KR20140026100A - 스퍼터 장치 - Google Patents

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Abstract

스퍼터 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치는, 기판에 대한 증착공간을 형성하는 공정챔버; 공정챔버의 내부에 배치되되, 기판에 증착물질을 제공하는 타겟모듈; 및 공정챔버의 내부에 타겟모듈로부터 이격되게 배치되되, 타겟모듈에서 스퍼터링되는 증착물질이 기판을 제외한 공정챔버의 내부에 증착되는 것을 방지하는 증착방지모듈을 포함하며, 증착방지모듈은, 복수의 공극을 구비한 메시(mesh)타입으로 형성되되, 증착물질이 증착되는 증착물질 증착부를 포함한다.

Description

스퍼터 장치{APPARATUS TO SPUTTER}
본 발명은, 스퍼터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 타겟모듈에서 스퍼터링되는 증착물질이 기판을 제외한 공정챔버의 내부에 증착되는 것을 방지하는 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, 기판에 대한 증착공간을 형성하는 공정챔버와, 공정챔버의 내부에서 증착 위치에 놓인 기판을 향하여 증착물질을 제공하는 타겟모듈과, 타겟모듈에 파워를 공급하는 파워공급부를 포함한다.
이때, 타겟모듈에서 스터퍼링되는 증착물질은 기판 뿐만 아니라 공정챔버의 내벽 등에 증착되며, 공정챔버의 내벽 등에 쌓인 증착물질은 타겟모듈을 포함하여 공정챔버 전체를 오염시키는 원인인 파티클이 되며, 이러한 파티클은 기판에 증착된 박막을 오염시키는 악영향을 미치게 되는 문제점이 있다.
따라서, 타겟모듈에서 스퍼터링되는 증착물질이 기판을 제외한 공정챔버의 내부에 증착되는 것을 방지할 수 있는 연구가 필요하다.
[문헌1] 대한민국 공개특허 10-2007-0021919 (가부시키가이샤 알박) 2007.02.23.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 타겟모듈에서 스터터링되는 증착물질이 기판을 제외한 공정챔버의 내부에 증착되는 것을 방지함으로써, 파티클에 의해 기판에 증착된 박막이 오염되는 것을 방지할 수 있는 스퍼터 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 대한 증착공간을 형성하는 공정챔버; 상기 공정챔버의 내부에 배치되되, 상기 기판에 증착물질을 제공하는 타겟모듈; 및 상기 공정챔버의 내부에 상기 타겟모듈로부터 이격되게 배치되되, 상기 타겟모듈에서 스퍼터링되는 상기 증착물질이 상기 기판을 제외한 상기 공정챔버의 내부에 증착되는 것을 방지하는 증착방지모듈을 포함하며, 상기 증착방지모듈은, 복수의 공극을 구비한 메시(mesh)타입으로 형성되되, 상기 증착물질이 증착되는 증착물질 증착부를 포함하는 스퍼터 장치가 제공될 수 있다
상기 증착방지모듈은, 상기 공정챔버의 내부에 상기 타겟모듈로부터 이격되게 배치되되, 상기 증착물질이 상기 타겟모듈에 대향되게 배치된 상기 기판 방향으로 스퍼터링되도록, 상기 기판에 대향되는 위치에 개구부가 형성된 지지 프레임을 더 포함하며, 상기 증착물질 증착부는, 상기 지지 프레임의 상기 타겟모듈에 대향되는 면에 결합될 수 있다.
상기 지지 프레임의 일측부는, 상기 타겟모듈의 측부를 감싸는 제1 서브 프레임; 및 상기 제1 서브 프레임에 착탈가능하게 결합되는 제2 서브 프레임을 포함할 수 있다.
상기 지지 프레임은, 일단부가 내측으로 절곡된 형상을 가지도록, 상기 제1 서브 프레임의 일단부에 상기 제2 서브 프레임이 상기 타겟모듈 방향으로 돌출되게 결합될 수 있다.
상기 증착물질 증착부는, 상기 제1 서브 프레임의 상기 타겟모듈에 대향되는 면에 착탈가능하게 결합되는 제1 증착물질 증착부재; 및 상기 제2 서브 프레임의 상기 타겟모듈에 대향되는 면에 착탈가능하게 결합되는 제2 증착물질 증착부재를 포함할 수 있다.
상기 증착방지모듈은, 상기 지지 프레임에 상기 증착물질 증착부를 착탈가능하게 결합하는 결합부재를 더 포함할 수 있다.
상기 결합부재는, 상기 제1 증착물질 증착부재를 관통하여 상기 제1 서브 프레임에 결합되는 복수의 핀부재; 및 상기 제2 서브 프레임과 상기 제2 증착물질 증착부재를 결합하는 복수의 클립부재를 포함할 수 있다.
상기 증착방지모듈은, 상기 지지 프레임에 설치되되, 상기 증착물질 증착부를 가열하는 히팅부를 더 포함할 수 있다.
상기 히팅부는, 상기 지지 프레임에 설치된 적어도 하나 이상의 열선; 상기 지지 프레임에 설치되되, 상기 증착물질 증착부의 온도를 측정하는 센서부; 및 상기 지지 프레임에 설치되되, 상기 증착물질 증착부를 일정온도로 유지하도록 상기 센서부에서 측정된 온도를 기초로 상기 적어도 하나 이상의 열선을 제어하는 열선 제어부를 포함할 수 있다.
상기 타겟모듈에서 스퍼터링되는 상기 증착물질이 상기 기판 방향으로 스퍼터링되도록, 상기 타겟모듈에 인접하게 마련된 쉴드부를 더 포함하며, 상기 증착방지모듈은, 상기 쉴드부의 외측에 이격되게 배치될 수 있다.
상기 타겟모듈은, 상기 기판에 증착물질을 제공하는 타겟; 상기 타겟의 일측에 마련된 백킹플레이트; 및 상기 백킹플레이트의 일측에 마련된 마그네트 유닛을 포함할 수 있다.
상기 공정챔버의 내부에 배치되되, 상기 기판을 지지하는 기판 지지부; 및 상기 공정챔버의 내부에 배치되되, 상기 기판 지지부 상의 상기 기판을 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 타겟모듈에서 스퍼터링되는 증착물질이 기판을 제외한 공정챔버의 내부에 증착되는 것을 방지하는 복수의 공극을 구비한 메시 타입의 증착방지모듈을 구비하여, 파티클에 의해 기판에 증착된 박막이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 스퍼터 장치에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착방지모듈을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면에 따른 증착방지모듈을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 서브 프레임에 제1 증착물질 증착부재가 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 서브 프레임에 제2 증착물질 증착부재가 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 도 1의 스퍼터 장치에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 증착방지모듈을 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A 단면에 따른 증착방지모듈을 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 서브 프레임에 제1 증착물질 증착부재가 결합된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 서브 프레임에 제2 증착물질 증착부재가 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치(100)는, 기판(110)에 대한 증착공간을 형성하는 공정챔버(130)와, 공정챔버(130)의 내부에 배치되되 기판(110)을 지지하는 기판 지지부(150)와, 공정챔버(130)의 내부에 배치되되 기판(110)에 증착물질을 제공하는 타겟모듈(210)을 구비한 플라즈마 발생유닛(200)과, 공정챔버(130)의 내부에 타겟모듈(210)로부터 이격되게 배치되되 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질이 기판(110)을 제외한 공정챔버(130)의 내부에 증착되는 것을 방지하는 증착방지모듈(300)을 포함한다.
도 1을 참조하면, 공정챔버(130)는, 기판(110)에 대한 증착공정을 수행하는 공간을 제공하는 역할을 한다.
본 실시예에서 공정챔버(130)는 사각의 플레이트 형상을 갖는 기판(110)에 적합하도록 전체적으로 직육면체 형상을 가질 수 있으나, 공정챔버(130)의 형상은 기판(110)의 종류 및 형상에 따라 변경될 수 있다.
공정챔버(130)는 증착공정 시에 내부가 밀폐되고 진공 상태를 유지한다.
이를 위해 공정챔버(130)의 하부영역에는 진공펌프(131)가 마련된다. 진공펌프(131)로부터 진공압이 발생되면 공정챔버(130)의 내부는 고진공 상태를 유지할 수 있다.
또한, 공정챔버(130)의 하부영역에는 내부로 반응가스인 아르곤과 산소가스 등을 공급하는 반응가스 공급부(133)가 마련된다.
그리고, 공정챔버(130)의 일측에는 공정챔버(130)의 내부로 기판(110)이 인입되는 기판 유입구(135)가 형성되고, 공정챔버(130)의 타측에는 공정챔버(130)로부터의 기판(110)이 인출되는 기판 배출구(137)가 형성된다. 기판 유입구(135)와 기판 배출구(137)에는 별도의 게이트 밸브(미도시)가 마련될 수 있다.
기판 지지부(150)는, 공정챔버(130)의 내부에 배치되어 기판(110)을 지지하는 역할을 한다.
또한, 기판 지지부(150)는 기판 유입구(135)로 인입된 기판(110)을 기판 배출구(137)로 이송하는 역할을 한다.
도 1을 참조하면, 기판 지지부(150)는 롤러를 적용하였으나, 필요에 따라 정전척, 기계척으로 구성될 수 있다.
일반적으로 공정챔버(130)의 내부는 고온상태를 유지하므로 기판 지지부(150)는 내열성 및 내구성이 우수한 재질로 제작하는 것이 바람직하다.
그리고, 기판 지지부(150)는 공정챔버(130)에 인입된 기판(110)을 수평되게 지지함과 동시에 기판(110)을 수평방향으로 이송하나, 이에 한정되지 않고 기판 지지부(150)는 기판(110)을 수직되게 지지할 수도 있다.
또한, 기판 지지부(150)의 하부 영역에는 기판 지지부(150) 상에 놓인 기판(10)의 증착면을 가열하는 히터(138)가 마련된다.
히터(138)는 타겟모듈(210)에서 제공되는 증착물질이 기판(110)에 잘 증착될 수 있도록 기판(10)을 수백도 이상으로 가열하는 역할을 한다.
이러한 히터(138)는 기판(110)의 전면을 골고루, 또한 급속으로 가열할 수 있도록 기판(110)의 사이즈와 유사하거나 그보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.
그리고, 플라즈마 발생유닛(200)은 공정챔버(130) 내부에 적어도 하나 이상 배치될 수 있으며, 플라즈마 발생유닛(200)은 플라즈마 발생 및 플라즈마에 의한 증착물질을 기판(110)에 제공하는 역할을 한다.
플라즈마 발생유닛(200)은 공정챔버(130)의 내부에 배치되되 기판(110)에 증착물질을 제공하는 타겟모듈(210)과, 타겟모듈(210)과 전기적으로 분리된 접지부(230)와, 타겟모듈(210)과 접지부(230) 사이에 마련된 절연부(250)와, 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질이 기판(110) 방향으로 스퍼터링되도록 타겟모듈(210)에 인접하게 마련된 쉴드부(290)와, 타겟모듈(210)의 일측에 마련되되 타겟모듈(210)에 파워를 공급하는 파워공급부(270)를 포함한다.
본 실시예에서 타겟모듈(210)은, 파워공급부(270)에 의해 파워가 공급되는 경우에 플라즈마를 발생시키며, 후술할 타겟(211)에서 증착물질을 스퍼터링시켜 기판(110)에 박막을 형성하는 역할을 한다.
일반적으로 타겟모듈(210)은 음극(cathode)을 형성하고, 기판(110) 영역이 양극(anode)을 형성한다.
타겟모듈(210)은, 기판(110)에 증착물질을 제공하는 타겟(211)과, 타겟(211)의 일측에 마련된 백킹플레이트(213)와, 백킹플레이트(213)의 일측에 마련된 마그네트 유닛(214)을 포함한다.
타겟(211)은 기판(110)을 향하여 증착물질을 제공하는 스퍼터 소스(source)로서의 역할을 한다.
타겟(211)은 높은 증착률을 갖도록 저용융점 물질(인듐, 은 등)로 제작될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에서 타겟(211)은 평면 타입의 타겟(211), 즉 고정된 해당 위치에서 하부 영역의 기판(110)을 향해 증착물질을 제공하는 평면 타입의 타겟(211)으로 마련되나, 이에 한정되지 않고 회전형 타겟으로 마련될 수도 있다.
그리고, 타겟(211)은 기판(110)을 향한 백킹플레이트(213)의 표면 일측에 결합된다.
타겟(211)과 백킹플레이트(213)의 결합은, 소정형상으로 형성된 타겟(211) 및 백킹플레이트(213)를 가열판에 놓고, 본딩재가 용해되는 온도까지 각각 가열하여 타겟(211) 및 백킹 플레이트(213)의 각 접합면에 본딩재를 도포한 후, 서로 맞댄 상태에서 본딩재를 자연냉각함으로써 행해진다.
한편, 백킹플레이트(213)는 파워공급부(270)에 전기적으로 연결되어 타겟(211)에 파워를 공급한다.
파워공급부(270)는, 타겟모듈(210), 즉 타겟(211)에 파워를 공급하여 고밀도 플라즈마를 발생시키는 역할을 한다.
본 실시예에서 파워공급부(270)는 DC 파워, DC Pulse 파워, RF 파워, LF 파워, Microwave 파워 및 이들을 상호 조합한 것 중 어느 하나를 사용한다.
고밀도 플라즈마는 파워공급부(270)에서 공급되는 파워에 의해 조절되며, 고밀도 플라즈마에 의해 타겟(211)에서 고속의 스퍼터링이 일어나기 때문에 기판(110)에 박막을 증착하는 증착속도를 향상시킬 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 1에서 도시한 바와 같이, 타겟(211) 영역의 냉각을 위한 냉각수 유입관(217)과 냉각수 배출관(219)이 백킹플레이트(213)의 내부와 연결된다.
그리고, 마그네트 유닛(214)은 타겟(211)의 일측, 즉 백킹플레이트(213)의 내부에 배치되어 기판(110)과의 사이에 증착을 위한 자기장을 발생시키는 역할을 한다.
마그네트 유닛(214)은 적어도 일 방향으로 위치 이동 가능한 복수의 마그네트(215,216)와, 복수의 마그네트(215,216)에 대한 베이스를 형성하는 베이스 폴 플레이트(미도시)와, 베이스 폴 플레이트에 대해 복수의 마그네트(215,216)를 개별적으로 지지하는 개별 폴 플레이트(미도시)를 포함한다.
복수의 마그네트(215,216)는 베이스 폴 플레이트의 중앙 영역에 배치되는 중심부 마그네트(215)와, 중심부 마그네트(215)의 외곽에 배치되는 외곽부 마그네트(216)를 포함한다.
복수의 마그네트(215,216)는 타겟(211)의 전방에 폐루프의 터널 형상 자속을 형성하고, 타겟(211)의 전방에서 전리된 전자 및 스퍼터링에 의해 생긴 이차전자를 포착함으로써, 타겟(211)의 전방에서의 전자밀도를 높여 플라즈마 밀도를 높인다.
또한, 타겟(211), 백킹플레이트(213) 및 마그네트 유닛(214)을 결합하여 타겟모듈(210)을 형성한 후, 타겟모듈(210)을 이용하여 플라즈마를 안정되게 발생시키기 위해 타겟모듈(210)과 전기적으로 분리된 접지부(230)를 배치한다.
그리고, 타겟모듈(210)과 접지부(230) 사이, 즉 백킹플레이트(213)와 접지부(230) 사이에는 절연부(250)가 마련된다.
그리고, 쉴드부(290)는 타겟모듈(210), 특히 타겟(211)에 인접하게 마련되어 타겟(211)에서 스퍼터링되는 증착물질이 기판(110) 이외의 방향으로 스퍼터링되는 것을 방지하는 역할을 한다.
한편, 증착물질이 통과하는 쉴드부(290)의 개방부 크기를 조절가능하게 형성하여 스퍼터링되는 증착물질의 양을 조절할 수 있다.
본 실시예에서 쉴드부(290)는 타겟(211) 및 백킹 플레이트(213)을 포함하는 타겟모듈(210)의 측부에 인접하게 설치되며, 쉴드부(290)는 타겟모듈(210)의 측부와 소정간격 이격되게 설치된다.
그리고, 쉴드부(290)의 일단은 접지부(230)에 전기적으로 연결된다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 증착방지모듈(300)은, 공정챔버(130)의 내부에 타겟모듈(210)로부터 이격되게 배치되며, 쉴드부(290)와는 별개로 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질이 기판(110)을 제외한 공정챔버(130)의 내부에 증착되는 것을 방지하는 역할을 한다.
증착방지모듈(300)은, 복수의 공극(311)을 구비한 메시(mesh)타입으로 형성되되 증착물질이 증착되는 증착물질 증착부(310)와, 공정챔버(130)의 내부에 타겟모듈(210)로부터 이격되게 배치되되 증착물질이 타겟모듈(210)에 대향되게 배치된 기판(110) 방향으로 스퍼터링되도록 기판(110)에 대향되는 위치에 개구부(335)가 형성된 지지 프레임(330)과, 증착물질 증착부(310)와 지지 프레임(330)을 결합하는 결합부재(351,353)와, 지지 프레임(330)에 설치되되 증착물질 증착부(310)를 가열하는 히팅부(370)를 포함한다.
증착방지모듈(300)은 공정챔버(130)의 내부에 타겟모듈(210)을 감싸는 형태로 배치된다. 즉, 증착방지모듈(300)은 쉴드부(290)와는 별개로 마련되며, 쉴드부(290)의 외측에 이격되게 배치된다.
지지 프레임(330)은, 공정챔버(130)의 내부에 타겟모듈(210), 특히 쉴드부(290)로부터 이격되게 배치되어 증착물질 증착부(310)를 지지하는 역할을 한다.
그리고, 지지 프레임(330)은 타겟모듈(210)을 감싸는 형태로 형성된다.
본 실시예에서 타겟모듈(210)이 평면타입으로 형성된 경우에 지지 프레임(330)은 평면타입의 타겟모듈(210)을 감싸는 형태도 형성될 수 있으며, 또한 이에 한정되지 않고 타겟모듈(210)이 회전형 타겟모듈(210)로 형성된 경우에도 지지 프레임(330)은 회전형 타겟모듈(210)을 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 타겟모듈(210)을 감싸는 지지 프레임(330)의 일측부는, 타겟모듈(210)의 측부를 감싸는 제1 서브 프레임(331)과, 제1 서브 프레임(331)에 착탈가능하게 결합되는 제2 서브 프레임(333)을 포함한다.
제1 서브 프레임(331)은 증착물질 증착부(310) 및 제2 서브 프레임(333)을 지지하는 역할을 한다. 제1 서브 프레임(331)의 상단부는 공정챔버(130)의 상부에 위치한 접지부(230)에 연결되고, 하단부는 타겟모듈(210)의 하부에 위치된다.
그리고, 제2 서브 프레임(333)은 제1 서브 프레임(331)의 하단부에 착탈가능하게 연결될 수 있다.
이는, 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질은 쉴드부(290)에 의해 타겟모듈(210)의 하부에 위치한 제2 서브 프레임(333)에 대부분 증착되므로, 많은 증착물질이 제2 서브 프레임(333)측에 증착된 경우에 제2 서브 프레임(333) 자체를 자유롭게 교체하거나, 제2 서브 프레임(333)에 착탈가능하게 결합된 제2 증착물질 증착부재(315)를 교체함에 있어 교체 작업의 편의성을 향상시키기 위함이다.
지지 프레임(330)은 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질이 기판(110) 방향으로 스퍼터링되도록 하는 개구부(335)를 구비한다.
그리고, 지지 프레임(330)은 일단부가 내측으로 절곡된 형상을 가지도록 제1 서브 프레임(331)의 일단부에 제2 서브 프레임(333)이 타겟모듈(210) 방향으로 돌출되게 결합된다.
그리고, 제2 서브 프레임(333)은 제1 서브 프레임(331)의 하단부에서 타겟모듈(210)의 연직 하방 연장선에 도달하는 길이보다 짧거나 같게 형성된다.
한편, 본 실시예에서는 제1 서브 프레임(331)의 하단부에 제2 서브 프레임(333)이 착탈가능하게 연결되도록 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 제1 서브 프레임(331)과 제2 서브 프레임(333)이 일체로 형성될 수도 있다.
증착물질 증착부(310)는 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질이 기판(110)을 제외한 공정챔버(130) 내부에 증착되어 기판(110) 상의 박막을 오염시키는 오염원인 파티클의 생성을 방지하는 역할을 한다.
즉, 증착물질 증착부(310)는 기판(110) 방향 이외의 방향으로 스퍼터링되는 증착물질이 증착되게 함으로써 기판(110)을 제외한 공정챔버(130)의 내부로 증착물질이 증착되는 것을 방지한다.
본 실시예에서 증착물질 증착부(310)는, 증착물질이 증착되는 표면적을 극대화하기 위하여 복수의 공극(aperture,311)을 구비한 메시(mesh) 타입으로 형성된다.
그리고, 복수의 공극(311)에는 별도의 와이어(미도시)를 배치하여 증착물질이 증착되는 표면적을 더욱 증대시킬 수 있다. 본 실시예에서 공극(311)은 50~100 마이크로미터(μｍ)를 가지며, 증착물질 증착부(310)는 스테인레스 재질로 제작될 수 있다.
전술한 증착물질 증착부(310)는, 타겟모듈(210), 특히 쉴드부(290)로부터 소정간격 이격되게 배치된 지지 프레임(330)에 결합된다.
즉, 증착물질 증착부(310)는 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질이 직접 증착되도록 지지 프레임(330)의 타겟모듈(210)에 대향되는 면, 예를들어 지지 프레임(330)의 내측면에 결합된다.
증착물질 증착부(310)가 지지 프레임(330)의 내측면에 결합되므로, 증착물질 증착부(310)도 역시 타겟모듈(210)을 감싸는 형태도 공정챔버(130)의 내부에 배치된다.
이때, 증착물질 증착부(310)는, 제1 서브 프레임(331)의 타겟모듈(210)에 대향되는 면에 착탈가능하게 결합되는 제1 증착물질 증착부재(313)와, 제2 서브 프레임(333)의 타겟모듈(210)에 대향되는 면에 착탈가능하게 결합되는 제2 증착물질 증착부재(315)를 포함한다.
제1 증착물질 증착부재(313) 및 제2 증착물질 증착부재(315)는 전술한 바와 같이 복수의 공극(311)을 구비한 메시타입으로 형성되어 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질이 증착되는 표면적을 극대화한다.
그리고, 도 4 및 도 5를 참조하면, 증착물질 증착부(310)는 결합부재(351,353)에 의해 지지 프레임(330)의 착탈가능하게 결합된다.
결합부재(351,353)는 제1 증착물질 증착부재(313)를 관통하여 제1 서브 프레임(331)의 일면에 결합되는 복수의 핀부재(351)와, 제2 서브 프레임(333)과 제2 증착물질 증착부재(315)를 결합하는 복수의 클립부재(353)를 포함한다.
도 4에서 도시한 바와 같이, 핀부재(351)는 제1 증착물질 증착부재(313)에 상호 소정간격 이격되게 복수 개 설치된다.
핀부재(351)의 일단부는 제1 증착물질 증착부재(313)를 관통하여 제1 서브 프레임(331)에 형성된 홈부(미도시)에 결합되며, 타단부는 제1 증착물질 증착부재(313)가 제1 서브 프레임(331)에 밀착되게 형성한다.
즉, 본 실시예에서 핀부재(351)의 일단부는 제1 증착물질 증착부재(313)를 관통할 수 있도록 원형돌기 형상으로 형성되며, 타단부는 제1 증착물질 증착부재(313)를 제1 서브 프레임(331)에 밀착되게 플레이트 형상으로 형성한다.
그리고, 도 5에서 도시한 바와 같이, 클립부재(353)는 제2 증착물질 증착부재(315)에 상호 소정간격 이격되게 복수 개 설치된다.
클립부재(353)는 제2 서브 프레임(333)과 제2 증착물질 증착부재(315)를 함께 파지한 상태에서 제2 서브 프레임(333)과 제2 증착물질 증착부재(315)를 상호 결합한다.
상기한 바와 같이, 증착물질 증착부(310)를 지지 프레임(330)에 설치하고 기판(110)에 증착물질을 증착하는 공정을 반복하는 경우에, 증착물질 증착부(310)는 스퍼터링 공정에 따른 반복되는 가열 및 냉각에 의해 열적 팽창 및 수축되어 열응력을 받게 된다.
증착물질 증착부(310)가 열응력을 받게 되는 경우에, 메시 타입의 증착물질 증착부(310)에 증착된 증착물질이 박리되어 기판(110)에 증착된 박막을 오염시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 실시예에서는 증착물질 증착부(310)가 열응력을 받지 않도록, 증착물질 증착부(310)의 온도를 일정하게 유지하는 히팅부(370)를 더 포함한다.
도 3을 참조하면, 히팅부(370)는 지지 프레임(330)에 설치된 적어도 하나 이상의 열선(371)과, 지지 프레임(330)에 설치되되 증착물질 증착부(310)의 온도를 측정하는 센서부(373)와, 지지 프레임(330)에 설치되되 증착물질 증착부(310)를 일정온도로 유지하도록 센서부(373)에서 측정된 온도를 기초로 적어도 하나 이상의 열선(371)을 제어하는 열선 제어부(미도시)를 포함한다.
열선(371)은 지지 프레임(330) 및 증착물질 증착부(310)에 순차로 열을 전달하여, 스퍼터링 공정 중에 반복되는 가열 및 냉각에 의해 증착물질 증착부(310)가 팽창 및 수축되면서 발생되는 열응력을 제거하기 위하여 증착물질 증착부(310)를 가열하는 역할을 한다.
열선(371)은 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질의 대부분이 증착되는 제2 서브 프레임(333)에 적어도 하나 이상 설치된다. 또한, 바람직하게는 열선(371)은 제1 서브 프레임(331)에도 적어도 하나 이상 설치된다.
그리고, 열선(371)의 가열에 의한 제1 증착물질 증착부재(313) 및 제2 증착물질 증착부재(315)의 온도를 감지하기 위하여, 제1 서브 프레임(331) 및 제2 서브 프레임(333)에는 제1 증착물질 증착부재(313) 및 제2 증착물질 증착부재(315)에 접하는 열센서(373)가 적어도 하나 이상 마련된다.
그리고, 열센서(373)에 의해 측정된 제1 서브 프레임(331) 및 제2 서브 프레임(333)에 대한 온도 데이터는 열선 제어부(미도시)에 전송되며, 열선 제어부는 온도 데이터를 기초로 적어도 하나 이상의 열선(371)을 제어하여 제1 증착물질 증착부재(313) 및 제2 증착물질 증착부재(315)의 온도를 일정하게 유지하도록 제어한다.
이처럼 히팅부(370)는 스퍼터링 공정 중에 메시 타입의 제1 증착물질 증착부재(313) 및 제2 증착물질 증착부재(315)에 가해지는 열응력을 제거함으로써, 제1 증착물질 증착부재(313) 및 제2 증착물질 증착부재(315)에 증착된 증착물질이 장시간에 걸쳐 비산되지 않도록 하며, 증착물질의 비산으로 인한 파티클이 기판(110)을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 장시간에 걸쳐 파티클이 비산되는 것을 방지할 수 있으므로, 공정챔버(130) 내부의 파티클을 제거하기 위한 시간을 줄일 수 있어 스퍼터링 공정 작업시간을 향상시킬 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치(100)에 있어서, 증착방지모듈(300)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
공정챔버(130) 내부에서 기판(110)에 대한 스퍼터링 작업을 하는 경우에, 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질은 일차적으로 쉴드부(290)에 의해 기판(110) 방향으로 스퍼터링되도록 안내되며, 이차적으로 증착방지모듈(300)에 의해 기판(110)을 제외한 공정챔버(130)의 내부에 증착되는 것이 방지된다.
이때, 증착방지모듈(300)은 공정챔버(130)의 내부에 타겟모듈(210)을 감싸도록 지지 프레임(330)을 배치한다.
그리고, 지지 프레임(330)의 타겟모듈(210)에 대향되는 면에 증착물질이 증착되는 증착물질 증착부(310)를 결합한다.
이때, 증착물질 증착부(310)은 복수의 공극(311)을 갖는 메시타입으로 형성되며 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질이 증착된다.
한편, 증착물질 증착부(310)가 스퍼터링 공정에 따른 가열 및 냉각에 의해 팽창 및 수축되는 경우에는 증착된 증착물질이 비산되어 기판(110)을 오염시킬 수 있으므로, 스퍼터링 공정이 수행되는 동안에 증착물질 증착부(310)의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 지지 프레임(330)에는 증착물질 증착부(310)를 가열하는 히팅부(370), 즉 열선(371)이 설치된다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에서는 증착방지모듈(300)에 의해 타겟모듈(210)에서 스퍼터링되는 증착물질이 기판(110)을 제외한 공정챔버(130) 내부에 증착되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 종래와 같이 공정챔버(130) 내부에 증착된 증착물질에 의해 기판(110)에 증착된 박막이 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 종래와 같이 공정챔버(130)의 내부에 증착된 오염원인 파티클을 제거하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있어 전체적으로 스퍼터링 공정 작업 시간을 향상시킬 수 있다.
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: 스퍼터 장치 110: 기판
130: 공정챔버 131: 진공펌프
138: 히터 150: 기판 지지부
200: 플라즈마 발생유닛 210: 타겟모듈
211: 타겟 213: 백킹플레이트
214: 마그네트 유닛 290: 쉴드부
300: 증착방지모듈 310: 증착물질 증착부
311: 공극 313: 제1 증착물질 증착부재
315: 제2 증착물질 증착부재 330: 지지프레임
331: 제1 서브 프레임 333: 제2 서브 프레임
351: 핀부재 353: 클립부재
370: 히팅부 371: 열선
373: 열센서

Claims (12)

  1. 기판에 대한 증착공간을 형성하는 공정챔버;
    상기 공정챔버의 내부에 배치되되, 상기 기판에 증착물질을 제공하는 타겟모듈; 및
    상기 공정챔버의 내부에 상기 타겟모듈로부터 이격되게 배치되되, 상기 타겟모듈에서 스퍼터링되는 상기 증착물질이 상기 기판을 제외한 상기 공정챔버의 내부에 증착되는 것을 방지하는 증착방지모듈을 포함하며,
    상기 증착방지모듈은,
    복수의 공극을 구비한 메시(mesh)타입으로 형성되되, 상기 증착물질이 증착되는 증착물질 증착부를 포함하는 스퍼터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증착방지모듈은,
    상기 공정챔버의 내부에 상기 타겟모듈로부터 이격되게 배치되되, 상기 증착물질이 상기 타겟모듈에 대향되게 배치된 상기 기판 방향으로 스퍼터링되도록, 상기 기판에 대향되는 위치에 개구부가 형성된 지지 프레임을 더 포함하며,
    상기 증착물질 증착부는,
    상기 지지 프레임의 상기 타겟모듈에 대향되는 면에 결합되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지 프레임의 일측부는,
    상기 타겟모듈의 측부를 감싸는 제1 서브 프레임; 및
    상기 제1 서브 프레임에 착탈가능하게 결합되는 제2 서브 프레임을 포함하는 스퍼터 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지 프레임은,
    일단부가 내측으로 절곡된 형상을 가지도록, 상기 제1 서브 프레임의 일단부에 상기 제2 서브 프레임이 상기 타겟모듈 방향으로 돌출되게 결합되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 증착물질 증착부는,
    상기 제1 서브 프레임의 상기 타겟모듈에 대향되는 면에 착탈가능하게 결합되는 제1 증착물질 증착부재; 및
    상기 제2 서브 프레임의 상기 타겟모듈에 대향되는 면에 착탈가능하게 결합되는 제2 증착물질 증착부재를 포함하는 스퍼터 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 증착방지모듈은,
    상기 지지 프레임에 상기 증착물질 증착부를 착탈가능하게 결합하는 결합부재를 더 포함하는 스퍼터 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결합부재는,
    상기 제1 증착물질 증착부재를 관통하여 상기 제1 서브 프레임에 결합되는 복수의 핀부재; 및
    상기 제2 서브 프레임과 상기 제2 증착물질 증착부재를 결합하는 복수의 클립부재를 포함하는 스퍼터 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 증착방지모듈은,
    상기 지지 프레임에 설치되되, 상기 증착물질 증착부를 가열하는 히팅부를 더 포함하는 스퍼터 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 히팅부는,
    상기 지지 프레임에 설치된 적어도 하나 이상의 열선;
    상기 지지 프레임에 설치되되, 상기 증착물질 증착부의 온도를 측정하는 센서부; 및
    상기 지지 프레임에 설치되되, 상기 증착물질 증착부를 일정온도로 유지하도록 상기 센서부에서 측정된 온도를 기초로 상기 적어도 하나 이상의 열선을 제어하는 열선 제어부를 포함하는 스퍼터 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 타겟모듈에서 스퍼터링되는 상기 증착물질이 상기 기판 방향으로 스퍼터링되도록, 상기 타겟모듈에 인접하게 마련된 쉴드부를 더 포함하며,
    상기 증착방지모듈은,
    상기 쉴드부의 외측에 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 타겟모듈은,
    상기 기판에 증착물질을 제공하는 타겟;
    상기 타겟의 일측에 마련된 백킹플레이트; 및
    상기 백킹플레이트의 일측에 마련된 마그네트 유닛을 포함하는 스퍼터 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 공정챔버의 내부에 배치되되, 상기 기판을 지지하는 기판 지지부; 및
    상기 공정챔버의 내부에 배치되되, 상기 기판 지지부 상의 상기 기판을 가열하는 히터를 더 포함하는 스퍼터 장치.
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