다. 따라서, 상기 스토퍼(8)가 전방으로 이동하는 경우, 상기 스토퍼(8)의 지지핀(10)이 상기 에어 방출 수단(1)의 핀 관통홀(12)을 경유하여 상기 기판(6)의 저면과 접촉된다. 또한, 상기 스토퍼(8)가 후방으로 이동하는 경우, 상기 스토퍼(8)의 지지핀(10)이 상기 에어 방출 수단(1)의 핀 관통홀(12)을 경유하여 후방으로 이동될 수 있다. 상기 스토퍼(8)가 후방으로 이동될 때, 상기 지지핀(10)이 상기 에어 방출 수단(1)의 핀 관통홀(12)로부터 완전하게 이탈되도록 후방으로 이동될 수도 있고, 또는 상기 핀 관통홀(12)에 관통된 채로 후방으로 이동될 수도 있다. 이는 설계상의 편의에 따라 얼마든지 변경할 수 있다.
상기 기판(6)은 롤러(7) 상에 안착되어 일축 방향으로 이동되어 상기 로딩 챔버 유닛으로 이송된다. 상기 로딩 챔버 유닛으로 이송된 기판(6)은 상기 에어 방출 수단(1)에서 방출된 아르곤 가스와 상기 스토퍼(8)에 의해 지지되어 일측으로 기울지 않고 상기 에어 방출 수단(1)과 일정한 간격을 유지하게 된다.
이와 같이, 상기 스토퍼(8)를 이용하여 상기 기판(6)을 지지하므로, 상기 로 딩 챔버 유닛의 내부에 심한 압력차로 인해 상기 기판(6)이 기울어져 스크래치나 깨짐이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서, 상기와 같이 구성된 인라인형 스퍼터링 장치의 로딩 챔버 유닛에서의 동작을 설명한다.
도 7a 및 도 7f는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에어 쿠션 방식을 적용한 인라인형 스퍼터링 장치에서의 로딩 챔버 유닛의 이송 동작을 설명하는 도면이다.
도 7a에서, 롤러(7) 상에 안착된 기판(6)이 로딩 챔버 유닛으로 이송된다. 이때, 상기 로딩 챔버 유닛의 에어 방출 수단(1)에서는 지속적으로 아르곤 가스가 방출되어 상기 롤러(7) 상에 완전하게 고정되지 않은 기판(6)을 일정한 간격으로 유지시켜 준다.
도 7b에서, 상기 스토퍼(8)가 동작되어 상기 스토퍼(8)에 구비된 다수의 지지핀(10)이 상기 에어 방출 수단(1)의 핀 관통홀을 통해 전방으로 이동하여 상기 기판(6)의 저면과 접촉된다. 이에 따라, 상기 기판(6)은 상기 에어 방출 수단(1)에서 제공된 아르곤 가스와 상기 스토퍼(8)에 의해 완전하게 지지될 수 있다.
도 7c에서, 상기 에어 방출 수단(1)에서 방출되고 있는 아르곤 가스의 방출을 중지한다. 상기 아르곤 가스의 방출을 중지하더라도, 상기 스토퍼(8)에 의해 상기 기판(6)이 안전하게 지지되므로, 상기 기판(6) 상에 스크래치나 깨짐이 발생되지는 않는다. 이어서, 상기 로딩 챔버 유닛 내의 압력을 변환한다. 즉, 상기 로딩 챔버 유닛으로부터 상기 버퍼 챔버 유닛으로 상기 기판(6)을 이송하는 경우에는 상 기 로딩 챔버 유닛의 압력을 대기압에서 저진공으로 변환해야 한다. 이와 반대로, 상기 로딩 챔버 유닛으로부터 반송 유닛으로 상기 기판(6)을 이송하는 경우에는 상기 로딩 챔버 유닛의 압력을 저진공에서 대기압으로 변환해야 한다. 이와 같은 압력 변화를 위해 소정의 진공 펌프를 이용하여 상기 로딩 챔버 유닛의 내부의 공기를 외부로 방출하든지 외부의 공기를 상기 로딩 챔버 유닛의 내부로 유입한다. 따라서, 상기 로딩 챔버 유닛의 내부가 원하는 압력으로 조정된다. 이때, 상기 로딩 챔버 유닛의 내부에는 상당한 압력 변화가 발생되지만, 상기 스토퍼(8)에 의해 상기 기판(6)이 안전하게 지지되므로, 상기 기판(6)의 스크래치나 깨짐은 발생되지 않는다.
도 7d에서, 상기 진공 펌프를 이용하여 원하는 압력을 얻은 경우, 다시 상기 에어 방출 수단(1)으로부터 아르곤 가스를 방출시켜 상기 스토퍼(8)와 더불어 상기 기판(6)을 지지한다.
도 7e에서, 상기 기판(6)을 이송하기 위해 상기 스토퍼(8)를 후방으로 이동시켜 상기 기판(6)으로부터 이탈시킨다. 왜냐하면, 상기 스토퍼(8)를 상기 기판(6)으로부터 이탈시키지 않은 채로 다시 말해 상기 스토퍼(8)를 상기 기판(6)에 접촉된 채로 상기 기판(6)을 다음 챔버 유닛 즉, 버퍼 챔버 유닛 또는 반송 유닛으로 이송하는 경우, 상기 기판(6)과 스토퍼(8)의 접촉으로 인해 상기 기판(6)에 스크래치가 발생될 수 있다. 따라서, 상기 스토퍼(8)는 후방으로 이동시켜 상기 기판(6)으로부터 일정 간격 이탈되도록 한다. 바람직하게는 상기 스토퍼(8)의 지지핀(10)의 끝단이 상기 에어 방출 수단(1)의 제2 플레이트(3)에 위치될 수 있다. 또는 바 람직하게는 상기 스토퍼98)의 지지핀(10)의 끝단이 상기 에어 방출 수단(1)의 후면으로부터 일정 간격 이탈되어 위치될 수 있다.
도 7f에서, 상기 기판(6)으로부터 상기 스토퍼(8)가 이탈된 상태에서, 상기 기판(6)이 안착된 롤러(7)가 다음 챔버 유닛 즉, 버퍼 챔버 유닛 또는 반송 유닛으로 이송된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인라인형 스퍼터링 장치의 로딩 챔버 유닛에서 기판을 이송할 때, 스토퍼(8)를 구비하여 상기 로딩 챔버 유닛의 압력을 변화시킬 때, 상기 스토퍼(8)로 상기 기판(6)을 지지하도록 하는 대신 일시적으로 상기 에어 방출 수단(1)에서의 아르곤 가스의 방출을 중지함으로써, 압력 변화에 의해 상기 기판이 기울어짐에 따라 발생된 스크래치나 깨짐을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 에어 쿠션 방식을 적용한 인라인형 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다. 도 8은 기본적으로 도 6a 및 도 6b와 유사하다. 다만, 도 8에는 기판(6)의 상부를 지지하기 위한 지지부(16)가 더 구비된다.
도 8에서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인형 스퍼터링 장치에서의 로딩 챔버 유닛에는 아르곤 가스를 방출할 수 있는 에어 방출 수단(1)이 구비된다. 상기 에어 방출 수단(1)은 일정 정도 기울어져 있다. 즉, 상기 로딩 챔버 유닛으로 이송되는 기판(6)이 기울어짐에 따라 상기 기판(6)에 대향되어 아르곤 가스가 방출되도록 상기 에어 방출 수단(1)이 구비된다. 상기 에어 방출 수단(1)은 외부의 튜 브(미도시)와 연결되어 아르곤 가스를 유입시키는 다수의 주입구(4)가 구비된 제1 플레이트(2)와, 상기 제1 플레이트(2)의 주입구(4)를 통해 주입된 아르곤 가스를 상기 기판(6)으로 소정 압력으로 방출하도록 상기 주입구(4)보다 직경이 작은 다수의 방출구(5)가 구비된 제2 플레이트(3)를 구비한다. 상기 에어 방출 수단(1)의 저면에는 상기 에어 방출 수단(1)을 관통하여 상기 에어 방출 수단(1)의 전면에 위치된 기판(6)을 지지하기 위한 스토퍼(8)가 구비된다. 상기 스토퍼(8)는 외부에 구비된 실린더(미도시)에 의해 공기 주입 및 방출에 의해 기판(6) 방향의 전방 또는 후방으로 업 및 다운 이동될 수 있다. 상기 스토퍼(8)는 상기 에어 방출 수단(1)을 관통하여 상기 기판(6)을 지지하기 위한 다수의 지지핀(10)과, 상기 지지핀(10)이 일체로 형성된 지지 플레이트(9)를 구비한다. 상기 지지핀(10)이 상기 에어 방출 수단(1)을 관통하여 이동될 수 있도록 상기 에어 방출 수단(1)에는 상기 지지핀(10)에 대응된 핀 관통홀이 형성된다. 따라서, 상기 스토퍼(8)가 전방으로 이동하는 경우, 상기 스토퍼98)의 지지핀(10)이 상기 에어 방출 수단(1)의 핀 관통홀을 경유하여 상기 기판(6)의 저면과 접촉된다. 또한, 상기 스토퍼(8)가 후방으로 이동하는 경우, 상기 스토퍼(8)의 지지핀(10)이 상기 에어 방출 수단(1)의 핀 관통홀을 경유하여 후방으로 이동될 수 있다. 상기 스토퍼(8)가 후방으로 이동될 때, 상기 지지핀(10)이 상기 에어 방출 수단(10)의 핀 관통홀로부터 완전하게 이탈되도록 후방으로 이동될 수도 있고, 또는 상기 핀 관통홀에 관통된 채로 후방으로 이동될 수도 있다. 이는 설계상의 편의에 따라 얼마든지 변경할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인형 스퍼터링 장치의 로딩 챔버 유닛에는 상기 기판(6)의 상부를 지지하기 위한 지지부(16)가 상기 로딩 챔버 유닛의 몸체(14)로부터 연장되어 형성된다. 상기 기판(6)이 일정 정도 기울어져 있으므로, 상기 기판(6)에 대향되어 지지되기 위한 상기 지지부(16) 또한 상기 몸체(14)로부터 일정 정도 기울어져 연장 형성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 인라인형 스퍼터링 장치의 로딩 챔버 유닛에서의 동작을 살펴보면, 먼저 이전 챔버 유닛 즉, 반송 유닛 또는 버퍼 챔버 유닛으로부터 롤러(7)에 의해 기판이 이송된다. 이때, 상기 로딩 챔버 유닛의 에어 방출 수단(1)에서는 지속적으로 아르곤 가스가 방출되어 상기 기판(6)을 지지한다. 또한, 상기 이송된 기판(6)은 상기 로딩 챔버 유닛의 몸체(14)로부터 연장 형성된 지지부(16)에 의해 지지된다. 상기 기판(6)이 아르곤 가스 및 상기 지지부(16)에 의해 지지된 상태에서 스토퍼(8)를 전방으로 이동시켜 상기 스토퍼(8)에 의해 추가적으로 상기 기판(6)을 지지한다. 이어서, 상기 에어 방출 수단(1)으로부터 방출되고 있는 아르곤 가스의 방출을 중지하는 한편, 진공 펌프를 이용하여 원하는 압력으로 상기 로딩 챔버 유닛의 내부를 조정한다. 이러한 경우, 상기 로딩 챔버 유닛의 내부 압력에 상당한 변화가 발생되지만, 상기 스토퍼(8) 및 상기 지지부(16)에 의해 기판(6)이 안정되게 지지되므로, 상기 기판의 기울어짐에 따른 스크래치나 깨짐이 발생되지 않는다.
원하는 압력으로 조정되면, 다시 상기 에어 방출 수단(1)으로부터 아르곤 가스가 방출되고, 이어서 상기 스토퍼(8)를 후방으로 이동하여 상기 기판(6)으로부터 상기 스토퍼(8)를 이탈시킨다.
상기 기판(6)이 안착된 롤러(7)가 이동되어 상기 기판(6)이 다음 챔버 유닛 즉 반송 유닛 또는 버퍼 챔버 유닛으로 이송된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인형 스퍼터링 장치에어서의 로딩 챔버 유닛에 스토퍼(8) 외에 추가로 지지부(16)를 더 구비하여, 상기 로딩 챔버 유닛 내로 이송된 기판(6)을 상기 스토퍼(8)와 더불어 상기 지지부(16)로 지지함으로써, 보다 안전하게 상기 기판을 지지하여 상기 로딩 챔버 유닛의 압력을 조정할 때 상기 기판이 기울어짐에 따라 발생된 스크래치나 깨짐을 완벽하게 방지할 수 있다.
한편, 본 발명은 주로 로딩 챔버 유닛에 한정하여 설명하고 있지만, 내부의 공기의 배출 및 유입에 따른 압력차로 인해 다른 챔버들, 예컨대 반송 유닛, 버퍼 챔버 유닛, 스퍼터링 챔버 유닛 및 회전 챔버 유닛에서의 기판에 스크래치나 깨짐이 발생되는 경우에는 상기 로딩 챔버 유닛에 구비된 스토퍼 및/또는 지지부를 상기 다른 챔버들에도 구비하여 동일하게 적용할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 에어 쿠션 방식을 적용한 인라인형 스퍼터링 장치의 로딩 챔버 유닛에 스토퍼를 구비하여 기판을 지지함으로써, 기판의 기울어짐에 따른 스크래치나 깨짐을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 에어 쿠션 방식을 적용한 인라인형 스퍼터링 장치의 로딩 챔버 유닛에 스토퍼와 더불어 지지부를 추가로 구비하여 기판을 보다 더 안전하게 지지함으로써, 기판에 발생된 스크래치나 깨짐을 완벽하게 방지할 수 있 다.
따라서, 본 발명은 향후 대면적을 지향하는 기판의 이송시에 발생되는 문제들을 완벽하게 해결할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (11)

  1. 반송 유닛, 로딩 챔버 유닛, 버퍼 챔버 유닛, 스퍼터링 챔버 유닛 및 회전 챔버 유닛으로 구성된 스퍼터링 장치에 있어서,
    이송이 가능한 기판;
    상기 기판을 1차 지지하기 위해 기체를 방출하는 방출 수단; 및
    상기 기판을 2차 지지하기 위해 상기 방출 수단의 후면에 구비된 스토퍼
    를 포함하는 스퍼터링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 반송 유닛, 상기 로딩 챔버 유닛, 상기 버퍼 챔버 유닛, 상기 스퍼터링 챔버 유닛 및 상기 회전 챔버 유닛 중 적어도 하나 이상에 구비되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스토퍼는,
    상기 기판 방향으로 대향되어 돌출 형성된 다수의 지지핀; 및
    상기 다수의 지지핀이 일체로 형성된 지지 플레이트
    를 포함하는 스퍼터링 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 방출 수단에는 상기 다수의 지지핀이 관통되는 핀 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  5. 반송 유닛, 로딩 챔버 유닛, 버퍼 챔버 유닛, 스퍼터링 챔버 유닛 및 회전 챔버 유닛으로 구성된 스퍼터링 장치에 있어서,
    이송이 가능한 기판;
    상기 기판을 1차 지지하기 위해 기체를 방출하는 방출 수단;
    상기 기판을 2차 지지하기 위해 상기 방출 수단의 후면에 구비된 스토퍼; 및
    상기 기판을 3차 지지하기 위해 상기 기판의 상부의 일측에 대향으로 연장 형성된 지지부
    를 포함하는 스퍼터링 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 반송 유닛, 상기 로딩 챔버 유닛, 상기 버퍼 챔버 유닛, 상기 스퍼터링 챔버 유닛 및 상기 회전 챔버 유닛 중 적어도 하나 이상에 구비되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 스토퍼는,
    상기 기판 방향으로 대향되어 돌출 형성된 다수의 지지핀; 및
    상기 다수의 지지핀이 일체로 형성된 지지 플레이트
    를 포함하는 스퍼터링 장치.
  8. 제5항 또는 제7항에 있어서, 상기 방출 수단에는 상기 다수의 지지핀이 관통 되는 핀 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 지지부는 상기 적어도 하나 이상의 챔버 유닛의 상부 몸체로부터 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  10. 반송 유닛, 로딩 챔버 유닛, 버퍼 챔버 유닛, 스퍼터링 챔버 유닛 및 회전 챔버 유닛으로 구성되고, 상기 적어도 하나 이상의 챔버 유닛은 이송이 가능한 기판; 방출 수단; 및 상기 방출 수단의 후면에 구비된 스토퍼를 포함하는 스퍼터링 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 이송된 기판을 상기 방출 수단으로부터 방출된 기체로 지지하는 단계;
    상기 스토퍼로 상기 기판을 지지하는 단계;
    상기 기체의 방출을 중지하고 원하는 압력으로 조정하는 단계;
    상기 방출 수단으로부터 기체를 방출하는 단계;
    상기 스토퍼를 상기 기판으로부터 이탈하는 단계; 및
    상기 기판을 이송하는 단계
    를 포함하는 스퍼터링 장치의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 챔버 유닛의 상부 몸체로부터 연장 형성된 지지부로 상기 이송된 기판을 지지하는 단계
    를 더 포함하는 스퍼터링 장치의 동작 방법.
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