KR20120118683A - 기판 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 증착 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 증착 장치는, 기판에 대한 증착 공정이 내부에서 진행되는 챔버 바디; 및 기판의 테두리부에 마련된 비성막 영역에 인접되게 챔버 바디의 내부에 배치되며, 기판에 대한 증착 공정 시 증착 물질이 기판의 비성막 영역을 벗어나 챔버 바디의 내벽으로 확산되는 것이 저지되도록 증착 물질의 흡입 유로를 형성하는 배플형 마스크 실드를 포함한다.

Description

기판 증착 장치{Glass deposition apparatus}
본 발명은, 기판 증착 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 증착 물질이 기판 주변의 구조물에 증착되어 챔버 바디의 내부를 오염시키거나 이로 인해 파티클(particle) 불량이 발생되는 것을 저지할 수 있는 기판 증착 장치에 관한 것이다.
LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 평판디스플레이나 반도체 기판은 박막 증착(Deposition), 식각(Etching) 등의 다양한 공정을 거쳐 제품으로 출시된다.
다양한 공정 중에서 기판의 증착 공정은 기판 증착 장치에 의해 진행된다. 기판의 증착 공정은 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 기판 증착 장치라 하여 설명하기로 한다.
종래의 스퍼터 장치는, 스퍼터 방식의 공정이 진행되는 챔버 바디와, 챔버 바디 내에서 증착 위치에 놓인 기판(glass)을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스로서의 타겟을 구비한다. 이에, 챔버 바디 내에 기판이 유입된 경우, 이송 중인 기판을 향해 타겟으로부터 증착 물질이 제공되어 기판의 표면이 증착될 수 있다.
한편, 위와 같은 스퍼터 장치의 챔버 바디에는 기판이 배치되는 주변으로 비성막용 마스크 실드가 배치된다. 비성막용 마스크 실드는 기판의 주변으로 증착 물질이 확산되는 것을 저지하는 역할을 한다.
하지만, 기판이 지지되는 트레이의 변형 정도 혹은 무빙(moving) 오차 등으로 인하여 비성막용 마스크 실드와 기판 사이에는 갭(gap)이 존재할 수 있는데, 증착 공정이 진행될 때 비성막용 마스크 실드와 기판 사이의 갭을 통해 증착 물질, 즉 스퍼터링된 입자들이 새어나가(확산되어) 기판 주변의 히터나 챔버 바디의 내벽에 증착됨으로써 챔버 바디의 내부를 오염시킴과 더불어 파티클(particle) 불량을 발생시킬 수 있으므로 이러한 점을 감안한 새로운 구조 개선이 요구된다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 증착 물질이 기판 주변의 구조물에 증착되어 챔버 바디의 내부를 오염시키거나 이로 인해 파티클(particle) 불량이 발생되는 것을 저지할 수 있는 기판 증착 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 대한 증착 공정이 내부에서 진행되는 챔버 바디; 및 상기 기판의 테두리부에 마련된 비성막 영역에 인접되게 상기 챔버 바디의 내부에 배치되며, 상기 기판에 대한 증착 공정 시 증착 물질이 상기 기판의 비성막 영역을 벗어나 상기 챔버 바디의 내벽으로 확산되는 것이 저지되도록 상기 증착 물질의 흡입 유로를 형성하는 배플형 마스크 실드를 포함하는 기판 증착 장치가 제공될 수 있다.
상기 배플형 마스크 실드는 상기 흡입 유로가 형성되는 덕트(duct) 구조를 가질 수 있다.
상기 챔버 바디의 측벽에는 상기 증착 공정 시 사용된 공정 가스가 배기되는 공정 가스 배기구가 형성될 수 있으며, 상기 배플형 마스크 실드의 상기 흡입 유로는 상기 공정 가스 배기구에 연통되게 마련될 수 있다.
상기 배플형 마스크 실드는, 상기 기판의 비성막 영역에 인접되게 배치되는 고정형 실드부; 및 상기 고정형 실드부와의 사이에 상기 흡입 유로를 형성하되 상기 흡입 유로의 유로폭이 조절될 수 있도록 상기 고정형 실드부에 대해 상대적으로 이동 가능한 이동형 실드부를 포함할 수 있다.
상기 이동형 실드부는 상기 고정형 실드부에 대하여 상기 기판의 판면 방향 또는 상기 기판의 두께 방향으로 이동 가능하게 상기 챔버 바디에 결합될 수 있다.
상기 고정형 실드부와 상기 이동형 실드부에 의해 형성되는 상기 흡입 유로의 입구는 상기 기판의 판면 방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 고정형 실드부의 자유단부는 상기 이동형 실드부의 자유단부보다 상기 기판 쪽으로 더 접근되게 마련될 수 있다.
상기 고정형 실드부의 자유단부는 경사면을 형성할 수 있으며, 상기 흡입 유로 내에 배치되는 상기 고정형 실드부의 일단부는 단턱부를 형성할 수 있다.
상기 고정형 실드부와 상기 이동형 실드부에 의해 형성되는 상기 흡입 유로의 입구는 상기 기판의 두께 방향을 따라 형성될 수 있다.
상기 기판의 비성막 영역에는 섀도 프레임이 더 결합될 수 있다.
상기 챔버 바디의 상부 영역에 마련되어 상기 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 한 쌍의 타겟; 상기 한 쌍의 타겟의 일측에 마련되며, 상기 기판과의 사이에 증착을 위한 자기장을 발생시키는 한 쌍의 마그네트 유닛; 및 상기 마그네트 유닛을 둘러싸는 형태로 마련되는 캐소드 백킹 플레이트(cathode backing plate)를 더 포함할 수 있으며, 상기 배플형 마스크 실드는 상기 캐소드 백킹 플레이트에 인접된 위치의 상기 챔버 바디에 결합될 수 있다.
상기 기판 증착 장치는 스퍼터 장치일 수 있다.
본 발명에 따르면, 증착 물질이 기판 주변의 구조물에 증착되어 챔버 바디의 내부를 오염시키거나 이로 인해 파티클(particle) 불량이 발생되는 것을 저지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 증착 장치로서의 스퍼터 장치에 대한 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 마그네트 유닛의 평면 구조도이다.
도 3은 마그네트 유닛과 타겟 간의 배치 상태도이다.
도 4는 도 1에 도시된 배플형 마스크 실드 영역의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 증착 장치에서 배플형 마스크 실드 영역의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 증착 장치에서 배플형 마스크 실드 영역의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 증착 장치로서의 스퍼터 장치에 대한 구조도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 증착 장치로서의 스퍼터 장치에 대한 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.
그리고 기판 증착 장치에는, 화학적 기상 증착(Chemical Vapor deposition, CVD)과 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD)을 수행하는 다양한 장치들이 존재하나 이하에서는 스퍼터 장치를 그 예로 하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 증착 장치로서의 스퍼터 장치에 대한 구조도이고, 도 2는 도 1에 도시된 마그네트 유닛의 평면 구조도이며, 도 3은 마그네트 유닛과 타겟 간의 배치 상태도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판 증착 장치로서의 스퍼터 장치는, 챔버 바디(110, chamber body)와, 챔버 바디(110) 내에 마련되어 기판을 이송 가능하게 지지하는 기판 이송 지지부(130)와, 챔버 바디(110)의 상부 영역에 마련되어 기판 이송 지지부(130) 상에서 증착 위치에 놓인 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스(sputter source)로서의 타겟(140)과, 타겟(140)의 일측에 배치되어 기판과의 사이에 증착을 위한 자기장(도 3의 자기장선 참조)을 발생시키는 마그네트 유닛(150)과, 기판의 테두리부에 마련된 비성막 영역(A, 도 4 참조)에 인접되게 챔버 바디(110)의 내부에 배치되며 기판에 대한 증착 공정 시 증착 물질이 기판의 비성막 영역(A)을 벗어나 챔버 바디(110)의 내벽으로 확산되는 것을 저지되도록 증착 물질의 흡입 유로(S, 도 4 참조)를 형성하는 배플형 마스크 실드(170)를 포함한다.
챔버 바디(110)는 외관 벽체를 형성하는 부분이다. 기판에 대한 증착 공정 시 챔버 바디(110)의 내부는 밀폐되고 고진공 상태를 유지한다. 이를 위해, 챔버 바디(110)의 하부 영역 일측에는 게이트 밸브(111)가 마련되고, 게이트 밸브(111) 영역에는 진공 펌프(112)가 결합된다.
이에, 게이트 밸브(111)가 개방된 상태에서 진공 펌프(112)로부터의 진공압이 발생되면 챔버 바디(110)의 내부는 고진공 상태를 유지할 수 있으며, 반대 동작인 경우, 챔버 바디(110)의 내부는 대기압(ATM) 상태를 유지한다.
챔버 바디(110)의 일측벽에는 챔버 바디(110)의 내부로 기판이 인입되는 기판입구(113a)가 형성되고, 기판입구(113a)의 맞은편 챔버 바디(110)의 타측벽에는 챔버 바디(110)로부터의 기판이 인출되는 기판출구(113b)가 형성된다. 기판입구(113a)와 기판출구(113b)에도 별도의 게이트 밸브(미도시)가 마련되어 기판입구(113a)와 기판출구(113b)를 개폐할 수 있다.
챔버 바디(110)의 상부 영역에는 타겟(140)과 마그네트 유닛(150) 영역을 외부에서 둘러싸는 형태로 챔버 바디(110)와 결합되는 커버(114)가 마련된다.
본 실시예의 경우, 챔버 바디(110) 내에 두 개의 타겟(140)과 마그네트 유닛(150)이 마련되고 있으므로 커버(114)는 타겟(140)과 마그네트 유닛(150)이 위치된 두 군데의 영역에서 챔버 바디(110)의 상부로 솟은 형태를 취한다.
이 경우, 커버(114)들은 리드(115, lid)에 의해 상호 기밀하게 연결된다. 즉 리드(115)는 한 쌍씩의 타겟(140)과 마그네트 유닛(150) 사이에 배치될 수 있다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으므로 타겟(140)과 마그네트 유닛(150)은 도면과 달리 하나씩 마련될 수도 있다.
기판 이송 지지부(130)는 챔버 바디(110) 내에 배치되어 기판을 지지함과 동시에 기판입구(113a)로 인입된 기판을 기판출구(113b)로 이송시키는 역할을 한다.
기판 이송 지지부(130)는 롤러로 적용될 수 있는데, 통상 챔버 바디(110)의 내부가 고온 상태를 유지한다는 점을 감안할 때 기판 이송 지지부(130)는 내열성 및 내구성이 우수한 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
이러한 기판 이송 지지부(130)의 하부 영역에는 기판 이송 지지부(130) 상에 놓인 기판을, 특히 기판의 증착면을 가열하는 히터(131)가 마련된다.
히터(131)는 타겟(140)으로부터 제공되는 증착 물질이 기판에 잘 증착될 수 있도록 기판을 수백도 이상으로 가열하는 역할을 한다. 이러한 히터(131)는 기판의 전면을 골고루, 또한 급속으로 가열할 수 있도록 기판의 사이즈와 유사하거나 그보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.
타겟(140)은 챔버 바디(110)의 상부 영역에 마련되어 기판 이송 지지부(130) 상에서 증착 위치에 놓인 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스(sputter source)의 역할을 한다.
통상적으로 타겟(140)과 마그네트 유닛(150) 영역이 음극(cathode)을 형성하고 기판 영역이 양극(anode)을 형성한다. 본 실시예에서 타겟(140)은 평면 타입의 타겟(140), 즉 고정된 해당 위치에서 하부 영역의 기판을 향해 증착 물질을 제공하는 평면 타입의 타겟(140)으로 마련된다. 하지만, 타겟(140)은 표면이 둥근 곡면형 타겟이거나 중심축을 기준으로 회전되는 회전형 타겟일 수도 있다.
이러한 타겟(140)이 설치되기 위해, 또한 마그네트 유닛(150)이 기밀하게 설치되기 위해, 마그네트 유닛(150)을 둘러싸는 형태로 캐소드 백킹 플레이트(120, cathode backing plate)가 마련된다.
캐소드 백킹 플레이트(120)는 RF 또는 DC 전원의 파워(123, power)와 연결된다. 캐소드 백킹 플레이트(120)와 커버(114) 사이에는 이들 사이를 기밀유지시키는 캐소드 인슐레이터(121, cathode insulator)가 마련된다.
이러한 구조에서 타겟(140)은 기판을 향한 캐소드 백킹 플레이트(120)의 표면 일측에 결합되는데, 챔버 바디(110)와 캐소드 백킹 플레이트(120) 사이에는 증착 물질이 캐소드 백킹 플레이트(120) 쪽으로 향하는 것을 저지하는 쉴드(122, shield)가 마련된다. 쉴드(122)는 타겟(140)을 제외한 캐소드 백킹 플레이트(120)의 외부 영역을 둘러싸는 형태로 커버(114)에 결합될 수 있다. 타겟(140) 영역의 냉각을 위하여 챔버 바디(110)의 외측에서 냉각수 유입관(124)과 냉각수 배출관(125)이 캐소드 백킹 플레이트(120)의 내부와 연결된다.
마그네트 유닛(150)은 타겟(140)의 일측, 다시 말해 캐소드 백킹 플레이트(120)의 내부에 배치되며, 기판과의 사이에 증착을 위한 자기장(도 3 참조)을 발생시킴으로써 증착이 잘 되도록 하는 역할을 한다.
이러한 마그네트 유닛(150)은 도 2 및 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 다수의 마그네트(161~163)와, 다수의 마그네트(161~163)에 대한 베이스(base)를 형성하는 베이스 폴 플레이트(164)를 구비한다.
만약, 베이스 폴 플레이트(164)에 대하여 마그네트(161~163)들의 위치가 조절될 수 있다면, 다시 말해 타겟(140)과 마그네트(161~163)들 간의 거리 조절이 가능하다면 자기장의 세기를 변화시킬 수 있어 증착 효율을 향상시킬 수 있다.
이는 도 3에 도시된 바와 같이, 마그네트(161~163)들에 개별 폴 플레이트(165)들을 결합시키고, 개별 폴 플레이트(165)들을 베이스 폴 플레이트(164)에 대해 조절 나사(166,167)로 조립함으로써 쉽게 구현이 가능하다.
이 경우, 조절 나사(166,167)들을 풀거나 조임으로써 베이스 폴 플레이트(164)에 대한 마그네트(161~163)들의 돌출 길이를 조절할 수 있으며, 결과적으로 타겟(140)과 마그네트(161~163)들 간의 거리가 조절됨에 따라 자기장의 세기를 변화시킬 수 있게 된다.
물론, 도 3처럼 타겟(140)과 마그네트(161~163)들 간의 거리가 조절될 수 있도록 하면 증착 효율을 더욱 향상시킬 수 있을 것이라 기대되지만 조절 나사(166,167)들 없이 마그네트(161~163)들이 베이스 폴 플레이트(164)에 고정된 구조 역시 충분히 적용이 가능하다.
한편, 종래기술처럼 증착 물질, 즉 스퍼터링된 입자가 기판의 표면에만 증착되지 않고, 기판의 주변으로 확산되면 챔버 바디(110)의 내부를 오염시킴과 더불어 파티클(particle) 불량을 발생시킬 수 있다. 이를 위해, 본 실시예의 경우, 아래와 같은 구조를 제안하고 있다.
도 4는 도 1에 도시된 배플형 마스크 실드 영역의 확대도이다.
이 도면을 참조하면, 기판의 테두리부에 마련된 비성막 영역(A)에 인접된 챔버 바디(110)의 내부에는 배플형 마스크 실드(170)가 배치된다.
배플형 마스크 실드(170)는 기판에 대한 증착 공정 시 증착 물질인 스퍼터링된 입자가 기판의 비성막 영역(A)을 벗어나 챔버 바디(110)의 내벽을 비롯하여 기판 하부의 기판 이송 지지부(130)나 히터(131, 도 1 참조) 쪽으로 확산되는 것을 저지시키는 역할을 한다.
만약, 증착 물질이 챔버 바디(110)의 내벽을 비롯하여 기판 하부의 기판 이송 지지부(130)나 히터(131, 도 1 참조) 쪽으로 확산되어 달라붙으면 수시로 챔버 바디(110)의 내부를 청소해야 하기 때문에 공정상 로스(loss)를 발생시킬 수 있다. 즉 청소 작업 중에는 증착 공정이 진행되지 않기 때문에 생산량에 많은 차질이 있을 수 있다.
뿐만 아니라 증착 물질인 스퍼터링된 입자가 챔버 바디(110)의 내벽을 비롯하여 기판 하부의 기판 이송 지지부(130)나 히터(131, 도 1 참조) 쪽으로 확산되는 경우, 이러한 스퍼터링된 입자가 추후에 파티클로 작용할 수 있기 때문에 증착 품질에 악영향을 미칠 수 있다.
따라서 배플형 마스크 실드(170)와 기판 사이의 갭(gap)을 차단시키는 것이 이상적일 수는 있지만 기판이 지지되는 트레이(T)의 변형 정도 혹은 무빙(moving) 오차 등으로 인하여 배플형 마스크 실드(170)와 기판 사이에는 갭(gap)이 존재할 수밖에 없기 때문에 본 실시예의 경우, 단순 벽체 구조에서 벗어나 배플형 마스크 실드(170)를 적용하고 있는 것이다.
본 실시예에서 적용하고 있는 배플형 마스크 실드(170)는 증착 물질이 갭(gap)을 통해 확산되는 것이 저지되도록 증착 물질의 흡입 유로(S)를 형성하는 덕트(duct) 구조를 가질 수 있다.
이때, 배플형 마스크 실드(170)는 챔버 바디(110)의 측벽에 형성되어 증착 공정 시 사용된 공정 가스, 예컨대 아르곤(Ar) 가스가 배기되는 공정 가스 배기구(110a) 영역에 설치될 수 있다. 다시 말해, 배플형 마스크 실드(170)의 흡입 유로(S)는 공정 가스 배기구(110a)에 연통되게 마련된다. 도면에는 공정 가스 배기구(110a)가 단순히 뚫려 있는 상태로 도시되어 있지만 공정 가스 배기구(110a)는 펌프와 연결되어 있다.
이러한 배플형 마스크 실드(170)는 기판의 비성막 영역(A)에 인접되게 배치되는 고정형 실드부(171)와, 고정형 실드부(171)와의 사이에 흡입 유로(S)를 형성하되 흡입 유로(S)의 유로폭이 조절될 수 있도록 고정형 실드부(171)에 대해 상대적으로 이동 가능한 이동형 실드부(172)를 포함한다.
이처럼 흡입 유로(S)의 유로폭이 조절될 수 있도록 하면 스파터링 공정 시 공정 가스의 분포를 고르게 할 수 있게 되어 좀 더 향상된 성막 두께 및 막질을 만들 수 있다.
배플형 마스크 실드(170)의 구조에서 고정형 실드부(171)와 이동형 실드부(172)에 의해 형성되는 흡입 유로(S)의 입구는 기판의 판면 방향을 따라 형성될 수 있다.
이때, 고정형 실드부(171)의 자유단부는 이동형 실드부(172)의 자유단부보다 기판 쪽으로 더 접근되게 마련될 수 있는데, 이러한 고정형 실드부(171)의 자유단부는 경사면(171a)을 형성한다. 이 영역에 경사면(171a)이 형성됨으로써 증착 물질이 안내되어 기판 쪽으로 향할 수 있는 이점이 있다.
또한 흡입 유로(S) 내에 배치되는 고정형 실드부(171)의 일단부는 단턱부(171b)를 형성할 수 있다. 단턱부(171b)로 인해 이미 흡입된 증착 물질이 다시 기판 쪽으로 낙하되는 것을 어느 정도 차단할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 스퍼터 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
증착 공정이 개시되면, 챔버 바디(110) 내로 예컨대 공정 가스로서의 아르곤(Ar) 가스가 충진되고, 챔버 바디(110)는 그 내부가 밀폐되면서 고진공을 유지한다.
이 상태에서 파워(123)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.
한편, 증착 공정 진행 시 기판의 비성막 영역(A)을 벗어나 갭(gap) 쪽으로 향하는 증착 물질인 스퍼터링된 입자는 배플형 마스크 실드(170)의 흡입 유로(S) 쪽으로 흡입되기 때문에 증착 물질이 판의 비성막 영역(A)을 벗어나 챔버 바디(110)의 내벽을 비롯하여 기판 하부의 기판 이송 지지부(130)나 히터(131, 도 1 참조) 쪽으로 확산되는 것이 저지된다.
증착 공정이 완료되면, 챔버 바디(110) 내의 진공이 해제되고 기판출구(113b)가 열리면서 기판출구(113b)를 통해 기판이 취출되고, 다시 새로운 기판이 기판입구(113a) 쪽으로 유입되어 증착 공정을 진행하게 된다.
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예의 스퍼터 장치에 따르면, 증착 물질이 기판 주변의 구조물에 증착되어 챔버 바디(110)의 내부를 오염시키거나 이로 인해 파티클(particle) 불량이 발생되는 것을 저지할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 증착 장치에서 배플형 마스크 실드 영역의 확대도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우, 배플형 마스크 실드(270)의 이동형 실드부(272)가 챔버 바디(110)의 내벽에 고정된 승하강 레일부(273)에 연결될 수 있다.
이러한 경우, 승하강 레일부(273)를 따라 배플형 마스크 실드(270)의 이동형 실드부(272)가 상하로 이동될 수 있기 때문에, 흡입 유로(S)의 유로폭을 기판의 두께 방향으로 조절할 수 있어 스파터링 공정 시 공정 가스의 분포를 고르게 할 수 있게 되어 좀 더 향상된 성막 두께 및 막질을 만들 수 있다.
본 실시예의 경우, 승하강 레일부(273)를 따라 배플형 마스크 실드(270)의 이동형 실드부(272)가 상하로 이동되는 구조를 개시하였으나 이동형 실드부(272)는 기판의 판면 방향을 따라 이동될 수도 있을 것이며, 이러한 구조 역시 레일이나 볼트 등으로 적절하게 적용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 증착 장치에서 배플형 마스크 실드 영역의 확대도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예의 배플형 마스크 실드(370)의 구조에서 고정형 실드부(371)와 이동형 실드부(372)에 의해 형성되는 흡입 유로(S)의 입구는 기판의 두께 방향을 따라 형성될 수 있다.
이러한 구조에서는 기판의 비성막 영역(A)에는 섀도 프레임(S/P)이 결합될 수 있다. 섀도 프레임(S/P)은 트레이(T)에 결합되어 기판을 파지할 수 있다.
이러한 구조가 적용될 때에도, 고정형 실드부(371)의 자유단부는 이동형 실드부(372)의 자유단부보다 기판 쪽으로 더 접근되게 마련될 수 있으며, 고정형 실드부(371)의 자유단부는 경사면(371a)을 형성할 수 있다. 경사면(371a)은 앞서도 기술한 것처럼 증착 물질이 안내되어 기판 쪽으로 향하도록 하는 역할을 한다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 증착 장치로서의 스퍼터 장치에 대한 구조도이고, 도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 증착 장치로서의 스퍼터 장치에 대한 구조도이다.
도 7 및 도 8의 경우, 회전 타입의 타겟(240)을 구비하는 스퍼터 장치에 대한 도면으로서 대부분의 구성은 제1 실시예와 동일하다. 따라서 도 7 및 도 8에 대한 자세한 설명은 생략하는 대신에 제1 실시예와 대응되는 부분에 참조부호가 200번대로 시작하도록 도면부호를 부여하였다.
도 7과 같은 회전 타입의 타겟(240)은 타겟(240)이 회전하면서 증착 물질을 발생시키기 때문에 제1 실시예보다 증착 시간 및 효율을 상대적으로 더 높일 수 있는 이점이 있다.
이처럼 회전 타입의 타겟(240)이 적용되더라도 그 일측에는 마그네트 유닛(250)이 마련되는데, 마그네트 유닛(250)은 도 2 내지 도 4에서 설명한 것 그대로를 적용할 수 있다.
이러한 회전 타입의 타겟(240)이 적용되더라도 앞서 기술한 배플형 마스크 실드(170,370)를 그대로 적용할 수 있을 것이다.
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 발명의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지 않는다.
전술한 실시예들은 모두가 기판이 수평 상태로 배치되어 증착되는 수평형 기판 증착 장치에 관한 것이나 기판이 수직 상태(일정 각도 기울어진 상태를 포함)로 배치되어 증착되는 수직형 기판 증착 장치에도 본 발명의 권리범위가 적용될 수 있다.
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 : 챔버 바디 111 : 게이트 밸브
112 : 진공 펌프 114 : 커버
115 : 리드 120 : 캐소드 백킹 플레이트
121 : 캐소드 인슐레이터 122 : 쉴드
123 : 파워 130 : 기판 이송 지지부
140 : 타겟 150 : 마그네트 유닛
170 : 배플형 마스크 실드 171 : 고정형 실드부
172 : 이동형 실드부

Claims (12)

  1. 기판에 대한 증착 공정이 내부에서 진행되는 챔버 바디; 및
    상기 기판의 테두리부에 마련된 비성막 영역에 인접되게 상기 챔버 바디의 내부에 배치되며, 상기 기판에 대한 증착 공정 시 증착 물질이 상기 기판의 비성막 영역을 벗어나 상기 챔버 바디의 내벽으로 확산되는 것이 저지되도록 상기 증착 물질의 흡입 유로를 형성하는 배플형 마스크 실드를 포함하는 기판 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배플형 마스크 실드는 상기 흡입 유로가 형성되는 덕트(duct) 구조를 갖는 기판 증착 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 챔버 바디의 측벽에는 상기 증착 공정 시 사용된 공정 가스가 배기되는 공정 가스 배기구가 형성되며,
    상기 배플형 마스크 실드의 상기 흡입 유로는 상기 공정 가스 배기구에 연통되게 마련되는 기판 증착 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배플형 마스크 실드는,
    상기 기판의 비성막 영역에 인접되게 배치되는 고정형 실드부; 및
    상기 고정형 실드부와의 사이에 상기 흡입 유로를 형성하되 상기 흡입 유로의 유로폭이 조절될 수 있도록 상기 고정형 실드부에 대해 상대적으로 이동 가능한 이동형 실드부를 포함하는 기판 증착 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동형 실드부는 상기 고정형 실드부에 대하여 상기 기판의 판면 방향 또는 상기 기판의 두께 방향으로 이동 가능하게 상기 챔버 바디에 결합되는 기판 증착 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 고정형 실드부와 상기 이동형 실드부에 의해 형성되는 상기 흡입 유로의 입구는 상기 기판의 판면 방향을 따라 형성되는 기판 증착 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고정형 실드부의 자유단부는 상기 이동형 실드부의 자유단부보다 상기 기판 쪽으로 더 접근되게 마련되는 기판 증착 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고정형 실드부의 자유단부는 경사면을 형성하며,
    상기 흡입 유로 내에 배치되는 상기 고정형 실드부의 일단부는 단턱부를 형성하는 기판 증착 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 고정형 실드부와 상기 이동형 실드부에 의해 형성되는 상기 흡입 유로의 입구는 상기 기판의 두께 방향을 따라 형성되는 기판 증착 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판의 비성막 영역에는 섀도 프레임이 더 결합되는 기판 증착 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 바디의 상부 영역에 마련되어 상기 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 한 쌍의 타겟;
    상기 한 쌍의 타겟의 일측에 마련되며, 상기 기판과의 사이에 증착을 위한 자기장을 발생시키는 한 쌍의 마그네트 유닛; 및
    상기 마그네트 유닛을 둘러싸는 형태로 마련되는 캐소드 백킹 플레이트(cathode backing plate)를 더 포함하며,
    상기 배플형 마스크 실드는 상기 캐소드 백킹 플레이트에 인접된 위치의 상기 챔버 바디에 결합되는 기판 증착 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기판 증착 장치는 스퍼터 장치인 기판 증착 장치.
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