KR20070021919A - 스퍼터 전극 및 스퍼터 전극을 구비한 스퍼터링 장치 - Google Patents

Abstract

타깃과 백킹 플레이트를 본딩재를 통하여 접합하여 구성하는 타깃 조립체를 이용하여 스퍼터링에 의해 막을 형성하는 경우, 접합시에 휘어짐이 발생하고 있으면, 처리기판면 내의 막 두께가 불균일하게 된다.

본 발명에 따르면, 타깃(41)과, 본딩재를 통하여 접합한 백킹 플레이트(42)로 이루어지는 타깃 조립체를, 백킹 플레이트의 타깃보다 외측으로 돌출된 부분(42a)을 통하여 스퍼터 전극 본체(4)에 부착시킨다. 그리고, 타깃의 스퍼터면에 대하여 직교하는 방향을 따라, 타깃 조립체의 중앙영역에 인장력 또는 가압력 중 어느 하나를 가하는 휘어짐 교정수단(7)을 설치한다.

스퍼터링, 타깃, 백킹 플레이트, 본딩재, 휘어짐, 막 두께, 교정수단

Description

스퍼터 전극 및 스퍼터 전극을 구비한 스퍼터링 장치{SPUTTER ELECTRODE AND SPUTTERING APPARUTUS HAVING THE SPUTTER ELECTRODE}

도 1은 본 발명의 스퍼터링 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면,

도 2는 휘어짐 교정수단의 배치를 설명하는 도면,

도 3은 도 2의 III-III을 따른 단면도,

도 4는 본 발명의 스퍼터링 장치의 다른 변형예를 설명하는 도면,

도 5는 실시예 1 및 비교예 1에 따라서 스퍼터링에 의해 막을 형성하였을 때의 처리기판의 횡방향을 따른 막 두께의 분포를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 마그네트론 스퍼터링 장치 4 : 스퍼터 전극

41 : 타깃(target) 42 : 백킹 플레이트(backing plate)

7 : 휘어짐 교정수단 S : 처리기판

본 발명은, 스퍼터링법에 의해 처리기판에 막을 형성하기 위해서 이용되는 스퍼터 전극 및 이 스퍼터 전극을 구비한 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

스퍼터링법으로는, 플라즈마 중의 이온을, 처리기판 표면에 형성하고자 하는 막의 조성에 따라서 소정 형상으로 제작한 타깃(target)을 향하여 가속시켜서 충돌시키고, 타깃 원자를 비산시켜 처리기판 표면에 박막을 형성한다. 이 경우, 타깃은, 이온이 충돌하여 고온으로 되기 때문에, 타깃이 융해되거나, 갈라질 우려가 있다.

이것으로부터, 타깃을, 인듐이나 주석 등의 열전도율이 높은 재료로 이루어지는 본딩재를 통하여, 예컨대 동(銅)제의 백킹 플레이트(backing plate)에 접합하여 타깃 조립체로 하고, 이 상태로 스퍼터링 캐소드인 스퍼터 전극 본체에 부착하여, 스퍼터링 중, 백킹 플레이트를 냉각수(냉매)에 의해 냉각함으로써, 타깃의 열이 간접적으로 제거되는 구조로 하고 있다(특허문헌 1).

일반적으로, 타깃과 백킹 플레이트와의 접합은, 예컨대 소정형상으로 형성된 타깃 및 백킹 플레이트를 가열판에 올려놓고, 상기 본딩재가 용해되는 소정온도까지 각각 가열하여, 타깃 및 백킹 플레이트의 각 접합면에 본딩재를 도포한 후, 서로 맞대어, 이 상태로 본딩재가 응고되는 온도까지 자연 냉각함으로써 행해진다.

(특허문헌 1) 일본 특허공개 평7-26375 호 공보(예컨대, 도 1 참조)

상기된 바와 같이 타깃과 백킹 플레이트를 접합한 경우, 이 타깃 및 백킹 플레이트 사이의 재질이나 면적의 상위에 기초한 가열시의 열팽창 차이에 기인하여, 본딩재를 통하여 접합된 타깃 조립체에 휘어짐이 발생하는 문제가 있다. 이 경우, 휘어짐 방향은, 막 형성 재료인 타깃의 조성에 따라 다르다. 휘어짐이 발생한 타 깃 조립체를 스퍼터 전극 본체에 부착시켜 스퍼터링에 의해 막을 형성하면, 타깃의 중앙 영역과 그 주변 영역에서 타깃 조립체의 후방에 설치되는 자석 조립체까지의 거리가 달라지는 것에 의해, 처리기판면 내에서 막 두께가 불균일하게 된다.

이것은, 최근 FPD 제조용 유리기판과 같이, 면적이 큰 기판에 대하여 스퍼터링법에 의해 박막을 형성하기 위해서, 타깃의 면적을 크게 한 경우에는 더욱 현저하게 된다.

여기에서, 본 발명의 과제는, 상기 문제점을 감안하여, 접합시의 타깃 조립체의 휘어짐에 영향을 받지 않고, 처리기판 전체면에 걸쳐서 대략 균일한 막 두께로 막을 형성할 수 있도록 하는 스퍼터 전극 및 이 스퍼터 전극을 구비한 스퍼터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재된 스퍼터 전극은, 스퍼터링용 타깃과, 이 타깃의 스퍼터 면의 배면측에 본딩재를 통하여 접합된 백킹 플레이트를 가지는 타깃 조립체를 구비하며, 이 타깃 조립체를 백킹 플레이트의 타깃보다 외측으로 돌출된 부분을 통하여 스퍼터 전극 본체에 부착할 수 있는 스퍼터 전극으로서, 상기 백킹 플레이트의 스퍼터 전원 본체로의 부착 개소가 각각 위치하는 수평면에 대하여 직교하는 방향을 따라서, 타깃 조립체의 중앙영역에 인장력 또는 가압력 중 어느 하나를 가하는 휘어짐 교정수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

이것에 의하면, 예컨대 볼트 등의 체결수단에 의해서 백킹 플레이트의 타깃보다 외측으로 돌출된 부분을 통하여 스퍼터 전극 본체에 타깃 조립체를 고정한다. 다음에, 백킹 플레이트 이면측의 중앙영역에 휘어짐 교정수단을 연결하고, 본딩재를 통하여 접합할 때의 타깃 조립체의 휘어짐 방향에 따라서, 휘어짐 교정수단에 의해 타깃 조립체의 중앙영역에 인장력 또는 가압력 중 어느 하나를 가한다. 이에 따라, 타깃의 스퍼터 면으로부터 처리기판까지의 거리를 타깃 전체면에 걸쳐서 대략 일정하게, 즉 미사용시의 타깃의 스퍼터면을 대략 수평하게 할 수 있기 때문에, 타깃의 휘어짐에 영향을 받지 않고, 대략 균일한 막 두께로 막을 형성하는 것이 가능하게 된다.

이 경우, 상기 휘어짐 교정수단은, 예컨대 타깃 조립체의 후방에 위치하여 스퍼터 전원 본체에 설치된 지지부와, 이 지지부에 일단(一端)이 나사결합된 축부(軸部)로 구성되고, 이 축부의 타단(他端)을, 백킹 플레이트의 중앙영역에 착탈 자유롭게 부착한 것으로 하면, 간단한 구조로 타깃 조립체의 중앙영역에 인장력 또는 가압력을 가하여 휘어짐을 교정할 수 있어 좋다.

상기 휘어짐 교정수단을 복수개 설치해 두면, 인장력 또는 가압력 중 어느 하나를 가할 수 있는 개소가 많아지므로, 타깃의 스퍼터 면을 대략 수평하게 하기 위한 미세 조정이 가능하게 되고, 특히 타깃에 뒤틀림이 있는 경우나 그 면적이 큰 경우에 유효하게 된다.

또, 청구항 4에 기재된 스퍼터링 장치는, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터 전극을 소정의 간격을 두고 병렬설치하고, 각 타깃의 전방에 자속을 형성하도록 각 타깃 조립체의 후방에 각각 설치되고, 복수개의 자석으로 구성되는 자석 조립체와, 각 타깃에 부(負) 전위 및 접지전위 또는 정(正) 전위 중 어느 하나를 번갈아 인가하는 교류전원을 설치한 것을 특징으로 한다.

이것에 의하면, 교류전원을 통하여 한쪽의 타깃에 부의 전위를 인가하고, 다른 쪽의 타깃에 접지전위 또는 정의 전위를 인가하면, 다른 쪽의 타깃이 아노드의 역할을 수행하고, 1개의 교류전원에 각각 접속된 타깃 상호간에 플라즈마가 각각 발생하여, 부의 전위가 인가된 타깃이 스퍼터링된다. 그리고, 교류전원의 주파수에 따라서 타깃의 전위가 전환되면 다른 쪽의 타깃이 스퍼터링되어, 각 타깃을 번갈아 순차적으로 스퍼터링할 수 있다.

이에 따라, 타깃과 백킹 플레이트와의 접합시의 휘어짐에 영향을 받지 않는 것과, 스퍼터 입자가 방출되지 않는 타깃 상호간의 간격을 작게 설정할 수 있는 것과 함께, 면적이 큰 처리기판에 대하여 스퍼터링법에 의해 막을 형성하는 경우에도, 대략 균일한 막 두께로 막을 형성할 수 있다.

상기 자속이 타깃에 대하여 평행이동 자유롭게 되도록 각 자석 조립체를 일체로 구동하는 구동수단을 설치하여 두면, 스퍼터링 시에 타깃의 전체면에 걸쳐서 침식영역이 얻어져, 타깃의 이용효율을 높일 수 있어 좋다.

이 경우, 상기 자석 조립체는, 각 자석을 지지하는 지지판을 가지며, 이 지지판에, 휘어짐 교정수단의 축부가 삽입관통될 수 있는 각 자석 조립체의 이동방향을 따른 장공(長孔)을 형성하면 좋다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 부재번호 1은 본 발명의 스퍼터 전극 을 장착한 마그네트론 방식의 스퍼터링 장치(이하, “스퍼터 장치”라고 함)이다. 스퍼터 장치(1)는, 인라인 식의 것으로서, 로터리 펌프, 터보 분자 펌프 등의 진공 배기수단(도시생략)을 통하여 소정의 진공도로 유지할 수 있는 스퍼터 실(室)(11; 진공챔버)을 가진다. 스퍼터 실(11)의 상부 공간에는 기판 반송수단(2)이 설치되어 있다. 이 기판 반송수단(2)은, 공지의 구조를 가져, 예컨대 처리기판(S)이 장착되는 캐리어(21)를 가지며, 구동수단을 간헐적으로 구동시켜, 후술하는 타깃과 대향한 위치에 처리기판(S)을 순차적으로 반송시킬 수 있다.

스퍼터 실(11)에는 가스 도입수단(3)이 설치되어 있다. 가스 도입수단(3)은, 매스 플로(mass flow) 컨트롤러(31)를 설치한 가스관(32)을 통하여 가스 공급원(33)에 연통되어 있고, 아르곤 등의 스퍼터 가스나 반응성 스퍼터링 시에 이용하는 반응가스가 스퍼터 실(11) 내에 일정한 유량으로 도입될 수 있다. 반응가스로서는, 산소, 질소, 탄소, 수소, 오존, 물 혹은 과산화수소 또는 이들의 혼합가스 등이 사용될 수 있다.

또, 스퍼터 실(11)의 아래쪽에는, 막 형성 실(11; 진공챔버)로 반송되어 오는 처리기판(S)에 대향하여 스퍼터 전극 본체(4)가 설치되어 있다. 스퍼터 전극 본체(4)는, 처리기판(S)에 대향하여 배치된 대략 직육면체(상면에서 볼 때 직사각형)의 타깃(41)을 가진다. 타깃(41)은, Al, Ti, Mo나 ITO 등, 처리기판(S) 상에 형성하고자 하는 박막의 조성에 따라서 공지의 방법으로 제작된다. 타깃(41)은, 스퍼터링 중, 타깃(41)을 냉각하는 공지의 구조의 백킹 플레이트(42)에, 인듐이나 주석 등의 본딩재를 통하여 접합된다.

이 경우, 타깃(41)과 백킹 플레이트(42)와의 접합은, 예컨대 소정 형상으로 형성된 타깃(41) 및 백킹 플레이트(42)를 가열판에 얹어놓고, 상기 본딩재가 용해되는 소정 온도까지 각각 가열하여, 타깃(41) 및 백킹 플레이트(42)의 각 접합면에 본딩재를 도포한 후, 서로 맞대어, 이 상태로 본딩재가 응고되는 온도까지 자연 냉각함으로써 행해진다.

타깃(41)과 백킹 플레이트(42)를 접합하여 타깃 조립체로 한 후, 절연판(43)을 통하여 스퍼터 전극 본체(4)의 프레임(44)에 부착시킨다. 이 경우, 백킹 플레이트(42)의 타깃(41)보다 외측으로 돌출된 부분(42a)에는, 소정의 간격을 두고 복수개의 개구(도시생략)가 마련되고, 이 개구를 통하여, 프레임(44)의 상면에 소정의 간격을 두고 형성된 나사구멍에 볼트(B)를 나사결합 함으로써, 타깃 조립체(41, 42)가 고정된다.

타깃(41)의 주위에는, 플라즈마를 안정되게 발생시키기 위해서, 타깃(41)의 주위를 둘러싸도록 어스 실드(earth shield)(도시생략)가 설치되어 있다. 이 경우, 도시하지 않은 O링 등의 진공 시일(seal) 수단에 의해서 타깃(41) 및 어스 시일만이 스퍼터 실(11) 내에 위치하도록 하고 있다.

또, 스퍼터 전극 본체(4)는, 타깃(41)의 후방에 위치하며 자석 조립체(5)를 구비하고 있다. 자석 조립체(5)는, 타깃(41)에 평행하게 설치된 지지판(51)을 가진다. 이 지지판(51)은, 타깃(41)의 가로 폭보다 작고, 타깃(41)의 길이방향을 따라 그 양측에 돌출되도록 형성된 직사각형상의 평판으로 구성되며, 자석의 흡착력을 증폭시키는 자성재료 제(製)이다. 지지판(51) 상에는, 타깃(41)의 길이방향을 따른 봉형상의 중앙자석(52)과, 지지판(51)의 외주를 따라서 설치된 주변자석(53)이 번갈아 극성을 바꾸어 설치되어 있다. 이 경우, 중앙자석(52)의 동자화(同磁化)로 환산하였을 때의 체적을, 주변자석(53)의 동자화로 환산하였을 때의 체적의 합(주변자석 : 중심자석 : 주변자석 = 1 : 2 : 1)과 동일해지도록 설계하고 있다.

이에 따라, 각 타깃(41)의 전방에, 균형잡힌 폐루프의 터널 형상 자속(M)이 형성되고, 타깃(41)의 전방에서 전리된 전자 및 스퍼터링에 의해 생긴 이차전자를 포착함으로써, 타깃(41)의 전방에서의 전자밀도를 높여 플라즈마 밀도를 높일 수 있다.

그리고, 기판 반송수단(2)에 의해서 처리기판(S)을 타깃(41)과 대향한 위치로 반송하고, 가스 도입수단(3)을 통하여 소정의 스퍼터링 가스를 도입한다. 타깃(41)에 접속된 스퍼터 전원(6)을 통하여, 타깃(41)에 부의 직류전압 또는 고주파 전압을 인가하면, 처리기판(S) 및 타깃(41)에 수직한 전계(電界)가 형성되고, 타깃(41)의 전방에 플라즈마가 발생하여 타깃(41)이 스퍼터링됨으로써 처리기판(S) 상에 막을 형성한다.

그렇지만, 상기된 바와 같이, 타깃(41)과 백킹 플레이트(42)를 접합한 경우, 타깃(41) 및 백킹 플레이트(42) 사이의 재질이나 면적의 상위에 기초하는 가열시의 열팽창의 차이에 기인하여, 본딩재를 통하여 접합된 타깃 조립체(41, 42)에 휘어짐이 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 타깃(41)을, Al 등의 융점이 낮은 재료로 제작한 경우, 중앙영역(R)이 솟아오르는 휘어짐이 발생하고, 한편 Ti, Cr 등의 융점이 높은 재료로 제작한 경우, 주변영역이 솟아오르는 휘어짐이 발생한다. 휘어짐 이 발생한 타깃 조립체(41, 42)를 스퍼터 전극 본체(4)에 장착하여 스퍼터링에 의해 막을 형성하면, 처리기판(S)면 내에서 막 두께가 불균일하게 될 우려가 있다.

본 실시형태에서는, 백킹 플레이트(42)가 부착되는 프레임(44)의 수평면에 대해 직교하는 방향을 따라, 타깃 조립체(41, 42)의 중앙영역에 인장력 또는 가압력 중 어느 하나를 가하는 휘어짐 교정수단(7)을 설치하는 것으로 하였다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 휘어짐 교정수단(7)은, 타깃 조립체(41, 42)의 후방에 배치된 지지부(71, 72)와, 지지부(72)로 지지된 축부(73)로 구성되어 있다. 백킹 플레이트(42)의 이면에 평행하게 설치된 지지판(71)은, 예컨대 스테인리스제이고, 휘어짐을 교정하기 위해 힘을 가하는 경우에도 변형되지 않는 두께로 설정되어 있다.

지지판(71)에는, 휘어짐이 발생한 경우에 그 휘어짐 양이 많아지는 백킹 플레이트(42)의 중앙영역(R)에 대향하는 위치에 4개의 관통구멍(71a)이 각각 설치되고, 지지판(71)의 하부면에는 지지편(72)이 부착되어 있다. 지지편(72)의 개구부(72a)와, 지지판(71)에 형성된 관통구멍(71a)을 상하방향으로 일치시킨 상태에서 볼트(B1)에 의해 지지편(72)이 지지판(71)에 고정되고 있다. 이 지지판(71), 지지편(72) 및 후술하는 너트가 지지부를 구성한다.

축부(73)는, 백킹 플레이트(42)의 이면과 지지판(71)의 상부면 사이의 간격보다 길어지도록 정해진 스테인리스제 봉재로 구성되고, 그 양끝부(兩端部)에는, 나사 홈(73a)이 형성되어 있다. 축부(73)의 일단은, 지지편(72)보다 아래쪽으로 돌출하도록 배치되고, 그 돌출된 부분에는, 너트(74)가 나사결합되고 있다. 또, 축부(73)의 타단은, 개구부(72a) 및 관통구멍(71a)과 상하방향으로 일치하도록 백킹 플레이트(42)의 이면에 형성된 나사구멍에 나사결합되어 고정된다.

여기에서, 백킹 플레이트(42)는, 타깃(41)에 부의 직류전압 또는 고주파 전압을 인가할 수 있는 스퍼터 전원(42)으로부터의 전원 케이블(6a)이 접속되어 있기 때문에, 휘어짐 교정수단(7)을 절연하기 위해서, 백킹 플레이트(42)의 이면 소정위치에 오목부를 설치하고, 이 오목부에, 내부에 나사 홈을 설치한 경질(硬質) 플라스틱스 등의 절연재료(73b)를 덮어씌우고 있다.

또, 백킹 플레이트(42)와 지지판(71) 사이에는, 자석 조립체(5)가 위치하기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이, 자석 조립체의 지지판(51)에는, 축부(73)의 삽입관통을 가능하게 하는 개구(51a)가 형성되어 있다.

그리고, 축부(73)의 타단을, 절연재료(42b)의 나사 홈에 나사결합하여 고정시킨 상태로, 너트(74)가 회전되지 않도록 유지된 채로 축부(73)를 지지판(71) 측(도 2에서는 아래쪽)으로 이동시키면, 타깃 조립체(41, 42)의 중앙영역(R)에 인장력이 가해져 지지판(71) 방향(도 2에서는 아래쪽)으로 당겨지고, 미사용시의 타깃(41)의 스퍼터 면(411)을 대략 수평으로 할 수 있다. 한편, 너트(74)가 회전되지 않도록 유지된 채로 축부(73)를 처리기판(S) 측(도 2에서는 위쪽)으로 이동시키면, 타깃 조립체(41, 42)의 중앙영역(R)에 가압력이 가해져 처리기판(S) 측으로 밀리고, 그 결과 미사용시의 타깃(41)의 스퍼터 면(411)을 대략 수평으로 할 수 있다. 이에 따라, 타깃(41)의 스퍼터 면(411)으로부터 처리기판(S)까지의 거리를 그 전체면에 걸쳐서 대략 일정하게 할 수 있어, 타깃(41)의 휘어짐에 영향을 받지 않 고, 대략 균일한 막 두께로 처리기판(S)에 막을 형성할 수 있다.

그런데, 자석 조립체(5)의 위치를 고정하면, 중앙자석(52)의 위쪽에 있어서의 플라즈마 밀도는 낮아지고, 그 주변과 비교하여, 스퍼터링의 진행에 수반한 타깃(41)의 침식량이 적어지게 된다. 이 때문에, 자석 조립체(5)가, 도시하지 않은 모터 등의 구동수단에 의해서, 타깃(41)의 수형방향을 따른 2개의 위치 사이에서 평행하게 또한 등속도로 왕복운동되도록 하는 것이 좋다. 이 경우, 자석 조립체의 지지판(51)에 형성된 개구(51a)를, 자석 조립체(5)의 왕복운동 방향을 따른 장공(長孔)으로 형성하면 좋다.

본 실시형태에서는, 간단한 구조로 하기 위해서, 휘어짐 교정수단(7)을 타깃 조립체(41, 42)의 후방에 설치한 지지부(71, 72)와, 축부(73)로 구성한 것에 관하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 중앙영역(R)에 인장력 또는 가압력을 가할 수 있는 것이라면 그 형태를 문제 삼지 않는다. 또, 4개의 휘어짐 교정수단(7)을 설치한 것에 관하여 설명하였지만, 개수는 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예컨대 타깃(41)의 면적에 따라 적절하게 설정될 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 스퍼터 실(11)에 1개의 스퍼터 전극(4)을 설치한 것에 관하여 설명하였지만, 큰 면적의 처리기판(S)에 대하여 막을 형성하는 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 예컨대 6개의 스퍼터 전극 본체(4)를 병렬설치하여 마그네트론 스퍼터 전극(C)으로 하여, 스퍼터 장치(10)를 구성하여도 좋다.

이 경우, 타깃(41a ~ 41f)을, 그 미사용시의 스퍼터 면(411)이 처리기판(S)에 평행한 동일평면 상에 위치하도록 병렬설치하고, 각 타깃(41a ~ 41f)의 마주하 는 측면(412) 상호간에는, 아노드나 실드 등의 구성부품을 아무것도 설치하지 않는다. 각 타깃(41a ~ 41f)의 외형 치수는, 각 타깃(41a ~ 41f)을 병렬설치하였을 때에 처리기판(S)의 외형 치수보다 커지도록 설정된다.

또, 각 타깃(41a ~ 41f)에는 교류전압을 인가하는 3개의 교류전원(61, 62, 63)이 접속되고, 각 타깃(41a ~ 41f)의 후방에는 자석 조립체(5a ~ 5f)가 배치되어 있다. 이 경우, 서로 인접하는 2개의 타깃(예컨대 41a, 41b)에 대하여 1개의 교류전원(61)을 할당하고, 한쪽의 타깃(41a)에 대해 부의 전위를 인가하였을 때에, 다른 타깃(41b)에 접지전위 또는 정의 전위가 인가되도록 하고 있다.

예컨대, 각 교류전원(61, 62, 63)을 통하여 한쪽의 타깃(41a, 41c, 41e)에 부의 전위를 인가하고, 다른 쪽의 타깃(41b, 41d, 41f)에 접지전위 또는 정의 전위를 인가하면, 다른 쪽의 타깃(41b, 41d, 41f)이 아노드의 역할을 수행하여, 1개의 교류전원(61, 62, 63)에 각각 접속된 타깃(예컨대 41a와 41b) 상호간에 플라즈마가 각각 발생하고, 부의 전위가 인가된 타깃(41a, 41c, 41e)이 스퍼터링된다. 그리고, 교류전원(61, 62, 63)의 주파수에 따라서 타깃(41a ~ 41f)의 전위를 전환하면, 다른 쪽의 타깃(41b, 41d, 41f)이 스퍼터링됨으로써, 각 타깃(41a ~ 41f)이 번갈아 순차적으로 스퍼터링되고, 처리기판(S) 표면 전체에 걸쳐서 막이 형성된다.

이에 따라, 스퍼터 입자가 방출되지 않는 타깃(41a ~ 41f) 상호간에 아노드나 실드 등의 구성부품을 아무것도 설치할 필요가 없기 때문에, 이 스퍼터 입자가 방출되지 않는 영역을 가능한 한 작게 할 수 있다. 그 결과, 타깃의 휘어짐에 영향을 받지 않는 것과 함께, 처리기판(S)면 내에 있어서의 막 두께 분포를 대략 균 일하게 할 수 있다.

이 경우, 상기 실시형태와 마찬가지로, 각 타깃(41a ~ 41f) 전체면에 걸쳐서 균등하게 침식영역을 얻을 수 있도록, 에어 실린더 등의 구동수단(D)에 의해 타깃(41a ~ 41f)의 수평방향을 따른 2개소(L점, R점)의 위치 사이에서, 자석 조립체(5a ~ 5f)를 일체로 또한 평행하게 왕복운동시키고 있다. 이 경우, 구동수단(D)의 구동축(D1)에, 각 자석 조립체(5a ~ 5f)를 부착시켜 두면 좋다.

또, 자석 조립체(5a ~ 5f)를 병렬설치하였을 때 그 양측의 자장 밸런스가 조절될 수 있도록, 봉형상의 보조자석(8)을, 양끝에 위치하는 자석 조립체(5a, 5f)의 주변자석(53)의 극성에 각각 일치시켜 설치하고, 보조자석(8)을 지지하는 지지부(81)를 에어 실린더(D)의 구동축(D1)에 부착시켜, 자석 조립체(5)와 일체로 이동하도록 하고 있다. 이에 따라 자석 조립체(5a ~ 5f)의 양끝에서의 자속밀도도 높게 할 수 있어 자장 밸런스가 개선되고, 나아가서는 처리기판(S)면 내에 있어서의 막 두께 분포나 반응성 스퍼터링을 행하는 경우의 막질 분포를 대략 균일하게 할 수 있다.

(실시예 1)

본 실시예에서는, 도 1에 도시한 스퍼터 장치(1)를 이용하여 처리기판(S)에 Al 막을 형성하였다. 이 경우, 처리기판(S)으로서는, 유리기판(1200㎜ × 1000㎜)을 사용하는 동시에 타깃(41)으로서 Al을 사용하여, 공지의 방법으로, 1400㎜ × 1200㎜의 외형 치수를 가지도록 제작하고, 동(銅) 제의 백킹 플레이트(42)에 접합 하였다.

이 경우, 본딩재로서 In을 사용하고, 타깃(41) 및 백킹 플레이트(42)를 가열판에 얹어놓아 200℃까지 각각 가열하고, 타깃(41) 및 백킹 플레이트(42)의 각 접합면에 본딩재를 도포한 후, 서로 맞대어, 이 상태로 유지하여 자연 냉각시켜, 타깃 조립체(41, 42)로 하였다.

그리고, 타깃 조립체를, 볼트(B)에 의해서 프레임(44)에 부착하고, 휘어짐 교정수단(7)의 축부(74)를 백킹 플레이트(42)의 이면에 부착한 후, 수평계를 이용하면서 축부(74)를 통하여 자석 조립체(5) 방향으로 잡아당겨, 타깃(41)의 스퍼터 면(411)으로부터 처리기판(S)까지의 거리가 타깃의 전체면에 걸쳐서 대략 일정하게 되도록 하였다.

스퍼터링 조건으로서, 진공 배기시킨 막 형성 실(11; 진공챔버) 내의 압력이 0.3Pa로 유지되도록, 매스 플로 컨트롤러(21)를 제어하여 스퍼터 가스인 아르곤(Ar 유량 200sccm)을 도입하였다. 또한, 타깃(41)으로의 투입전력을 40kW, 스퍼터 시간을 30초로 설정하였다. 이 조건으로 유리기판(S) 상에 스퍼터링하였을 때의 유리기판(S)의 횡방향을 따른 막 두께의 분포를 도 5에 점선으로 나타낸다.

(비교예 1)

비교예 1로서, 도 1에 도시한 스퍼터 장치(1)를 이용하여 처리기판(S)에 Al 막을 형성하였다. 이 경우, 스퍼터링 조건 등을 상기 실시예 1과 동일하게 하였지만, 타깃 조립체(41, 42)를 제작한 후, 볼트(B)에 의해서 프레임(44)에 부착한 다 음, 휘어짐 교정은 행하지 않는 것으로 하였다. 이 조건으로 유리기판(S) 상에 스퍼터링하였을 때의 유리기판(S)의 횡방향을 따른 막 두께의 분포를 도 5에 실선으로 나타낸다.

도 5를 참조하여 설명하면, 비교예 1에서는, 유리기판의 양측(유리기판의 외주 가장자리부)에서의 막 두께(약 270nm)가 두꺼워지고, 그 중앙영역의 가장 막 두께가 얇은 부분(약 230nm)과 비교하여 약 40nm의 막 두께의 차이가 생겨, 막 두께가 불균일한 것이 판명된다. 그것에 비하여, 실시예 1에서는, 유리기판의 중앙영역과 그 주변영역과의 막 두께의 차이가, 약 10nm 이하의 범위로 될 수 있어, 막 두께의 균일도를 높일 수 있다는 것이 판명된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 스퍼터 전극 및 이 스퍼터 전극을 구비한 스퍼터링 장치로는, 접합시에 타깃 조립체에 발생된 휘어짐에 영향을 받지 않고, 처리기판 전체면에 걸쳐서 대략 균일한 막 두께로 막을 형성할 수 있다는 효과를 거둔다.

Claims (6)

1. 스퍼터링용 타깃과, 이 타깃의 스퍼터 면의 배면측에 본딩재를 통하여 접합된 백킹 플레이트를 가지는 타깃 조립체를 구비하며, 이 타깃 조립체를 백킹 플레이트의 타깃보다 외측으로 돌출된 부분을 통하여 스퍼터 전극 본체에 부착할 수 있는 스퍼터 전극으로서, 상기 백킹 플레이트의 스퍼터 전원 본체로의 부착 개소가 각각 위치하는 수평면에 대하여 직교하는 방향을 따라서, 타깃 조립체의 중앙영역에 인장력 또는 가압력 중 어느 하나를 가하는 휘어짐 교정수단을 설치한 것을 특징으로 하는 스퍼터 전극.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 휘어짐 교정수단은, 타깃 조립체의 후방에 위치하여 스퍼터 전원 본체에 설치된 지지부와, 이 지지부에 일단이 나사결합된 축부로 구성되고, 이 축부의 타단을, 백킹 플레이트의 중앙영역에 착탈 자유롭게 부착한 것을 특징으로 하는 스퍼터 전극.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 휘어짐 교정수단을 복수개 설치한 것을 특징으로 하는 스퍼터 전극.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 스퍼터 전극을 소정의 간격 을 두고 병렬설치하고, 각 타깃의 전방에 자속을 형성하도록 각 타깃 조립체의 후방에 각각 설치되고, 복수개의 자석으로 구성되는 자석 조립체와, 각 타깃에 부 전위 및 접지전위 또는 정 전위 중 어느 하나를 번갈아 인가하는 교류전원을 설치한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 자속이 타깃에 대하여 평행이동 자유롭도록 각 자석 조립체를 일체로 구동하는 구동수단을 설치한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 자석 조립체는, 각 자석을 지지하는 지지판을 가지며, 이 지지판에, 휘어짐 교정수단의 축부가 삽입관통될 수 있는 각 자석 조립체의 이동방향을 따른 장공을 설치한 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.

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