KR20130111783A - 스퍼터 장치 - Google Patents

스퍼터 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20130111783A
KR20130111783A KR1020120033940A KR20120033940A KR20130111783A KR 20130111783 A KR20130111783 A KR 20130111783A KR 1020120033940 A KR1020120033940 A KR 1020120033940A KR 20120033940 A KR20120033940 A KR 20120033940A KR 20130111783 A KR20130111783 A KR 20130111783A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling water
cathode
backing tube
target
coolant
Prior art date
Application number
KR1020120033940A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101385589B1 (ko
Inventor
정홍기
Original Assignee
주식회사 에스에프에이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에스에프에이 filed Critical 주식회사 에스에프에이
Priority to KR1020120033940A priority Critical patent/KR101385589B1/ko
Publication of KR20130111783A publication Critical patent/KR20130111783A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101385589B1 publication Critical patent/KR101385589B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/352—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3464—Sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process

Abstract

스퍼터 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 기판에 대한 증착공간을 형성하는 챔버; 및 챔버 내부에 회전가능하게 마련되되, 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 회전형 캐소드를 포함하며, 회전형 캐소드는, 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟; 타겟이 외주면에 마련되는 캐소드 백킹튜브; 캐소드 백킹튜브의 내부에 마련되되, 냉각수를 순환시켜 타겟과의 간접접촉을 통해 타겟을 냉각시키는 타겟 냉각부; 캐소드 백킹튜브의 일단부에 연결되되, 타겟 냉각부와 연통되어 냉각수를 타겟 냉각부에 공급함과 동시에 타겟 냉각부로부터 배출되는 냉각수가 유입되는 엔드블록; 및 캐소드 백킹튜브의 내부에 마련되되, 냉각수를 타겟 냉각부에서 엔드블록 방향으로 안내하는 냉각수 안내유닛을 포함한다.

Description

스퍼터 장치{APPARATUS TO SPUTTER}
본 발명은, 스퍼터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 회전형 캐소드 내부에서 냉각수를 용이하게 배출할 수 있는 스퍼터 장치에 관한 것이다.
LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 평면 디스플레이나 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 증착이라 하기로 한다.
종래의 스퍼터 장치는, 공정이 진행되는 챔버와, 챔버 내에서 증착 위치에 놓인 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스로서의 타겟과, 타겟이 외벽에 마련되는 캐소드 백킹튜브를 구비한 캐소드를 포함한다.
타겟은 캐소드 백킹튜브의 외벽에 마련되는데, 외부로부터 공급되는 파워에 의해 캐소드 백킹튜브가 음전압이 되면 캐소드 백킹튜브에 연결된 타겟이 스퍼터링(Sputtering)되며 기판 상에 박막 증착이 이루어진다.
종래 스퍼터 장치의 캐소드는 평면 형태의 캐소드가 주를 이루었으나, 최근에 들어서는 캐소드가 회전축을 기준으로 360°회전 가능한 회전형 캐소드가 개발되어 회전형 캐소드의 사용이 점차 증가하고 있다.
한편, 스퍼터 장치는 박막 증착시 하전입자의 높은 에너지로 인하여 플라즈마가 직접 맞닺는 타겟부분에 고온의 열이 발생하게 된다. 이 열은 타겟의 온도 상승을 유발하며, 충분한 냉각이 이뤄지지 않을 경우 타겟이 용융되거나 타겟 표면의 불균일성이 증가되어 박막 균일도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 스퍼터 장치는 회전형 캐소드 내부에서 냉각수를 순환시켜 타겟을 냉각시키는 타겟 냉각부를 구비한다.
한편, 타겟을 교체하기 위해 회전형 캐소드를 분해 조립하는 경우에 있어, 회전형 캐소드 내부에 잔존하는 냉각수는 챔버 내부 및 기타 생산라인 등을 오염시킬 수 있으며 또한 전기누전 등을 유발시킬 수 있다.
따라서, 회전형 캐소드를 분해 조립하기 전에 회전형 캐소드에 잔존하는 냉각수를 모두 제거해야 하는데, 종래에는 회전형 캐소드를 회전 또는 기울일 수 있는 지그에 장착하여 일정각도로 기울인 상태에서 회전형 캐소드에 공기를 불어넣어 냉각수를 제거하였다.
그러나, 종래와 같이 회전형 캐소드를 지그에 장착하고 공기를 불어넣어 냉각수를 제거하는 방법은, 회전형 캐소드 내부에 여전히 냉각수가 잔존할 수 있으며, 타겟을 교체하는 시간이 길어져 스퍼터 장치를 재가동하는 시간이 늦춰짐에 따라 전체적인 생산성이 저하되고 또한 유지보수 비용이 증가하여 궁극적으로 제품의 원가를 상승시키는 문제점이 있다.
따라서, 회전형 캐소드를 유지 보수함에 있어, 회전형 캐소드에 잔존하는 냉각수를 용이하게 제거할 수 있는 연구가 필요하다.
[문헌1] KR 10-2006-0111896 A (베카에르트 어드밴스드 코팅스) 2006.10.30.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 회전형 캐소드를 유지 보수함에 있어서, 회전형 캐소드에 잔존하는 냉각수를 용이하게 배출할 수 있는 스퍼터 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 대한 증착공간을 형성하는 챔버; 및 상기 챔버 내부에 회전가능하게 마련되되, 상기 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 회전형 캐소드를 포함하며, 상기 회전형 캐소드는, 상기 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟; 상기 타겟이 외주면에 마련되는 캐소드 백킹튜브; 상기 캐소드 백킹튜브의 내부에 마련되되, 냉각수를 순환시켜 상기 타겟과의 간접접촉을 통해 상기 타겟을 냉각시키는 타겟 냉각부; 상기 캐소드 백킹튜브의 일단부에 연결되되, 상기 타겟 냉각부와 연통되어 상기 냉각수를 상기 타겟 냉각부에 공급함과 동시에 상기 타겟 냉각부로부터 배출되는 상기 냉각수가 유입되는 엔드블록; 및 상기 캐소드 백킹튜브의 내부에 마련되되, 상기 냉각수를 상기 타겟 냉각부에서 상기 엔드블록 방향으로 안내하는 냉각수 안내유닛을 포함하는 스퍼터 장치가 제공될 수 있다.
상기 타겟 냉각부는, 상기 캐소드 백킹튜브의 중심부에 상기 캐소드 백킹튜브의 길이방향을 따라 마련된 제1 냉각수 유로; 및 상기 제1 냉각수 유로와 연통되되, 상기 캐소드 백킹튜브의 길이방향을 따라 상기 캐소드 백킹튜브의 내주면에 인접하게 마련된 제2 냉각수 유로를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 안내유닛은, 상기 캐소드 백킹튜브의 내부에 마련되는 플랜지부; 상기 플랜지부의 중심부에 마련되되, 상기 플랜지부가 상기 제1 냉각수 유로의 외주면에 삽입가능하게 하는 홀부; 및 상기 플랜지부의 상기 엔드블록과 마주보는 일면의 반대측 타면에 마련되되, 상기 제2 냉각수 유로를 따라 유동하는 상기 냉각수를 상기 엔드블록 방향으로 안내하는 냉각수 안내부를 포함할 수 있다.
상기 제1 냉각수 유로의 외주면과 상기 홀부의 내주면은 상호 이격되며, 상기 홀부는 상기 제2 냉각수 유로를 따라 이동되는 상기 냉각수가 상기 엔드블록 방향으로 이동되도록 안내하는 유로를 형성할 수 있다.
상기 냉각수 안내부는, 상기 플랜지부의 외주면에서 상기 홀부까지 연장되어 길게 형성된 적어도 하나 이상의 홈부를 포함할 수 있다.
상기 홈부는, 양끝단부를 잇는 가상선이 일끝단부가 위치한 상기 플랜지부의 외주면 접선에 대해 예각을 이루도록 경사지게 형성될 수 있다.
상기 홈부는, 일끝단부가 위치한 상기 플랜지부의 외주면 접선에 대해 상기 홀부의 내주면에 위치하는 타끝단부의 연장선이 둔각을 이루도록 경사지게 형성될 수 있다.
상기 홈부는 원호 형상을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다.
상기 냉각수 안내부는, 상기 냉각수가 상기 홈부에서 이탈되는 것을 방지하도록 상기 홈부를 따라 마련된 막음벽을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각수 안내유닛은, 상기 홈부의 타끝단부에서 상기 홀부의 중심방향으로 연장된 돌기부를 더 포함하며, 상기 홈부는 상기 돌기부에 연장되게 형성될 수 있다.
상기 냉각수 안내부는, 상기 플랜지부의 외주면에서 상기 홀부까지 연장되어 길게 설치된 적어도 하나 이상의 리브를 포함할 수 있다.
상기 리브는, 양끝단부를 잇는 가상선이 일끝단부가 위치한 상기 플랜지부의 외주면 접선에 대해 예각을 이루도록 경사지게 형성될 수 있다.
상기 리브는, 일끝단부가 위치한 상기 플랜지부의 외주면 접선에 대해 상기 홀부의 내주면에 위치하는 타끝단부의 연장선이 둔각을 이루도록 경사지게 형성될 수 있다.
상기 리브는 원호 형상을 갖는 곡면으로 형성될 수 있다.
상기 냉각수 안내부는, 상기 냉각수가 상기 리브에서 이탈되는 것을 방지하도록 상기 리브를 따라 마련된 막음벽을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각수 안내유닛은, 상기 리브의 타끝단부에서 상기 홀부의 중심방향으로 연장된 돌기부를 더 포함할 수 있다.
상기 플랜지부는, 알루미늄과 스테인레스 스틸 등의 금속 및 테프론과 아세탈 등의 수지류 중 어느 하나로 제조될 수 있다.
상기 엔드블록은, 상기 제1 냉각수 유로와 연통되되, 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 유입로; 및 상기 제2 냉각수 유로와 연통되되, 상기 제2 냉각수 유로로부터 유입된 상기 냉각수를 배출하는 냉각수 배출로를 포함할 수 있다.
상기 회전형 캐소드는, 상기 캐소드 백킹튜브의 내부에 마련되어 자기장을 발생시키는 마그네트론; 상기 캐소드 백킹튜브의 일단부에 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 캐소드 회전축; 및 상기 캐소드 회전축에 연결되되, 상기 캐소드 회전축과 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 회전동력을 제공하는 회전동력 제공부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 회전형 캐소드 내부에 냉각수 안내유닛을 마련하여 냉각수가 엔드블록 방향으로 용이하게 유동될 수 있게 함으로써, 회전형 캐소드를 유지보수함에 있어 타겟의 교체시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 2는 도 1의 A-A단면을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 B부분을 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 안내유닛을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 C-C에서 바라본 홈부에 L자형 막음벽이 마련된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4의 C-C에서 바라본 홈부에 T자형 막음벽이 마련된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 8은 도 7의 D-D단면을 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8의 E부분을 나타내는 확대 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 안내유닛을 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 10의 F-F에서 바라본 리브에 L자형 막음벽이 마련된 상태를 나타내는 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하에서 설명될 기판이란, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 평면 디스플레이용 기판이거나 태양전지용 기판, 혹은 반도체 웨이퍼 기판일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이고, 도 2는 도 1의 A-A단면을 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2의 B부분을 나타내는 확대 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 안내유닛을 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 C-C에서 바라본 홈부에 L자형 막음벽이 마련된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 4의 C-C에서 바라본 홈부에 T자형 막음벽이 마련된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 기판(10)에 대한 증착공간을 형성하는 챔버(100)와, 기판(10)을 이송 가능하게 지지하는 기판 이송 지지부(200)와, 챔버(100) 내부에 마련되되 기판(10)을 향하여 증착물질을 제공하는 회전형 캐소드(300)와, 회전형 캐소드(300)의 일측에 마련되되 회전형 캐소드(300)에 파워를 공급하는 파워 공급부(410)와, 회전형 캐소드(300)와 파워 공급부(410) 사이에 마련되되 회전형 캐소드(300)와 파워 공급부(410)를 전기적으로 연결하는 전기 연결부(430)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 챔버(100)는 기판(10)에 대한 증착공간을 형성하는 부분으로서, 증착 공정 시에 그 내부는 밀폐되고 진공 상태를 유지한다. 이를 위해, 챔버(100)의 하부 영역에는 게이트 밸브(110)가 마련되고, 게이트 밸브(110) 영역에는 진공 펌프(120)가 마련된다.
게이트 밸브(110)가 개방된 상태에서 진공 펌프(120)로부터 진공압이 발생되면 챔버(100)(100)의 내부는 고진공 상태를 유지할 수 있다.
챔버(100)의 일측에는 챔버(100)의 내부로 기판(10)이 인입되는 기판 유입구(130)가 형성되고, 챔버(100)의 타측에는 챔버(100)로부터의 기판(10)이 인출되는 기판 배출구(140)가 형성된다. 기판 유입구(130)와 기판 배출구(140)에도 별도의 게이트 밸브(미도시)가 마련될 수 있다.
챔버(100)의 상부 영역에는 타겟(310)과 캐소드 백킹튜브(320)가 마련된 회전형 캐소드(300) 영역을 외부에서 둘러싸는 형태로 챔버(100)와 결합되는 커버(150)가 마련된다.
본 실시예의 경우, 챔버(100) 내에 두 개의 회전형 캐소드(300)가 마련되어 있으나, 이에 한정되지 않고 회전형 캐소드(300)는 하나 또는 세개 이상 마련될 수도 있다. 이때, 커버(150)는 회전형 캐소드(300)가 위치된 두 군데의 영역에서 챔버(100)의 상부로 솟은 형태를 취한다. 이 경우, 커버(150)들은 리드(lid,160)에 의해 기밀되게 연결된다.
기판 이송 지지부(200)는 챔버(100) 내의 중앙 영역에 배치되어 기판(10)을 지지함과 동시에 기판 유입구(130)로 인입된 기판(10)을 기판 배출구(140)로 이송하는 역할을 한다.
기판 이송 지지부(200)는 롤러로 적용될 수 있는데, 통상 챔버(100)의 내부가 고온 상태를 유지한다는 점을 감안할 때 기판 이송 지지부(200)는 내열성 및 내구성이 우수한 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
기판 이송 지지부(200)의 하부 영역에는 기판 이송 지지부(200) 상에 놓인 기판(10)의 증착면을 가열하는 히터(210)가 마련된다. 히터(210)는 타겟(310)으로부터 제공되는 증착 물질이 기판(10)에 잘 증착될 수 있도록 기판(10)을 수백도 이상으로 가열하는 역할을 한다. 이러한 히터(210)는 기판(10)의 전면을 골고루, 또한 급속으로 가열할 수 있도록 기판(10)의 사이즈와 유사하거나 그보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.
회전형 캐소드(300)는 챔버(100)의 상부 영역에 마련되며, 특히 회전형 캐소드(300)에 구비된 타겟(310)은 기판 이송 지지부(200) 상에서 증착위치에 놓인 기판(10)을 향하여 증착물질을 제공하는 스퍼터 소스(sputter source)의 역할을 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 회전형 캐소드(300)는, 기판(10)을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟(310)과, 타겟(310)이 외주면에 마련된 캐소드 백킹튜브(320)와, 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에 마련되어 자기장을 발생시키는 마그네트론(330)과, 캐소드 백킹튜브(320)의 일단부에 연결되되 캐소드 백킹튜브(320)를 회전시키는 캐소드 회전축(340)과, 캐소드 백킹튜브(320)와 캐소드 회전축(340) 사이에 마련되되 캐소드 백킹튜브(320)와 캐소드 회전축(340)을 결합시키는 결합부재(350)와, 캐소드 회전축(340)에 연결되되 캐소드 회전축(340)과 캐소드 백킹 튜브(320)를 회전시키는 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부(360)와, 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에 마련되되 냉각수를 순환시켜 타겟(310)과의 간접접촉을 통해 타겟(310)을 냉각시키는 타겟 냉각부(350)와, 캐소드 백킹튜브(320)의 일단부에 연결되되 타겟 냉각부(350)와 연통되어 냉각수를 타겟 냉각부(350)에 공급함과 동시에 타겟 냉각부(350)로부터 배출되는 냉각수가 유입되는 엔드블록(370)과, 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에 마련되되 냉각수를 타겟 냉각부(350)에서 엔드블록(370) 방향으로 안내하는 냉각수 안내유닛(380)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 증착 공정 중에 발생되는 열로 인하여 타겟(310)이 용융되거나 타겟(310) 표면의 불균일성이 증가되어 박막 균일도가 저하되는 것을 방지하도록, 타겟 냉각부(350)를 이용하여 타겟(310)을 냉각시킨다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에 냉각수 안내유닛(380)을 마련하여 캐소드 백킹튜브(320) 내부에서 순환하는 냉각수가 엔드블록(370) 방향으로 용이하게 유동될 수 있도록 한다.
따라서, 회전형 캐소드(300)를 유지보수함에 있어 캐소드 백킹튜브(320) 내에 잔존하는 냉각수를 배출하기 위해 공기를 불어넣는 경우에, 냉각수가 냉각수 안내유닛(380)에 의해 엔드블록(370) 방향으로 쉽게 배출되어 챔버(100) 내부 및 생산라인 등의 오염과 전기 누전 등의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 회전형 캐소드(300)를 유지보수함에 있어 잔존하는 냉각수 제거에 따른 작업시간을 단축함과 아울러 스퍼터 장치를 재가동함에 걸리는 시간을 단축할 수 있어 전체적으로 생산성을 향상시킬 수 있다.
통상적으로 타겟(310)과 마그네트론(330) 영역이 음극(cathode)을 형성하고 기판(10) 영역이 양극(anode)을 형성한다.
본 실시예에서 타겟(310)은 챔버(100) 내부에 마련된 회전형 캐소드(300)에 마련되므로 회전형 캐소드(300)도 음극을 형성하고, 회전형 캐소드(300)와 타겟(310) 그리고 마그네트론(330) 영역 모두 음극(cathode)이 형성되면 타겟(310)은 하부 영역의 기판(10)을 향해 증착 물질을 제공한다.
본 실시예에서 타겟(310)은 높은 증착률을 갖도록 저용융점 타겟(예를 들어, 인듐, 은 등)으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 타겟(310)은 후술할 원통형의 캐소드 백킹튜브(320)의 외주면을 감싸도록 형성된다. 이때, 타겟(310)은 캐소드 백킹튜브(320)의 원통형 형상에 대응되도록 캐소드 백킹튜브(320)의 외주면에 원통형으로 형성된다.
마그네트론(330)은 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에 마련되어 자기장을 발생시킨다. 타겟(310)이 캐소드 백킹튜브(320)의 외주면에 마련되는 반면 마그네트론(330)은 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에 마련되어 기판(10)과의 사이에 증착을 위한 자기장을 발생시킨다.
캐소드 백킹튜브(320)는 마그네트론(330)을 둘러싸며 내부에 충분한 공간이 형성될 정도의 크기를 갖는 원통형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 형성될 수 있다.
캐소드 백킹튜브(320)를 회전시키는 캐소드 회전축(340)은, 캐소드 백킹튜브(320)의 일단부와 연결되기 위해 캐소드 백킹 튜브(320)에 대응되는 형태인 원통형으로 형성된다.
그리고, 캐소드 백킹튜브(320)와 캐소드 회전축(340) 사이에는 결합부재(350)가 더 마련되는데, 결합부재(350)는 캐소드 백킹튜브(320)와 캐소드 회전축(340)을 결합시킨다.
캐소드 백킹튜브(320)와 결합부재(350)에 의해 연결된 캐소드 회전축(340)의 일단부만 챔버(100) 내부에 수용되고, 챔버(100) 내부에 수용되지 않은 캐소드 회전축(340)의 타단부는 별도로 마련된 후술할 엔드블록(370) 내부에 수용되어 챔버(100) 외부에 배치될 수 있으나, 캐소드 회전축(340) 전체가 챔버(100) 내부에 수용될 수도 있다.
엔드블록(370)에 수용되는 캐소드 회전축(340)의 일측에는 캐소드 회전축(340)과 캐소드 백킹튜브(320)에 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부(360)가 마련된다. 그리고, 회전동력 제공부(360)는 엔드블록(370)에 수용된 캐소드 회전축(340)의 일측에 연결된다.
그리고, 마그네트론(330), 캐소드 백킹튜브(320) 및 타겟(310)이 음극(cathode)을 형성하도록 캐소드 회전축(340)의 일측에 파워 공급부(410)가 마련된다. 이와 같이, 파워 공급부(410)도 회전동력 제공부(360)와 마찬가지로 엔드블록(370)에 수용되는 캐소드 회전축(340)의 일측에 마련된다.
그리고, 캐소드 백킹튜브(320) 및 타겟(310)이 파워 공급부(410)로부터 공급받은 파워에 의해서 음극(cathode)을 형성하면서 고주파수의 파워 공급으로 인해 고온이 되는 것을 방지하도록, 후술할 타겟 냉각부(350)가 마련된다.
또한, 회전형 캐소드(300)와 파워 공급부(410) 사이에는 회전형 캐소드(300)와 파워 공급부(410)를 전기적으로 연결시킬 수 있는 전기 연결부(430)가 마련된다.
전기 연결부(430)는 캐소드 회전축(340)의 회전 시 파워 공급부(410)와 회전되는 캐소드 회전축(340) 사이에서 전기적 아킹이나 노이즈가 발생되는 것을 방지하며 파워를 전달하기 위해 파워 전달용 비고체 물질을 포함한다.
특히, 파워 공급부(410)에서 공급되는 파워는 고주파수를 갖는 RF나 DC 전원이 사용되기 때문에 캐소드 회전축(340)의 회전에도 전기적 아킹이나 노이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있는 비고체 물질이 사용되고, 파워 전달용 비고체 물질은 전기 전도성이 높은 액체를 사용하는데, 본 실시예에서 파워 전달용 비고체 물질은 수은을 사용할 수 있다.
그리고, 엔드블록(370)은 캐소드 백킹튜브(320)의 일단부에 연결되어 캐소드 백킹튜브(320)를 지지하는 역할을 하며, 또한, 후술할 타겟 냉각부(350)와 연통되어 냉각수를 타겟 냉각부(350)에 공급함과 동시에 타겟 냉각부(350)로부터 배출되는 냉각수를 외부로 배출하는 역할을 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 타겟 냉각부(350)는, 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에 마련되되 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에서 냉각수를 순환시켜 캐소드 백킹튜브(320)을 냉각하고 타겟(310)과의 간접접촉을 통해 타겟(310)을 순차로 냉각하여 타겟(310)이 용융되거나 타겟(310) 표면의 불균일성이 증가되어 박막 균일도가 저하되는 것을 방지하는 역할을 한다.
타겟 냉각부(350)는 캐소드 백킹튜브(320)의 중심부에 캐소드 백킹튜브(320)의 길이방향을 따라 마련된 제1 냉각수 유로(351)와, 제1 냉각수 유로(351)와 연통되되 캐소드 백킹튜브(320)의 길이방향을 따라 캐소드 백킹튜브(320)의 내주면에 인접하게 마련된 제2 냉각수 유로(353)를 포함한다.
제1 냉각수 유로(351) 및 제2 냉각수 유로(353)는 캐소드 백킹튜브(320)의 길이방향을 따라 길게 배치되며, 냉각수가 이동될 수 있는 유로를 형성한다.
그리고, 제2 냉각수 유로(353)는 캐소드 백킹튜브(320)와의 상호 열교환을 통해 캐소드 백킹튜브(320) 및 타겟(310)에 대한 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 캐소드 백킹튜브(320)의 내주면에 직접접촉하게 배치할 수도 있다.
제1 냉각수 유로(351) 및 제2 냉각수 유로(353)를 따라 이동되는 냉각수는 이동거리가 증가함에 따라 캐소드 백킹튜브(320)에서 발생된 열에 의해 그 온도가 상승하게 되므로 냉각효율이 저하된다. 따라서, 캐소드 백킹튜브(320)에 대한 냉각효과를 증대시키기 위해 제1 냉각수 유로(351)와 제2 냉각수 유로(353)는 상호 반대방향으로 유동될 수 있도록 냉각수의 유입 및 배출 방향을 달리한다.
즉, 도 2에서 도시한 바와 같이, 제1 냉각수 유로(351)를 따라 냉각수가 좌측방향으로 이동하는 경우에, 제2 냉각수 유로(353)에서는 냉각수가 우측방향으로 이동한다. 도 2에서는 제1 냉각수 유로(351) 및 제2 냉각수 유로(353)가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 2개 이상의 복수의 냉각유로가 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에 배치될 수 있다.
캐소드 백킹튜브(320)의 길이방향을 따라 전체적으로 냉각하기 위하여, 특히, 제1 냉각수 유로(351) 및 제2 냉각수 유로(353)는 캐소드 백킹튜브(320)의 일단부 측에 연결된 엔드블록(370)과 연통되게 형성한다.
따라서, 엔드블록(370)에는 제1 냉각수 유로(351)와 연통되되 제1 냉각수 유로(351)에 냉각수를 공급하는 냉각수 유입로(371)와, 제2 냉각수 유로(353)와 연통되되 제2 냉각수 유로(353)로부터 유입된 냉각수를 배출하는 냉각수 배출로(373)가 마련된다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 냉각수 안내유닛(380)은 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에 마련되어 타겟 냉각부(350), 특히 제2 냉각수 유로(353)를 따라 유동하는 냉각수를 엔드블록(370) 방향으로 안내하는 역할을 한다.
냉각수 안내유닛(380)은, 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에 마련되는 플랜지부(381)와, 플랜지부(381)의 중심부에 마련되되 플랜지부(381)가 제1 냉각수 유로(351)의 외주면에 삽입가능하게 하는 홀부(383)와, 플랜지부(381)의 엔드블록(370)과 마주보는 일면의 반대측 타면에 마련되되 제2 냉각수 유로(353)를 따라 유동하는 냉각수를 엔드블록(370) 방향으로 안내하는 냉각수 안내부(385)를 포함한다.
도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 플랜지부(381)는 엔드블록(370)에 인접하게 캐소드 백킹튜브(320) 내부에 삽입 설치되며, 캐소드 백킹튜브(320) 내부에 고정된다. 도 2 및 도 3에서와는 달리, 플랜지부(381)는 엔드블록(370)이 위치하는 캐소드 백킹튜브(320)의 반대편 측 끝단부 내부에 삽입 설치될 수 있다.
플랜지부(381)는 원통형 캐소드 백킹튜브(320) 형상에 대응하여 원판형상으로 형성된다.
통상적으로 캐소드 백킹튜브(320)는 스텐레스 스틸, TI, Cu 등의 재질로 제조되므로, 플랜지부(381)는 캐소드 백킹튜브(320)를 손상시키지 않도록 알루미늄과 스테인레스 스틸 등의 금속 및 테프론과 아세탈 등의 수지류 중 어느 하나로 제조한다.
그리고, 플랜지부(381)의 중심부에는 홀부(383)가 마련되며, 제1 냉각수 유로(351)의 외주면이 홀부(383)에 삽입된다. 한편, 제2 냉각수 유로(353)를 따라 이동되는 냉각수가 엔드블록(370) 방향으로 이동되도록 안내하는 유로를 형성하도록 홀부(383)의 내주면은 제1 냉각수 유로(351)의 외주면과 상호 이격된다.
냉각수 안내부(385)는, 제2 냉각수 유로(353)를 따라 냉각수가 유입되는 방향에 대향되는 플랜지부(381)의 일면에 마련된 적어도 하나 이상의 홈부(386)와, 냉각수가 홈부(386)에서 이탈되는 것을 방지하도록 홈부(386)를 따라 마련된 막음벽(389)을 포함한다.
홈부(386)는 플랜지부(381)의 외주면에서 플랜지부(381)의 중심부에 위치한 홀부(383)까지 연장되어 길게 형성된다. 따라서, 도 2 및 도 3에서 도시한 바와 같이, 제2 냉각수 유로(353)를 따라 이동하는 냉각수는 냉각수 안내부(385)의 홈부(386)를 따라 이동되며, 플랜지부(381)의 중심부에 위치한 홀부(383)를 통해 엔드블록(370) 방향으로 이동한다.
한편, 플랜지부(381)가 엔드블록(370)이 위치한 캐소드 백킹블록(320)의 반대측 내부에 마련된 경우, 도 2 및 도 3에서와 달리, 냉각수의 방향이 반대로 이동하고 제2 냉각수 유로(353)를 따라 이동하는 냉각수는 냉각수 안내부(385)의 홈부(386)를 따라 제1 냉각수 유로(351)방향 한 후, 엔드블록(370) 방향으로 이동한다.
도 4를 참조하면, 홈부(386)를 따라 이동하는 냉각수의 흐름을 원활하게 하기 위하여 홈부(386)는 원호 형상을 갖는 곡면으로 형성된다.
또한, 홈부(386)는 양끝단부를 잇는 가상선(393)이 일끝단부가 위치한 플랜지부(381)의 외주면 접선(391)에 대해 예각(Θ1)을 이루도록 경사지게 형성된다. 즉, 홈부(386)는 플랜지부(381)의 일면에 나선모양의 곡면 형상, C자형 곡면을 갖는다. 한편, 홈부(386)의 곡면은 도 4에서와 달리, L자형, S자형으로 형성할 수도 있다.
이는, 특히 회전형 캐소드(300)를 분해 조립하는 과정에서 회전형 캐소드(300), 특히 캐소드 백킹튜브(320)의 내부에 잔존하는 냉각수를 제거하기 위하여 공기를 불어넣는 경우에, 캐소드 백킹튜브(320) 내부에 잔존하는 냉각수가 제2 냉각수 유로(353) 및 냉각수 안내부(385)의 홈부(386)를 따라 엔드블록(370) 방향 또는 제1 냉각수 유로(351)를 거친 후 엔드블록(370) 방향으로 이동되어 외부로 배출되는 것을 용이하게 하기 위함이다.
그리고, 홈부(386)는 일끝단부가 위치한 플랜지부(381)의 외주면 접선(391)에 대해 홀부(383)의 내주면에 위치하는 타끝단부의 연장선(395)이 둔각(Θ2)을 이루도록 경사지게 형성된다.
이는, 곡면인 홈부(386)를 따라 이동되는 냉각수가 홀부(383)의 내부에서 엔드블록(370) 방향 또는 제1 냉각수 유로(351)를 거친 후 엔드블록(370) 방향으로 이동하면서 나선모양의 와류를 형성하는 것을 감소시키기 위함이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 막음벽(389)은 홈부(386)를 따라 이동하는 냉각수가 홈부(386)에서 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다.
막음벽(389)은 홈부(386)의 개구부측에 마련되어, 홈부(386)를 따라 이동하는 냉각수가 플랜지부(381)의 측부로 흘러내리는 것을 방지하도록 상부로 돌출되게 형성된 도 5에서와 같은 L자형, 도 6에서와 같은 T자형으로 형성한다.
따라서, 냉각수는 막음벽(389)에 의해 홈부(386)를 따라 이동되며, 캐소드 백킹튜브(320)와 함께 플랜지부(381)가 회전하는 경우 냉각수가 플랜지부(381)의 측부로 흘러내리는 것을 방지한다.
한편, 도 4를 참조하면, 냉각수 안내유닛(380)은 홀부(383)의 내주면에 위치한 홈부(386)의 끝단부에서 홀부(383)의 중심방향으로 연장된 돌기부(387)를 더 포함한다. 그리고, 홈부(386)는 돌기부(387)에 연장되게 형성된다. 이는, 홈부(386)를 따라 이동하는 냉각수가 홀부(383)의 내주면 이상의 높이에서 배출되도록 하기 위함이다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치를 개략적으로 나타내는 구조도이고, 도 8은 도 7의 D-D단면을 나타내는 단면도이고, 도 9는 도 8의 E부분을 나타내는 확대 단면도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 안내유닛을 나타내는 사시도이고, 도 11은 도 10의 F-F에서 바라본 리브에 L자형 막음벽이 마련된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 기판(10a)에 대한 증착공간을 형성하는 챔버(100a)와, 기판(10a)을 이송 가능하게 지지하는 기판 이송 지지부(200a)와, 챔버(100a) 내부에 마련되되 기판(10a)을 향하여 증착물질을 제공하는 회전형 캐소드(300a)와, 회전형 캐소드(300a)의 일측에 마련되되 회전형 캐소드(300a)에 파워를 공급하는 파워 공급부(410a)와, 회전형 캐소드(300a)와 파워 공급부(410a) 사이에 마련되되 회전형 캐소드(300a)와 파워 공급부(410a)를 전기적으로 연결하는 전기 연결부(430a)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 챔버(100a), 기판 이송 지지부(200a), 파워 공급부(410a) 및 전기 연결부(430a)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버(100), 기판 이송 지지부(200), 파워 공급부(410) 및 전기 연결부(430)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 도 7 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전형 캐소드(300a)는, 기판(10a)을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟(310a)과, 타겟(310a)이 외주면에 마련된 캐소드 백킹튜브(320a)와, 캐소드 백킹튜브(320a)의 내부에 마련되어 자기장을 발생시키는 마그네트론(330a)과, 캐소드 백킹튜브(320a)의 일단부에 연결되되 캐소드 백킹튜브(320a)를 회전시키는 캐소드 회전축(340a)과, 캐소드 백킹튜브(320a)와 캐소드 회전축(340a) 사이에 마련되되 캐소드 백킹튜브(320a)와 캐소드 회전축(340a)을 결합시키는 결합부재(350a)와, 캐소드 회전축(340a)에 연결되되 캐소드 회전축(340a)과 캐소드 백킹 튜브(320)를 회전시키는 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부(360a)와, 캐소드 백킹튜브(320a)의 내부에 마련되되 냉각수를 순환시켜 타겟(310a)과의 간접접촉을 통해 타겟(310a)을 냉각시키는 타겟 냉각부(350a)와, 캐소드 백킹튜브(320a)의 일단부에 연결되되 타겟 냉각부(350a)와 연통되어 냉각수를 타겟 냉각부(350a)에 공급함과 동시에 타겟 냉각부(350a)로부터 배출되는 냉각수가 유입되는 엔드블록(370a)과, 캐소드 백킹튜브(320a)의 내부에 마련되되 냉각수를 타겟 냉각부(350a)에서 엔드블록(370a) 방향으로 안내하는 냉각수 안내유닛(380a)을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 타겟(310a), 캐소드 백킹튜브(320a), 마그네트론(330a), 캐소드 회전축(340a), 결합부재(350a), 회전동력 제공부(360a), 타겟 냉각부(350a) 및 엔드블록(370a)은, 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟(310), 캐소드 백킹튜브(320), 마그네트론(330), 캐소드 회전축(340), 결합부재(350), 회전동력 제공부(360), 타겟 냉각부(350) 및 엔드블록(370)과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하고, 이하에서는 차이점인 냉각수 안내유닛(380a)에 대하여 설명하기로 한다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 냉각수 안내유닛(380a)은 캐소드 백킹튜브(320a)의 내부에 마련되어 타겟 냉각부(350a), 특히 제2 냉각수 유로(353a)를 따라 유동하는 냉각수를 엔드블록(370a) 방향으로 안내하는 역할을 한다.
냉각수 안내유닛(380a)은, 캐소드 백킹튜브(320a)의 내부에 마련되는 플랜지부(381a)와, 플랜지부(381a)의 중심부에 마련되되 플랜지부(381a)가 제1 냉각수 유로(351a)의 외주면에 삽입가능하게 하는 홀부(383a)와, 플랜지부(381a)의 엔드블록(370a)과 마주보는 일면의 반대측 타면에 마련되되 제2 냉각수 유로(353a)를 따라 유동하는 냉각수를 엔드블록(370a) 방향으로 안내하는 냉각수 안내부(385a)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 플랜지부(381a) 및 홀부(383a)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜지부(381) 및 홀부(383)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하고 이하에서는 그 차이점인 냉각수 안내부(385a)에 대하여 설명하기로 한다.
냉각수 안내부(385a)는, 제2 냉각수 유로(353a)를 따라 냉각수가 유입되는 방향에 대향되는 플랜지부(381a)의 일면, 즉 플랜지부(381a)의 엔드블록(370a)과 마주보는 면과 반대측 면에 돌출되게 설치된 적어도 하나 이상의 리브(386a)와, 냉각수가 리브(386a)에서 이탈되는 것을 방지하도록 리브(386a)를 따라 마련된 막음벽(389a)을 포함한다.
리브(386a)는 플랜지부(381a)의 외주면에서 플랜지부(381a)의 중심부에 위치한 홀부(383a)까지 연장되어 길게 형성된다. 따라서, 제2 냉각수 유로(353a)를 따라 이동하는 냉각수는 냉각수 안내부(385a)의 리브(386a)를 따라 이동되며, 플랜지부(381a)의 중심부에 위치한 홀부(383a)를 통해 엔드블록(370a) 또는 제1 냉각수 유로(351a)를 거친 후 엔드블록(370a) 방향으로 이동한다.
도 10을 참조하면, 리브(386a)를 따라 이동하는 냉각수의 흐름을 원활하게 하기 위하여 리브(386a)는 원호 형상을 갖는 곡면으로 형성된다.
또한, 리브(386a)는 양끝단부를 잇는 가상선(393a)이 일끝단부가 위치한 플랜지부(381a)의 외주면 접선(391a)에 대해 예각(Θ1)을 이루도록 경사지게 형성된다. 즉, 리브(386a)는 플랜지부(381a)의 일면에 나선모양의 곡면 형상, C자형 곡면을 갖는다. 한편, 리브(386a)의 곡면은 도 8에서와 달리, L자형, S자형으로 형성할 수도 있다.
이는, 특히 회전형 캐소드(300a)를 분해 조립하는 과정에서 회전형 캐소드(300a), 특히 캐소드 백킹튜브(320a)의 내부에 잔존하는 냉각수를 제거하기 위하여 공기를 불어넣는 경우에, 캐소드 백킹튜브(320a) 내부에 잔존하는 냉각수가 제2 냉각수 유로(353a) 및 냉각수 안내부(385a)의 리브(386a)를 따라 엔드블록(370a) 또는 제1 냉각수 유로(351a)를 거친 후 엔드블록(370a) 방향으로 이동되어 외부로 배출되는 것을 용이하게 하기 위함이다.
그리고, 리브(386a)는 일끝단부가 위치한 플랜지부(381a)의 외주면 접선(391a)에 대해 홀부(383a)의 내주면에 위치하는 타끝단부의 연장선(395a)이 둔각(Θ2)을 이루도록 경사지게 형성된다.
이는, 곡면인 리브(386a)를 따라 이동되는 냉각수가 홀부(383a)의 내부에서 엔드블록(370a) 방향 또는 제1 냉각수 유로(351a)를 거친 후 엔드블록(370a) 방향으로 이동하면서 나선모양의 와류를 형성하는 것을 감소시키기 위함이다.
한편, 냉각수 안내유닛(380a)은 홀부(383a)의 내주면에 위치한 리브(386a)의 끝단부에서 홀부(383a)의 중심방향으로 연장된 돌기부(387a)를 더 포함한다. 즉, 리브(386a)가 홀부(383a)의 중심부 방향으로 연장되게 설치된다. 이는, 리브(386a)를 따라 이동하는 냉각수가 홀부(383a)의 내주면 이상의 높이에서 배출되도록 하기 위함이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 막음벽(389a)은 리브(386a)를 따라 이동하는 냉각수가 리브(386a)에서 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다.
막음벽(389a)은 리브(386)의 플랜지부(381a)와 접하는 위치의 반대편 끝단부에 마련되며, 리브(386a)를 따라 이동하는 냉각수가 플랜지부(381a)의 측부로 흘러내리는 것을 방지하도록 상부로 돌출되게 형성된 도 11에서와 같은 L자형으로 형성한다.
따라서, 냉각수는 막음벽(389a)에 의해 리브(386a)를 따라 이동되며, 캐소드 백킹튜브(320a)와 함께 플랜지부(381a)가 회전하는 경우 냉각수가 플랜지부(381)의 측부로 흘러내리는 것을 방지한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 스퍼터 장치에서 타겟을 교체하기 전에 캐소드 백킹튜브의 내부에 잔존하는 냉각수를 제거하는 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 스퍼터 장치를 이용하여 기판(10,10a)에 박막 증착시, 하전입자의 높은 에너지로 인하여 플라즈마가 직접 맞닺는 타겟(310,310a)에서 고온의 열이 발생한다. 따라서, 타겟(310,310a)이 용융되거나 타겟(310,310a) 표면의 불균일성이 증가되어 박막 균일도가 저하되는 것을 방지하기 위하여 타겟 냉각부(350,350a)를 이용하여 냉각한다.
본 실시예에서 타겟 냉각부(350,350a)는 엔드블록(370,370a)의 냉각수 유입로(371,371a)와 연통되되 캐소드 백킹튜브(320,320a)의 중심부에 마련된 제1 냉각수 유로(351,351a)와, 제1 냉각수 유로(351,351a)와 연통되되 캐소드 백킹튜브(320,320a)의 길이방향을 따라 캐소드 백킹튜브(320,320a)의 내주면에 인접하게 마련된 제2 냉각수 유로(353,353a)를 포함한다.
타겟 냉각부(350,350a)는, 제1 냉각수 유로(351,351a)를 통해 유입된 냉각수가 제2 냉각수 유로(353,353a)를 따라 이동하면서 캐소드 백킹튜브(320,320a) 및 타겟(310,310a)을 순차로 냉각한다.
전술한 바와 같이 스퍼터 장치를 이용하여 증착공정을 수행한 후 타겟(310,310a)을 교체한다. 이때, 회전형 캐소드(300,300a) 내부에 잔존하는 냉각수를 불완전하게 제거하면, 냉각수에 의해 챔버(100,100a) 내부 및 기타 생산라인 등이 오염되거나, 전기누전 등이 발생할 수 있다.
따라서, 회전형 캐소드(300,300a) 내부에 잔존하는 냉각수를 제거하기 위하여 제1 냉각수 유로(351,351a)에 공기를 불어넣어 제2 냉각수 유로(353,353a)를 통해 회전형 캐소드(300,300a) 내부에 잔존하는 냉각수를 제거하거나, 제2 냉각수 유로(353,353a)에 공기를 불어넣어 제1 냉각수 유로(351,351a)를 통해 회전형 캐소드 내부(300,300a)에 잔존하는 냉각수를 제거한다.
그러나, 캐소드 백킹튜브(320,320a)와 엔드블록(370,370a) 또는 제1 냉각수 유로(351,351a) 중심부 간의 높이차로 인해, 제2 냉각수 유로(353,353a)를 따라 이동하는 냉각수는 공기압에도 불구하고 엔드블록(370,370a) 방향 또는 제1 냉각수 유로(351,351a)를 거친 후 엔드블록(370,370a) 방향으로 이동하지 못하는 경우가 빈번하게 발생된다.
따라서, 본 실시예는 캐소드 백킹튜브(320,320a) 내부에 냉각수의 유동을 안내하는 냉각수 안내유닛(380,380a)을 마련하여, 제2 냉각수 유로(353,353a)를 따라 이동하는 냉각수가 엔드블록(370,370a) 방향 또는 제1 냉각수 유로(351,351a)를 거친 후 엔드블록(370,370a) 방향으로 이동될 수 있도록 한다.
도 4 및 도 10을 참조하면, 냉각수 안내유닛(380,380a)은, 캐소드 백킹튜브(320,320a)의 내부에 마련된 플랜지부(381,381a)와, 플랜지부(381,381a)의 중심부에 마련된 홀부(383,383a)와, 플랜지부(381,381a)의 냉각수 이동방향에 대향되는 면에 마련된 냉각수 안내부(385,385a)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각수 안내부(385)는 플랜지부(381)의 일면에 곡면형상으로 경사지게 형성된 홈부(386)를 포함하며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각수 안내부(385a)는 플랜지부(381a)의 일면에 곡면형상으로 경사지게 설치된 리브(386a)를 포함한다.
따라서, 제2 냉각수 유로(353,353a)를 따라 이동하는 냉각수는 공기압에 의해 냉각수 안내부(385,385a)의 홈부(386) 또는 리브(386a)를 따라 플랜지부(381,381a)의 중심부에 마련된 홀부(383,383a)를 거쳐 엔드블록(370,370a) 방향 또는 제1 냉각수 유로(351,351a)를 거친 후 엔드블록(370,370a) 방향으로 원활하게 이동된 후 외부로 배출된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 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 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100,100a: 챔버 300,300a: 회전형 캐소드
310,310a: 타겟 320,320a: 캐소드 백킹튜브
350,350a: 타겟 냉각부 370,370a: 엔드블록
380,380a: 냉각수 안내유닛 381,381a: 플랜지부
383,383a: 홀부 385,385a: 냉각수 안내부
386: 홈부 386a: 리브
387,387a: 돌기부

Claims (19)

  1. 기판에 대한 증착공간을 형성하는 챔버; 및
    상기 챔버 내부에 회전가능하게 마련되되, 상기 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 회전형 캐소드를 포함하며,
    상기 회전형 캐소드는,
    상기 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟;
    상기 타겟이 외주면에 마련되는 캐소드 백킹튜브;
    상기 캐소드 백킹튜브의 내부에 마련되되, 냉각수를 순환시켜 상기 타겟과의 간접접촉을 통해 상기 타겟을 냉각시키는 타겟 냉각부;
    상기 캐소드 백킹튜브의 일단부에 연결되되, 상기 타겟 냉각부와 연통되어 상기 냉각수를 상기 타겟 냉각부에 공급함과 동시에 상기 타겟 냉각부로부터 배출되는 상기 냉각수가 유입되는 엔드블록; 및
    상기 캐소드 백킹튜브의 내부에 마련되되, 상기 냉각수를 상기 타겟 냉각부에서 상기 엔드블록 방향으로 안내하는 냉각수 안내유닛을 포함하는 스퍼터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 냉각부는,
    상기 캐소드 백킹튜브의 중심부에 상기 캐소드 백킹튜브의 길이방향을 따라 마련된 제1 냉각수 유로; 및
    상기 제1 냉각수 유로와 연통되되, 상기 캐소드 백킹튜브의 길이방향을 따라 상기 캐소드 백킹튜브의 내주면에 인접하게 마련된 제2 냉각수 유로를 포함하는 스퍼터 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각수 안내유닛은,
    상기 캐소드 백킹튜브의 내부에 마련되는 플랜지부;
    상기 플랜지부의 중심부에 마련되되, 상기 플랜지부가 상기 제1 냉각수 유로의 외주면에 삽입가능하게 하는 홀부; 및
    상기 플랜지부의 상기 엔드블록과 마주보는 일면의 반대측 타면에 마련되되, 상기 제2 냉각수 유로를 따라 유동하는 상기 냉각수를 상기 엔드블록 방향으로 안내하는 냉각수 안내부를 포함하는 스퍼터 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 냉각수 유로의 외주면과 상기 홀부의 내주면은 상호 이격되며,
    상기 홀부는 상기 제2 냉각수 유로를 따라 이동되는 상기 냉각수가 상기 엔드블록 방향으로 이동되도록 안내하는 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 냉각수 안내부는,
    상기 플랜지부의 외주면에서 상기 홀부까지 연장되어 길게 형성된 적어도 하나 이상의 홈부를 포함하는 스퍼터 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 홈부는, 양끝단부를 잇는 가상선이 일끝단부가 위치한 상기 플랜지부의 외주면 접선에 대해 예각을 이루도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 홈부는, 일끝단부가 위치한 상기 플랜지부의 외주면 접선에 대해 상기 홀부의 내주면에 위치하는 타끝단부의 연장선이 둔각을 이루도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 홈부는 원호 형상을 갖는 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 냉각수 안내부는,
    상기 냉각수가 상기 홈부에서 이탈되는 것을 방지하도록 상기 홈부를 따라 마련된 막음벽을 더 포함하는 스퍼터 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 냉각수 안내유닛은,
    상기 홈부의 타끝단부에서 상기 홀부의 중심방향으로 연장된 돌기부를 더 포함하며,
    상기 홈부는 상기 돌기부에 연장되게 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 냉각수 안내부는,
    상기 플랜지부의 외주면에서 상기 홀부까지 연장되어 길게 설치된 적어도 하나 이상의 리브를 포함하는 스퍼터 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 리브는, 양끝단부를 잇는 가상선이 일끝단부가 위치한 상기 플랜지부의 외주면 접선에 대해 예각을 이루도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 리브는, 일끝단부가 위치한 상기 플랜지부의 외주면 접선에 대해 상기 홀부의 내주면에 위치하는 타끝단부의 연장선이 둔각을 이루도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 리브는 원호 형상을 갖는 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 냉각수 안내부는,
    상기 냉각수가 상기 리브에서 이탈되는 것을 방지하도록 상기 리브를 따라 마련된 막음벽을 더 포함하는 스퍼터 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 냉각수 안내유닛은,
    상기 리브의 타끝단부에서 상기 홀부의 중심방향으로 연장된 돌기부를 더 포함하는 스퍼터 장치.
  17. 제3항에 있어서,
    상기 플랜지부는, 알루미늄과 스테인레스 스틸 등의 금속 및 테프론과 아세탈 등의 수지류 중 어느 하나로 제조된 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 엔드블록은,
    상기 제1 냉각수 유로와 연통되되, 상기 제1 냉각수 유로에 상기 냉각수를 공급하는 냉각수 유입로; 및
    상기 제2 냉각수 유로와 연통되되, 상기 제2 냉각수 유로로부터 유입된 상기 냉각수를 배출하는 냉각수 배출로를 포함하는 스퍼터 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 회전형 캐소드는,
    상기 캐소드 백킹튜브의 내부에 마련되어 자기장을 발생시키는 마그네트론;
    상기 캐소드 백킹튜브의 일단부에 연결되되, 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 캐소드 회전축; 및
    상기 캐소드 회전축에 연결되되, 상기 캐소드 회전축과 상기 캐소드 백킹튜브를 회전시키는 회전동력을 제공하는 회전동력 제공부를 더 포함하는 스퍼터 장치.
KR1020120033940A 2012-04-02 2012-04-02 스퍼터 장치 KR101385589B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120033940A KR101385589B1 (ko) 2012-04-02 2012-04-02 스퍼터 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120033940A KR101385589B1 (ko) 2012-04-02 2012-04-02 스퍼터 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130111783A true KR20130111783A (ko) 2013-10-11
KR101385589B1 KR101385589B1 (ko) 2014-04-29

Family

ID=49633017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120033940A KR101385589B1 (ko) 2012-04-02 2012-04-02 스퍼터 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101385589B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107805790A (zh) * 2017-11-14 2018-03-16 有研亿金新材料有限公司 一种高比表面积的靶材组件及其制造方法
KR20190074934A (ko) * 2017-12-20 2019-06-28 캐논 톡키 가부시키가이샤 스퍼터 장치 및 그 사용 방법
CN111455326A (zh) * 2020-06-11 2020-07-28 中国航发航空科技股份有限公司 一种用于降低靶材冷却时间的真空电弧镀装置
KR102509947B1 (ko) * 2022-07-20 2023-03-14 국형원 아크이온 증착장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10213049A1 (de) * 2002-03-22 2003-10-02 Dieter Wurczinger Drehbare Rohrkatode
KR101209652B1 (ko) * 2010-03-16 2012-12-07 주식회사 에스에프에이 스퍼터 장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107805790A (zh) * 2017-11-14 2018-03-16 有研亿金新材料有限公司 一种高比表面积的靶材组件及其制造方法
KR20190074934A (ko) * 2017-12-20 2019-06-28 캐논 톡키 가부시키가이샤 스퍼터 장치 및 그 사용 방법
CN111455326A (zh) * 2020-06-11 2020-07-28 中国航发航空科技股份有限公司 一种用于降低靶材冷却时间的真空电弧镀装置
KR102509947B1 (ko) * 2022-07-20 2023-03-14 국형원 아크이온 증착장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101385589B1 (ko) 2014-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101209652B1 (ko) 스퍼터 장치
KR100624273B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
CN1904131B (zh) 可控靶冷却
US6641701B1 (en) Cooling system for magnetron sputtering apparatus
KR101385589B1 (ko) 스퍼터 장치
TWI557251B (zh) 用於物理氣相沉積腔室靶材之冷卻環、用於在物理氣相沉積系統中使用之靶材組件以及在物理氣相沉積腔室中處理基板的方法
US8968474B2 (en) Substrate processing apparatus and method of disassembling and assembling the same
US20210351016A1 (en) Shield cooling assembly, reaction chamber and semiconductor processing apparatus
KR101329764B1 (ko) 스퍼터 장치
US6706157B2 (en) Vacuum arc plasma gun deposition system
KR101385590B1 (ko) 스퍼터 장치
KR101288133B1 (ko) 기판 증착 장치
KR101430653B1 (ko) 박막 증착용 인라인 스퍼터 장치
TWI454587B (zh) 濺鍍裝置
KR101341426B1 (ko) 스퍼터 장치
KR101441481B1 (ko) 회전형 캐소드 및 이를 구비한 스퍼터 장치
KR101344220B1 (ko) 스퍼터 장치
KR101329763B1 (ko) 스퍼터 장치
KR101341434B1 (ko) 스퍼터 장치
KR101694197B1 (ko) 스퍼터 장치
KR101795439B1 (ko) 인라인 스퍼터링 시스템
KR101209651B1 (ko) 스퍼터 장치
KR101125557B1 (ko) 스퍼터 장치
KR101988336B1 (ko) 인라인 스퍼터 장치
WO2022268311A1 (en) Cathode assembly, deposition apparatus, and method for deinstalling a cathode assembly

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee