KR20120021642A

KR20120021642A - 스퍼터 장치

Info

Publication number: KR20120021642A
Application number: KR1020100077482A
Authority: KR
Inventors: 정홍기; 유운종; 송은호; 김정희; 김영민
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-03-09
Also published as: CN102373423B; CN102373423A; TWI454587B; TW201217564A

Abstract

스퍼터 장치가 개시된다. 본 발명의 스퍼터 장치는, 기판에 대한 증착 공정이 진행되며, 내부 일측에 타겟이 마련되는 공정 챔버; 기판을 지지한 상태에서 공정 챔버에 출입 가능하게 마련되는 캐리어; 및 캐리어에 착탈 가능하게 결합되어 캐리어와 함께 이동되며, 기판의 테두리 부분에 증착막이 형성되는 것을 저지하는 비성막용 쉴드(shield)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 증착 공정을 중단하고 비성막용 쉴드를 자주 교체하는데 따른 다양한 공정상 로스(loss)를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

스퍼터 장치{Apparatus to Sputter}

본 발명은, 스퍼터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 증착 공정을 중단하고 비성막용 쉴드를 자주 교체하는데 따른 다양한 공정상 로스(loss)를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 스퍼터 장치에 관한 것이다.

LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 평판디스플레이나 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 스퍼터링 방식의 스퍼터 장치를 물리적 기상 증착라 하기로 한다.

종래의 스퍼터 장치는, 스퍼터 방식의 공정이 진행되는 공정 챔버와, 공정 챔버 내에서 증착 위치에 놓인 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스로서의 타겟을 구비한다.

한편, 종래의 스퍼터 장치에서 타겟 외에 타겟 주변에 설치된 비성막용 쉴드에 일정 두께 이상의 박막이 증착되면 필링(peeling, 벗겨짐 현상)이 발생되어 파티클(particle)의 주요 원인이 되거나 유리(glass)로 된 기판의 끝단 비성막부와의 근접 거리에 따른 쇼트(shot) 발생 등 여러 가지 문제를 야기한다.

이러한 문제를 최소화하기 위하여 비성막용 쉴드의 표면 형상 및 조도 등을 최적화하고 또한 그 교체주기를 최대한 길게 하려는 여러 가지 시도가 있었으나 현재 알려진 바로는 대략 5일 내지 15일 정도의 일정주기마다 클리닝(cleaning)을 위해 수시로 교체해야 하는 번거로움이 있으며, 또한 이러한 교체 작업 중에는 많은 인력 투여 외에도 교체 작업을 위한 장비 가동 중단, 교체 작업 후 재생산 시작을 위한 챔버의 진공 형성, 히팅(heating) 작업, 그리고 타겟 특성 안정화 등의 다양한 준비작업에 대략 10시간 이상이 소요되는 등 다양한 공정 로스(loss)가 발생되기 때문에 전반적으로 생산성이 감소될 수 있으므로 이에 대한 대책이 요구된다.

본 발명의 목적은, 증착 공정을 중단하고 비성막용 쉴드를 자주 교체하는데 따른 다양한 공정상 로스(loss)를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 스퍼터 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판에 대한 증착 공정이 진행되며, 내부 일측에 타겟이 마련되는 공정 챔버; 상기 기판을 지지한 상태에서 상기 공정 챔버에 출입 가능하게 마련되는 캐리어; 및 상기 캐리어에 착탈 가능하게 결합되어 상기 캐리어와 함께 이동되며, 상기 기판의 테두리 부분에 증착막이 형성되는 것을 저지하는 비성막용 쉴드(shield)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 비성막용 쉴드는, 상기 캐리어에 착탈 가능하게 결합되는 결합바디; 및 상기 결합바디에 연결되고 일단부가 상기 캐리어와 상기 타겟 사이에서 상기 기판의 테두리 영역에 배치되는 쉴드부재를 포함할 수 있다.

상기 쉴드부재의 외표면 일측에는 경사면이 형성될 수 있다.

상기 쉴드부재의 외표면은 엠보싱(embossing) 처리될 수 있다.

상기 비성막용 쉴드는 상기 캐리어의 4면에 배치될 수 있다.

상기 공정 챔버 내에 배치되며, 상기 캐리어의 상부 또는 하부 영역에 접촉되어 상기 캐리어를 구동시키는 구동롤러; 및 상기 캐리어를 사이에 두고 상기 구동롤러의 대향측에 배치되어 상기 캐리어의 구동을 가이드하는 가이드를 더 포함할 수 있다.

상기 가이드는 자석일 수 있다.

상기 비성막용 쉴드는 알루미늄(Al), 스테인리스 스틸(Stainless Steel), 티타늄(Ti) 중에서 선택될 수 있다.

상기 비성막용 쉴드가 상기 기판에 배치되는 배치위치 및 상기 기판으로부터 이격된 이격위치 간을 이동 가능하도록, 상기 캐리어와 상기 비성막용 쉴드에 연결되어 상기 비성막용 쉴드를 구동시키는 쉴드 구동유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 쉴드 구동유닛은, 회전형 구동체, 직선이동형 구동체 및 회전 및 직선이동 겸용 구동체 중에서 선택될 수 있다.

상기 공정 챔버에 연결되어 그 내부를 지나는 상기 기판을 미리 가열하는 히팅 챔버; 상기 히팅 챔버에 연결되는 로드락 챔버; 및 상기 로드락 챔버에 연결되며, 상기 로드락 챔버로 상기 캐리어를 로딩 또는 언로딩시키는 로딩/언로딩부를 구비하는 로딩/언로딩 챔버를 더 포함할 수 있다.

상기 로딩/언로딩부는 상기 캐리어의 반출입을 위한 반출입용 지그(jig)일 수 있다.

상기 로딩/언로딩부는 상기 캐리어의 반출입을 위한 반출입용 로봇(robot)일 수 있다.

상기 공정 챔버, 상기 히팅 챔버, 상기 로드락 챔버 및 상기 로딩/언로딩 챔버는 인라인(In-Line)화된 작업라인을 형성할 수 있다.

상기 인라인화된 작업라인은 적어도 하나의 순환라인일 수 있으며, 상기 순환라인의 순환지점에는 상기 캐리어 또는 상기 기판의 방향전환을 위한 방향전환용 버퍼 챔버가 더 마련될 수 있다.

상기 공정 챔버는 방사상으로 배열되는 다수의 공정 챔버일 수 있으며, 상기 히팅 챔버와 상기 다수의 공정 챔버 사이에 배치되는 클러스터 형식의 트랜스퍼 챔버를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 증착 공정을 중단하고 비성막용 쉴드를 자주 교체하는데 따른 다양한 공정상 로스(loss)를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 타겟 영역의 단면 구조도이다.
도 3 내지 도 7은 각각 비성막용 쉴드 또는 비성막용 쉴드의 구동을 위한 도 1의 변형 실시예들이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도면 대비 설명에 앞서, 이하에서 설명될 기판이란 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 평면디스플레이 기판이거나 아니면 태양전지용 기판, 혹은 반도체 웨이퍼 기판일 수 있는데, 이하에서는 별도의 구분 없이 기판이라는 용어로 통일하도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이고, 도 2는 도 1에 도시된 타겟 영역의 단면 구조도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 스퍼터 장치는, 기판에 대한 증착 공정이 진행되며 내부 일측에 타겟(140)이 마련되는 공정 챔버(110)와, 기판을 지지한 상태에서 공정 챔버(110)에 출입 가능하게 마련되는 캐리어(120)와, 캐리어(120)에 착탈 가능하게 결합되어 캐리어(120)와 함께 이동되며 기판의 테두리 부분에 증착막이 형성되는 것을 저지하는 비성막용 쉴드(160, shield)를 포함한다.

공정 챔버(110)는 외관 벽체를 형성하는 부분으로서 증착 공정 시 그 내부는 밀폐되고 고진공 상태를 유지한다. 이를 위해, 도 1에 극히 개략적으로 도시한 바와 같이, 공정 챔버(110)의 일측에는 게이트 밸브(111)가 마련되고, 게이트 밸브(111) 영역에는 진공 펌프(112)가 마련된다. 이에, 게이트 밸브(111)가 개방된 상태에서 진공 펌프(112)로부터의 진공압이 발생되면 공정 챔버(110)의 내부는 고진공 상태를 유지할 수 있다.

자세히 도시하지는 않았지만 공정 챔버(110)의 일측벽에는 공정 챔버(110)의 내부로 캐리어(120)와 기판이 인입되거나 인출되는 개구가 형성된다. 하나의 개구를 통해 캐리어(120)와 기판이 인입 및 인출될 수도 있고, 두 개의 개구를 통해 인입과 인출을 구분할 수도 있다. 이러한 개구에도 진공유지를 위한 게이트밸브가 마련된다.

공정 챔버(110) 내의 일측에는 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스(sputter source)로서의 타겟(140)이 마련된다. 도 1에는 타겟(140)으로부터의 증착 물질이 기판에 직접 분사되는 형태를 가지나 이와는 달리 타겟(140)과 기판 사이에 별도의 마스크(mask)가 배치될 수도 있다.

타겟(140)의 일측에는 도 2에 도시된 바와 같이, 기판과의 사이에 증착을 위한 자기장을 발생시키는 마그네트 유닛(150)이 마련된다. 통상적으로 타겟(140)과 마그네트 유닛(150) 영역이 음극(cathode)을 형성하고 기판 영역이 양극(anode)을 형성한다.

본 실시예에서 타겟(140)은 회전형 타겟(140)으로 마련된다. 이를 위해, 타겟(140)의 일측에는 타겟(140)의 회전을 위한 타겟 회전부(145)가 결합된다. 공정 챔버(110)의 외부로 노출되게 마련될 수 있는 타겟 회전부(145)는 회전을 위한 모터(motor)를 포함하고 있는데, 이곳에 후술할 파워(142)가 배치될 수도 있다. 물론, 본 발명의 권리범위가 도 1 및 도 2에 제한될 필요는 없으므로 타겟(140)은 평면타입의 고정형 타겟(미도시)일 수도 있으며, 그 개수 역시 도면과 달리 다수 개일 수도 있다.

타겟(140)과 마그네트 유닛(150) 사이에는 타겟(140)이 설치되기 위해, 또한 마그네트 유닛(150)이 기밀하게 설치되기 위해, 마그네트 유닛(150)을 둘러싸는 형태로 캐소드 백킹 플레이트(141, cathode backing plate)가 마련된다. 캐소드 백킹 플레이트(141)는 RF 또는 DC 전원의 파워(142, power)와 연결된다.

도 2를 참조하여 마그네트 유닛(150)에 대해 간략하게 알아보면, 마그네트 유닛(150)은 타겟(140)의 일측, 다시 말해 캐소드 백킹 플레이트(141)의 내부에 배치되어 기판과의 사이에 증착을 위한 자기장을 발생시키는 역할을 한다.

이러한 마그네트 유닛(150)은 다수의 마그네트(151~153)와, 다수의 마그네트(151~153)를 지지하는 베이스 플레이트(154)를 구비한다. 본 실시예의 경우, 다수의 마그네트(151~153)가 베이스 플레이트(154)에 일체로 지지된 것으로 도시하였으나 다수의 마그네트(151~153)는 베이스 플레이트(154)에 대해 개별적으로 지지되면서 또한 베이스 플레이트(154)에 대해 그 위치가 다르게 변경될 수도 있다. 이는 자기장의 흐름 또는 세기를 손쉽게 조절하고자 하는 하나의 방편일 수 있다.

다수의 마그네트(151~153)는 베이스 플레이트(154)의 중앙 영역에 배치되는 중심부 마그네트(151)와, 중심부 마그네트(151)의 외곽에서 중심부 마그네트(151)의 외곽에 배치되는 외곽부 마그네트(152,153)를 구비한다. 이러한 구조에서 외곽부 마그네트(152,153)는 베이스 플레이트(154)에 대한 그 돌출 높이가 중심부 마그네트(151)보다 낮거나 혹은 중심부 마그네트(151)의 사이즈보다 부피가 작게 마련된다. 이는 자기장의 흐름 또는 세기를 고려한 디자인인데, 경우에 따라 변경될 수도 있다. 즉 외곽부 마그네트(152,153)들끼리의 사이즈 역시 다를 수도 있다.

다음으로, 캐리어(120)는 기판을 지지한 상태에서 공정 챔버(110)에 출입 가능하게 마련된다. 즉 타겟(140)이 공정 챔버(110) 내에 배치되어 있는 것에 반해 캐리어(120)는 공정 챔버(110)에 출입 가능하게 마련된다. 따라서 공정 챔버(110)에는 캐리어(120)의 출입을 위한 개구가 마련된다.

캐리어(120)의 구동(혹은 이동)을 위해 구동롤러(131)와 가이드(133)가 마련된다. 구동롤러(131)는 도면 상 공정 챔버(110) 내의 하부 영역에 배치되며 캐리어(120)의 하부 영역에 접촉되어 캐리어(120)를 구동시키는 역할을 하고, 가이드(133)는 캐리어(120)를 사이에 두고 구동롤러(131)의 대향측에 캐리어(120)의 구동을 가이드한다. 이때, 가이드(133)는 자석일 수 있다. 이러한 캐리어(120)의 일측에는 히터(135)가 히터지지부(136)에 의해 지지될 수 있다.

한편, 비성막용 쉴드(160)는 캐리어(120)에 결합되어 캐리어(120)와 함께 이동되며 기판의 테두리 부분(S)에 증착막이 형성되는 것을 저지하는 역할을 한다.

물론, 종래의 스퍼터 장치에도 비성막용 쉴드(미도시)가 마련되어 있기는 하지만 종래의 비성막용 쉴드는 공정 챔버(110) 내의 미리 결정된 위치에 고정된 타입이었기 때문에, 비성막용 쉴드에 일정 두께 이상의 박막이 증착되면 비성막용 쉴드를 대략 5일 내지 15일 정도에서 수시로 교체하여 클리닝(cleaning)해야 하는데, 이러한 교체 작업 중에는 많은 인력 투여 외에도 교체 작업을 위한 장비 가동 중단, 교체 작업 후 재생산 시작을 위한 챔버의 진공 형성, 히팅(heating) 작업, 그리고 타겟 특성 안정화 등의 다양한 준비작업에 대략 10시간 이상이 소요되는 등 다양한 공정 로스(loss)가 발생되기 때문에 전반적으로 생산성이 감소될 수밖에 없었다.

하지만, 본 실시예의 경우에는 공정 챔버(110)를 출입하는 캐리어(120)에 비성막용 쉴드(160)를 결합시키고 있기 때문에, 캐리어(120)가 공정 챔버(110)로 인입되기 전이나 인출된 후의 대기 상태에서 필요에 따라 비성막용 쉴드(160)를 교체하면 된다. 이처럼 비성막용 쉴드(160)의 교체 작업을 증착 공정의 중단 없이도 진행할 수 있기 때문에 종래와 달리 비성막용 쉴드(160)의 잦은 교체에 따른 다양한 공정상 로스(loss)를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이러한 비성막용 쉴드(160)는 도 1에 확대 도시된 바와 같이, 캐리어(120)에 착탈 가능하게 결합되는 결합바디(161)와, 결합바디(161)에 연결되고 일단부가 캐리어(120)와 타겟(140) 사이에서 기판의 테두리 영역에 배치되는 쉴드부재(162)를 구비한다.

비성막용 쉴드(160)는 캐리어(120)의 4면에 배치될 수 있는데, 일체형의 사각 루프 형태로 마련될 수도 있고, 아니면 바아(bar) 타입으로 4개 마련되어 캐리어(120)의 4면에 각각 하나씩 결합될 수도 있다.

캐리어(120)에 대한 결합바디(161)의 결합 방식은 볼트, 접착, 걸쇠 등의 다양한 방식이 될 수 있다.

그리고 쉴드부재(162)의 외표면 일측, 즉 실질적으로 기판을 가리는 부분의 외표면 일측에는 경사면(162a)이 형성된다. 이는 비성막용 쉴드(160)의 무게 감소를 위한 하나의 디자인 형태일 수도 있는데, 반드시 형성되어야 하는 것은 아니다.

결합바디(161)와 쉴드부재(162)는 일체형으로 제작되는 것이 바람직할 수 있지만 그렇지 않을 경우라면 적어도 쉴드부재(162)만큼은 알루미늄(Al), 스테인리스 스틸(Stainless Steel), 티타늄(Ti) 중에서 선택될 수 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 위의 재질 외에 다양한 합금이 사용될 수도 있다.

이러한 구성을 갖는 스퍼터 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

공정 챔버(110)의 외측에서 기판을 실은 캐리어(120)가 공정 챔버(110)를 통해 기판이 유입되어 증착 위치에 배치된다. 이때는 도 1의 확대 부분처럼 비성막용 쉴드(160)가 이미 기판의 테두리 영역을 일부 가린 상태이다.

기판이 정위치에 배치되면 히터(135)에 의해 기판이 가열된다. 그리고 이와 동시 또는 전후에 공정 챔버(110) 내로 예컨대 아르곤(Ar) 가스가 충진되며, 공정 챔버(110)는 그 내부가 밀폐되면서 고진공을 유지한다.

증착 공정의 진행을 위한 준비가 완료되면 파워(142)로부터 타겟(140) 쪽에 음극 전압이 가해지면, 타겟(140)으로부터 방출된 전자들이 아르곤(Ar) 가스와 충돌하여 아르곤(Ar) 가스가 이온화된다.

이온화된 아르곤(Ar) 가스는 전위차에 의해 타겟(140) 방향으로 가속되어 타겟(140)의 표면과 충돌하게 되고, 이때 타겟(140) 원자, 즉 증착 물질이 타겟(140)으로부터 발생되어 기판의 증착면에 떨어지면서 기판의 증착 공정이 진행된다.

증착 공정이 완료되면, 공정 챔버(110) 내의 진공이 해제되고 출구가 열리면서 출구를 통해 기판이 캐리어(120)와 함께 인출되며, 새로운 기판이 인입되어 전술한 과정을 반복한다.

이러한 증착 공정이 반복되는 가운데 비성막용 쉴드(160)를 클리닝해야 하는 시점에 도달되면 종래처럼 증착 공정을 중단할 필요 없이, 캐리어(120)가 공정 챔버(110)로 인입되기 전이나 인출된 후의 대기 상태에서 필요에 따라 비성막용 쉴드(160)를 새것으로 교체하면 된다. 이처럼 비성막용 쉴드(160)의 교체 작업을 증착 공정의 중단 없이도 진행할 수 있기 때문에 종래와 달리 다양한 공정상 로스(loss)를 감소시킬 수 있고, 이에 따라 생산성을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예의 스퍼터 장치에 따르면, 증착 공정을 중단하고 비성막용 쉴드(160)를 자주 교체하는데 따른 다양한 공정상 로스(loss)를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 3 내지 도 7은 각각 비성막용 쉴드 또는 비성막용 쉴드의 구동을 위한 도 1의 변형 실시예들이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 쉴드부재(160a)의 외표면은 엠보싱(E, embossing) 처리될 수도 있다. 이처럼 쉴드부재(160a)의 외표면이 엠보싱(E) 처리되면 엠보싱(E) 처리된 부분으로 인해 증착 물질이 쉴드부재(160a)의 외표면에 증착되는 현상을 줄일 수 있기 때문에 그만큼 쉴드부재(160a)의 교체 주기를 최대한 연장시킬 수 있는 이점이 있다.

도 4 내지 도 7의 경우, 비성막용 쉴드(160b~160e)가 기판에 배치되는 배치위치 및 기판으로부터 이격된 이격위치 간을 이동 가능하도록, 캐리어(120)와 비성막용 쉴드(160b~160e)에 연결되어 비성막용 쉴드(160b~160e)를 구동시키는 쉴드 구동유닛(170b~170e)을 마련한 변형예들이다.

도 4의 경우, 쉴드 구동유닛(170b)이 힌지 등으로 마련될 수 있는 회전형 구동체(170b)로 적용된 예이다. 이러한 회전형 구동체(170b)에 의해 비성막용 쉴드(160b)는 점선에서 실선으로 화살표 방향으로 회전되면서 비성막을 위한 기판의 일측 표면에 배치될 수 있다.

도 5의 경우, 쉴드 구동유닛(170c)이 회전 및 직선이동 겸용 구동체(170c)로 적용된 예이다. 이러한 회전 및 직선이동 겸용 구동체(170c)에 의해 비성막용 쉴드(160c)는 화살표 방향처럼 직선이동을 한 후에 회전되면서 비성막을 위한 기판의 일측 표면에 배치될 수 있다.

도 6의 경우, 쉴드 구동유닛(170d)이 직선이동형 구동체(170d)로 적용된 예이다. 이러한 직선이동형 구동체(170d)에 의해 비성막용 쉴드(160d)는 화살표 방향처럼 기판의 길이 방향을 따라 직선이동되면서 비성막을 위한 기판의 일측 표면에 배치될 수 있다. 도 6의 경우에는 캐리어(120d)에 비성막용 쉴드(160d)가 후퇴되어 위치될 수 있는 일정한 공간부(A)가 형성되어야 한다.

도 7의 경우, 쉴드 구동유닛(170e)이 직선이동형 구동체(170e)로 적용된 예이다. 이러한 직선이동형 구동체(170e)에 의해 비성막용 쉴드(160e)는 화살표 방향처럼 기판의 길이 방향에 교차되는 방향을 따라 직선이동되면서 비성막을 위한 기판의 일측 표면에 배치될 수 있다.

결과적으로 도 1을 비롯하여 도 3 내지 도 7의 어떠한 구조가 적용되더라도, 증착 공정을 중단하고 비성막용 쉴드(160)를 자주 교체하는데 따른 다양한 공정상 로스(loss)를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있게 된다는 본 발명의 효과를 제공하기에는 충분한 것이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이다.

본 실시예의 스퍼터 장치는, 전술한 공정 챔버(110) 외에, 공정 챔버(110)에 연결되어 그 내부를 지나는 기판을 미리 가열하는 히팅 챔버(181), 히팅 챔버(181)에 연결되는 로드락 챔버(182)와, 로드락 챔버(182)에 연결되며 로드락 챔버(182)로 캐리어(120)를 로딩 또는 언로딩시키는 로딩/언로딩부(184)를 구비하는 로딩/언로딩 챔버(183)를 구비하고 있다.

이때, 도면처럼 공정 챔버(110), 히팅 챔버(181), 로드락 챔버(182) 및 로딩/언로딩 챔버(183)는 증착 공정에 따른 인라인(In-Line)화된 작업라인을 형성할 수 있다.

한편, 로딩/언로딩 챔버(183)에 마련되는 로딩/언로딩부(184)는 캐리어(120)의 반출입을 위한 반출입용 지그(184, jig)로 마련될 수 있다.

이에 따라, 기판을 실은 캐리어(120)는 지그(184)에 의해 로딩/언로딩 챔버(183), 로드락 챔버(182), 히팅 챔버(181)를 거쳐 공정 챔버(110)로 인입된 후에 공정 챔버(110) 내에서 기판에 대한 증착 공정을 진행하도록 하고, 증착 공정이 완료되면 역순으로 인출될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이다.

본 실시예의 스퍼터 장치는, 증착 챔버(110)를 사이에 두고 일측에 로드락 챔버(182a)가 마련되고, 양측에 한 쌍의 로딩/언로딩 챔버(183a)가 마련되는 구조를 갖는다. 이 경우에는 인라인화된 작업라인은 이루지 않는다.

이러한 경우, 로딩/언로딩 챔버(183a)에 마련되는 로딩/언로딩부(184a)는 캐리어(120)의 반출입을 위한 반출입용 로봇(184a, robot)으로 마련될 수 있다. 한 쌍의 로딩/언로딩 챔버(183a) 주변에는 카세트 캐리어(185)가 각각 부속된다.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이다.

본 실시예의 스퍼터 장치는, 도 8처럼 공정 챔버(110b), 히팅 챔버(181b), 로드락 챔버(182b) 및 로딩/언로딩 챔버(183b)가 증착 공정에 따른 인라인(In-Line)화된 작업라인을 형성하기는 하되 화살표 방향으로 순환되는 순환라인을 형성하는 구조를 갖는다. 본 실시예의 경우, 두 개의 순환라인을 개시하고 있다.

이러한 경우, 증착 공정이 진행되는 방향인 화살표 방향이 반대로 전환되는 부분이 존재하게 되는데, 이곳에 캐리어(120) 또는 기판의 방향전환을 위한 방향전환용 버퍼 챔버(186b)가 더 마련될 수 있다.

도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구조도이다.

본 실시예의 스퍼터 장치는, 다수의 공정 챔버(110c)가 방사상으로 배열되는 구조를 갖는다.

이러한 경우, 히팅 챔버(181c)와 다수의 공정 챔버(110c)들 사이에는 클러스터 형식의 트랜스퍼 챔버(187c)가 배치될 수 있다. 트랜스퍼 챔버(187c)는 내부의 도시 않은 로봇에 의해 히팅 챔버(181c) 내의 캐리어 또는 기판을 다수의 공정 챔버(110c)로 제공하는 역할을 한다. 도 11의 구조는 상대적으로 협소한 공간에 설치하기가 유리하여 풋 프린트(foot print)의 감소 효과를 추가로 제공할 수 있을 것이다.

결과적으로 도 1을 비롯하여 도 8 내지 도 11의 어떠한 구조의 스퍼터 장치가 적용되더라도 도 1처럼 캐리어(120)에 비성막용 쉴드(160)를 결합시켜 사용하기만 한다면 증착 공정을 중단하고 비성막용 쉴드(160)를 자주 교체하는데 따른 다양한 공정상 로스(loss)를 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있게 된다는 본 발명의 효과를 제공하기에는 충분한 것이다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 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 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

110 : 공정 챔버 120 : 캐리어
131 : 구동롤러 133 : 가이드
135 : 히터 136 : 히터지지부
140 : 타겟 160 : 비성막용 쉴드
161 : 결합바디 162 : 쉴드부재

Claims

기판에 대한 증착 공정이 진행되며, 내부 일측에 타겟이 마련되는 공정 챔버;
상기 기판을 지지한 상태에서 상기 공정 챔버에 출입 가능하게 마련되는 캐리어; 및
상기 캐리어에 착탈 가능하게 결합되어 상기 캐리어와 함께 이동되며, 상기 기판의 테두리 부분에 증착막이 형성되는 것을 저지하는 비성막용 쉴드(shield)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제1항에 있어서,
상기 비성막용 쉴드는,
상기 캐리어에 착탈 가능하게 결합되는 결합바디; 및
상기 결합바디에 연결되고 일단부가 상기 캐리어와 상기 타겟 사이에서 상기 기판의 테두리 영역에 배치되는 쉴드부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제2항에 있어서,
상기 쉴드부재의 외표면 일측에는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제2항에 있어서,
상기 쉴드부재의 외표면은 엠보싱(embossing) 처리되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제1항에 있어서,
상기 비성막용 쉴드는 상기 캐리어의 4면에 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제1항에 있어서,
상기 공정 챔버 내에 배치되며, 상기 캐리어의 상부 또는 하부 영역에 접촉되어 상기 캐리어를 구동시키는 구동롤러; 및
상기 캐리어를 사이에 두고 상기 구동롤러의 대향측에 배치되어 상기 캐리어의 구동을 가이드하는 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제6항에 있어서,
상기 가이드는 자석인 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제1항에 있어서,
상기 비성막용 쉴드는 알루미늄(Al), 스테인리스 스틸(Stainless Steel), 티타늄(Ti) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제1항에 있어서,
상기 비성막용 쉴드가 상기 기판에 배치되는 배치위치 및 상기 기판으로부터 이격된 이격위치 간을 이동 가능하도록, 상기 캐리어와 상기 비성막용 쉴드에 연결되어 상기 비성막용 쉴드를 구동시키는 쉴드 구동유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제9항에 있어서,
상기 쉴드 구동유닛은, 회전형 구동체, 직선이동형 구동체 및 회전 및 직선이동 겸용 구동체 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제1항에 있어서,
상기 공정 챔버에 연결되어 그 내부를 지나는 상기 기판을 미리 가열하는 히팅 챔버;
상기 히팅 챔버에 연결되는 로드락 챔버; 및
상기 로드락 챔버에 연결되며, 상기 로드락 챔버로 상기 캐리어를 로딩 또는 언로딩시키는 로딩/언로딩부를 구비하는 로딩/언로딩 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제11항에 있어서,
상기 로딩/언로딩부는 상기 캐리어의 반출입을 위한 반출입용 지그(jig)인 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제11항에 있어서,
상기 로딩/언로딩부는 상기 캐리어의 반출입을 위한 반출입용 로봇(robot)인 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제11항에 있어서,
상기 공정 챔버, 상기 히팅 챔버, 상기 로드락 챔버 및 상기 로딩/언로딩 챔버는 인라인(In-Line)화된 작업라인을 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제14항에 있어서,
상기 인라인화된 작업라인은 적어도 하나의 순환라인이며,
상기 순환라인의 순환지점에는 상기 캐리어 또는 상기 기판의 방향전환을 위한 방향전환용 버퍼 챔버가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제11항에 있어서,
상기 공정 챔버는 방사상으로 배열되는 다수의 공정 챔버이며,
상기 히팅 챔버와 상기 다수의 공정 챔버 사이에 배치되는 클러스터 형식의 트랜스퍼 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.