KR20150113437A - 스퍼터링 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

스퍼터링 장치 및 그 구동 방법이 제공된다.
일례로, 스퍼터링 장치는 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 내부 일측에 배치되며, 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지와 마주보도록 상기 진공 챔버의 내부 타측에 배치되는 타겟; 상기 스테이지와 상기 타겟 사이에 배치되며, 개구를 가지는 필터; 및 상기 진공 챔버의 외부에 배치되며, 상기 타겟의 스퍼터링 공정시 상기 타겟에 전원을 공급하기 위한 제1 전원 공급 라인과 상기 필터의 스퍼터링 공정시 상기 필터에 전원 공급하기 위한 제2 전원 공급 라인을 포함하는 전원 공급부를 포함한다.

Description

스퍼터링 장치 및 그 구동 방법{SPUTTERING DEVICE AND METHOD OF DRIVING THE SAME}
본 발명은 스퍼터링 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
스퍼터링(sputtering)은 에너지를 가진 입자에 의해 박막 형성용 재료로 이루어진 타겟(target)의 표면에 충격을 가하여 이 때의 운동량 교환으로 타겟 표면으로부터 재료가 이탈, 방출되게 함으로써 기판에 박막을 증착시키는 공정이다. 이 공정은 화학적 또는 열적 반응과정이 아니며, 운동량을 이용한 기계적 과정이므로 어떤 재료도 타겟의 재료로 사용할 수 있는 장점이 있어서 박막 형성공정으로 현재 널리 쓰이고 있다.
이러한 스퍼터링에 의한 박막 형성방법으로는 다이오드 스퍼터링 방법, 바이어스 스퍼터링 방법, 고주파 스퍼터링 방법, 트라이오드 스퍼터링 방법, 마그네트론 스퍼터링 방법이 있는데, 이 중에서 가장 많이 사용되고 있는 것은 마그네트론(magnetron) 스퍼터링 방법이다.
마그네트론 스퍼터링 방법은 마이너스 전원이 인가되는 타겟과 기판 사이에 발생하는 플라즈마에 의해 활성화된 불활성 가스가 타겟에 충돌하여 타겟을 스퍼터링하여 타겟으로부터 발생하는 타겟 입자를 기판에 증착시키는 방법으로서, 타겟 뒤면에 마그네트(magnet)를 장착하여 타겟 표면에 평행한 자계를 인가시킴으로써 플라즈마를 발생시킬 때 타겟 근방에 전자를 가두어 고밀도 플라즈마를 생성 가능하게 한다. 이러한 고밀도 플라즈마에 의해 스퍼터링의 공정 조건이 저압력 환경으로 조성될 수 있고, 이로 인해 타겟 입자의 직진성이 높아져 기판으로의 증착 효율이 향상될 수 있다.
한편, 종래의 마그네트론 스퍼터링 장치는 타겟 입자의 증착 효율을 위해 기판과 타겟 사이에 설치되는 필터를 포함한다. 상기 필터는 기판의 표면에 증착되는 타겟 입자의 입사 각도를 작게 하고 입자 속도를 크게 하여 기판에 타겟 입자가 증착되어 형성되는 박막의 밀도를 높이는 역할을 할 수 있다.
그런데, 타겟의 스퍼터링시 타겟으로부터 발생되는 타겟 입자는 기판으로 진행할 때 한 방향으로만 진행하지 않고 사방으로 진행되므로, 타겟과 기판 사이에 있는 필터의 일부분, 특히 타겟과 마주보는 부분에 퇴적물로써 쌓일 수 있다. 이 경우, 타겟 입자가 기판으로 진행되어 기판에 증착되는 효율이 떨어져 기판에 형성되는 박막의 품질이 저하될 수 있다. 이로 인해, 필터의 장시간 사용이 어렵고 필터에 대한 별도의 클리닝 또는 교체가 필요하다. 필터에 대한 별도의 클리닝 또는 교체 시에는, 스퍼터링 장치의 구동이 정지되어 생산성의 문제 또한 발생될 수 있다.
이에, 본 발명이 해결하려는 과제는 필터의 장시간 사용이 가능한 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하는 다른 과제는 필터의 장시간 사용이 가능한 스퍼터링 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치는 진공 챔버; 상기 진공 챔버의 내부 일측에 배치되며, 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지와 마주보도록 상기 진공 챔버의 내부 타측에 배치되는 타겟; 상기 스테이지와 상기 타겟 사이에 배치되며, 개구를 가지는 필터; 상기 진공 챔버의 외부에 배치되며, 상기 타겟의 스퍼터링 공정시 상기 타겟에 전원을 공급하기 위한 제1 전원 공급 라인과 상기 필터의 스퍼터링 공정시 상기 필터에 전원 공급하기 위한 제2 전원 공급 라인을 포함하는 전원 공급부를 포함한다.
상기 필터는 상기 타겟과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 필터는 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)으로 형성될 수 있다.
상기 타겟에 공급되는 전원과 상기 필터에 공급하는 전원은 마이너스 전원일 수 있다.
상기 진공 챔버는 접지될 수 있다.
또한, 상기 스퍼터링 장치는 상기 전원 공급부에 연결되는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 타겟에 상기 전원이 인가되도록 상기 전원 공급부를 제어하여 상기 타겟의 스퍼터링 공정이 수행되도록 하며, 상기 타겟의 스퍼터링 공정 완료 후 상기 필터에 상기 전원이 인가되도록 상기 전원 공급부를 제어하여 상기 필터의 스퍼터링 공정이 수행되게 할 수 있다.
또한, 상기 스퍼터링 장치는 상기 전원 공급부에 연결되는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 타겟에 상기 전원이 인가되도록 상기 전원 공급부를 제어하여 상기 타겟의 스퍼터링 공정이 수행되도록 하며, 상기 타겟에 상기 전원을 인가시 상기 필터에 상기 전원이 함께 인가되도록 상기 전원 공급부를 제어하여 상기 필터의 스퍼터링 공정이 함께 수행되게 할 수 있다.
또한, 상기 스퍼터링 장치는 상기 진공 챔버의 외부 중 상기 타겟과 대응하는 위치에 배치되는 마그네트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구동 방법은 진공 챔버의 내부에서 기판이 안착되는 스테이지와 마주보게 배치되는 타겟의 스퍼터링 공정이 완료되어 제어부가 공정 제어부로부터 필터 스퍼터링 신호를 수신하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 필터 스퍼터링 신호를 수신하면, 상기 스테이지와 상기 타겟 사이에 배치되는 필터의 스퍼터링 공정을 위해 전원 공급부를 제어하여 상기 필터에 전원을 공급하는 단계를 포함한다.
상기 필터는 상기 타겟과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 필터는 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)으로 형성될 수 있다.
상기 필터에 공급하는 전원은 마이너스 전원일 수 있다.
상기 진공 챔버는 접지될 수 있다.
상기 타겟의 스퍼터링 공정시 상기 진공 챔버의 압력은 1mTorr 미만이며, 상기 필터의 스퍼터링 공정시 상기 진공 챔버의 압력은 50mTorr 이상일 수 있다.
또한, 상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구동 방법은 제어부가 공정 제어부로부터 진공 챔버의 내부에서 기판이 안착되는 스테이지와 마주보게 배치되는 타겟의 스퍼터링 공정을 위한 타겟 스퍼터링 신호와, 상기 스테이지와 상기 타겟 사이에 배치되는 필터의 스퍼터링을 위한 필터 스터터링 신호를 수신하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 타겟 스퍼터링 신호와 상기 필터 스퍼터링 신호를 수신하면, 상기 타겟의 스퍼터링 공정과 상기 필터의 스퍼터링 공정을 함께 수행하기 위해 전원 공급부를 제어하여 상기 타겟과 상기 필터 각각에 전원을 공급하는 단계를 포함하는 한다.
상기 필터는 상기 타겟과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 필터는 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)으로 형성될 수 있다.
상기 타겟과 상기 필터 각각에 공급하는 전원은 마이너스 전원일 수 있다.
상기 진공 챔버는 접지될 수 있다.
상기 타겟의 스퍼터링 공정 및 상기 필터의 스퍼터링 공정시 상기 진공 챔버의 압력은 1mTorr 미만일 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치 및 그 구동 방법은 진공 챔버의 내부에서 필터의 스퍼터링 공정을 수행함으로써, 필터에 쌓인 퇴적물을 제거하거나 필터에 타겟 입자가 퇴적되는 것을 억제시킬 수 있다.
따라서, 필터의 장시간 사용이 가능하며, 타겟의 스퍼터링 공정시 필터의 퇴적물로 인해 타겟 입자가 기판으로 증착되는 효율이 저하되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 필터에 대한 별도의 클리닝 또는 교체로 인해 스퍼터링 장치의 구동이 정지되어 생산성이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 필터를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 스퍼터링 장치에서 타겟의 스퍼터링 공정이 수행되는 것을 보여주기 위한 도면이다.
도 4는 도 3의 타겟의 스퍼터링 공정으로 인해 필터에 퇴적물이 쌓인 경우를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 퇴적물을 제거하기 위해 필터의 스퍼터링 공정이 수행되는 것을 보여주기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 스퍼터링 장치에서 타겟의 스퍼터링 공정이 수행되면서 필터의 스퍼터링 공정이 동시에 수행되는 것을 보여주기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구동 방법을 보여주는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 정면도이고, 도 2는 도 1의 필터를 보여주는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 스퍼터링 장치(100)는 진공 챔버(110), 스테이지(120), 타겟(130), 필터(140), 마그네트(150), 전원 공급부(160), 제어부(170) 및 공정 제어부(180)를 포함한다. 이러한 스퍼터링 장치(100)는 기판(S)에 박막을 증착하는 방법 중 하나인 마그네트론 스퍼터링 방법을 수행하는 장치이다.
진공 챔버(110)는 일정한 진공이 형성될 수 있는 내부 공간을 이룬다. 진공 챔버(110)의 일측에는 불활성 가스, 예를 들어 아르곤 가스를 진공 챔버(110)의 내부로 공급하는 가스 공급관(111)이 설치되고, 또한 공정 진행 이후에 진공 챔버(110)의 내부에 잔류하는 공정 가스가 배기되는 가스 배출관(112)이 설치된다. 진공 챔버(110)는 접지 상태일 수 있다.
스테이지(120)는 진공 챔버(110)의 내부 일측에 배치되며, 기판(S)이 안착되는 공간을 제공한다. 기판(S)은 디스플레이용 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(S)은 유기발광 표시장치, 액정표시장치, PDP 장치와 같은 평판 디스플레이용 기판일 수 있다. 기판(S)은 베어 기판(bare substrate)이거나, 박막이나 배선과 같은 구조물이 형성된 기판일 수 있다.
타겟(130)은 스테이지(120)와 마주보도록 진공 챔버(110)의 내부 타측에 배치되며, 기판(S)에 형성시키고자 하는 박막의 재료로 형성될 수 있다. 타겟(130)은 기판(S)에 증착되어 박막을 형성시키는 타겟 입자의 소스(source)에 해당된다. 타겟(130)은 예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금, 내화성 금속 실리사이드, 금, 구리, 티타늄, 티타늄-텅스텐, 텅스텐 또는 몰리브덴 등과 같은 금속 물질, 또는 실리콘 다이옥사이드 등과 같은 무기 물질로 구성될 수 있다.
타겟(130)은 진공 챔버(110)의 외부에 설치된 전원 공급부(160)의 제1 전원 공급 라인(161)을 통해 마이너스(-) 전원을 인가 받는다. 상기 마이너스(-) 전원은 직류 또는 교류로 인가 받을 수 있다. 타겟(130)에 마이너스(-) 전원이 인가되면, 타겟(130)의 표면에 전기장이 발생되며, 상기 전기장에 의해 불활성 가스가 이온화되어 플라즈마가 발생되고, 불활성 가스는 활성화된다. 예를 들어, 아르곤 가스가 이온화되어 Ar+ 양이온과 전자로 분리되며, Ar+ 양이온은 타겟(130)에 충돌한다. 이에 따라, 타겟(130)이 스퍼터링되어 타겟(130)으로부터 타겟 입자가 방출되고 기판(S)에 증착된다.
필터(140)는 스테이지(120)와 타겟(130) 사이에 설치된다. 필터(140)는 개구(141)를 포함하는 플레이트로 형성되어, 개구(141)를 통해 타겟(130)으로부터 타겟 입자가 기판(S)으로 증착되게 한다. 이때, 타겟 입자는 필터(140)를 통과할 때, 유량, 유속 또는 밀도가 조절되어 기판(S)에 고르게 증착될 수 있다.
필터(140)는 타겟(130)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 이는 필터(140)의 퇴적물(도 4의 DE 참조)을 제거시키거나 필터(140)에 퇴적물이 퇴적되는 것을 억제시키기 위해 필터(140)의 스퍼터링 공정을 수행할 때 필터(140)로부터 방출되는 입자가 타겟(130)을 오염시키는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 필터(140)의 형성 물질이 타겟(130)의 형성 물질과 상이하면, 필터(140)의 스퍼터링 공정시 타겟(130)의 형성 물질과 상이한 물질이 타겟(130)에 부착되어 오염물로 작용할 수 있다.
또한, 필터(140)는 고융점이면서 낮은 스퍼터율을 가지는 티타늄, 탄탈륨 등의 금속 물질로 형성될 수 있다. 이는 필터(140)의 스퍼터링 공정시 필터(140)로부터 방출되는 입자를 억제시켜 타겟(130)의 오염을 최소화할 수 있다.
마그네트(150)는 진공 챔버(110)의 외부 중 타겟(130)과 대응하는 위치에 배치된다. 마그네트(150)는 타겟(130)에 자기장을 인가하기 위한 것으로, 영구 자석으로 구성될 수 있다. 마그네트(150)는 타겟(130)의 표면에 평행한 자계를 인가시켜, 타겟(130)의 표면에 플라즈마를 발생시킬 때 타겟(130) 근방에 전자를 가두어 고밀도의 플라즈마를 생성 가능하게 한다. 이러한 고밀도 플라즈마에 의해, 스퍼터링 공정 조건 중 저압력, 예를 들어 1mTorr 미만의 환경이 조성되게 할 수 있다. 마그네트(150)는 서로 다른 극성의 제1 자석(151)과 제2 자석(152)을 포함할 수 있다. 제1 자석(151)은 링 형상일 수 있으며, 제2 자석(152)은 플레이트 형상일 수 있다.
한편, 마그네트(150)는 도 1에서 진공 챔버(110)의 외부에 배치되는 것으로 도시되었지만, 진공 챔버(110)의 내부에 배치될 수도 있다.
전원 공급부(160)는 진공 챔버(110)의 외부에 배치되며, 타겟(130)과 필터(140) 각각에 전원을 공급하는 역할을 한다. 구체적으로, 전원 공급부(160)는 제1 전원 공급 라인(161)을 통해 타겟(130)에 마이너스(-) 전원을 공급하여, 타겟(130)의 스퍼터링 공정을 위한 플라즈마가 형성될 수 있게 한다. 또한, 전원 공급부(160)는 제2 전원 공급 라인(162)을 통해 필터(140)에 마이너스(-) 전원을 공급하여, 필터(140)의 스퍼터링을 위한 플라즈마가 형성되게 한다. 이에 대한 설명은 후술한다. 전원 공급부(160)는 파워 서플라이로 구성될 수 있으며, 마이너스(-) 전원을 직류 또는 교류로 공급할 수 있다.
제어부(170)는 전원 공급부(160)에 연결되어 전원 공급부(160)의 전원 공급에 대한 제어를 한다.
공정 제어부(180)는 진공 챔버(110)의 내부에서 진행되는 기판(S)에 대한 스퍼터링 공정을 전반적으로 제어한다. 예를 들어, 공정 제어부(180)는 진공 챔버(110) 내부로의 불활성 가스 공급, 진공 챔버(110) 외부로의 공정 가스 배기 등을 제어한다. 또한, 공정 제어부(180)는 타겟(130)의 스퍼터링 공정이 이루어지도록 타겟 스퍼터링 신호를 제어부(170)에 송신하여, 전원 공급부(160)가 타겟(130)으로 마이너스(-) 전원을 공급하도록 제어부(170)를 제어할 수 있게 한다. 그리고, 공정 제어부(180)는 일정 시간, 예를 들어 3~5시간 이후 타겟(130)의 스퍼터링 공정이 완료된 경우 필터 스퍼터링 신호를 제어부(170)에 송신하여, 전원 공급부(160)가 필터(140)로 마이너스(-) 전원을 공급하도록 제어부(170)를 제어할 수 있게 한다. 상기 일정 시간은 기판(S)에 형성되는 박막의 품질 기준을 미달시킬 수 있는 퇴적물(도 4의 DE)의 양이 필터(140)에 쌓인 시간일 수 있으며, 실험을 통해 정해질 수 있다.
또다른 실시예에서는, 공정 제어부(180)는 타겟(130)의 스퍼터링 공정시에 필터(140)의 스퍼터링 공정이 함께 이루어지게 하도록, 타겟 스퍼터링 신호와 필터 스퍼터링 신호를 함께 제어부(170)에 송신하여, 전원 공급부(160)가 타겟(130)과 필터(140) 각각으로 마이너스(-) 전원을 공급하도록 제어부(170)를 제어할 수 있게 한다.
다음은 타겟의 스퍼터링 공정 및 필터의 스퍼터링 공정의 수행 과정을 설명한다.
도 3은 도 1의 스퍼터링 장치에서 타겟의 스퍼터링 공정이 수행되는 것을 보여주기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 타겟의 스퍼터링 공정으로 인해 필터에 퇴적물이 쌓인 경우를 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 퇴적물을 제거하기 위해 필터의 스퍼터링 공정이 수행되는 것을 보여주기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어부(170)가 공정 제어부(180)로부터 타겟 스퍼터링 신호를 수신하면, 전원 공급부(160)가 제1 전원 공급 라인(161)을 통해 타겟(130)에 마이너스(-) 전원을 공급하도록 제어한다.
그럼, 가스 공급관(111)을 통해 진공 챔버(110)로 공급되는 불활성 가스, 예를 들어 아르곤 가스가 타겟(130) 표면의 전기장에 의해 이온화 되어 플라즈마(P1)가 형성된다. 이때, 아르곤 가스가 이온화되어 나온 Ar+ 양이온은 타겟(130)에 충돌하여 타겟(130)을 스퍼터링시킨다. 이에 따라, 타겟(130)으로부터 타겟 입자가 방출되어 필터(140)를 통과하고 기판(S)에 증착된다. 한편, 타겟(130)의 스퍼터링 공정시, 마그네트(150)는 타겟(130)의 표면에 자기장(B)을 인가하여 타겟(130)의 표면 근처에 전자를 가두어 고밀도의 플라즈마(P1) 생성을 가능하게 한다.
도 4를 참조하면, 도 3에서 수행된 타겟(130)의 스퍼터링 공정이 진행될수록 타겟 입자가 필터(140)의 일부분, 특히 타겟(130)과 마주보는 부분에 퇴적물(DE)로 쌓일 수 있다. 이러한 퇴적물(DE)을 제거하기 위해 필터(140)의 클리닝이 필요하다. 필터(140)의 클리닝은 타겟(130)의 스퍼터링 공정이 완료된 이후에 수행될 수 있으며, 이때, 타겟(130)의 스퍼터링 공정이 이루어져 박막의 증착이 완료된 기판(S)은 진공 챔버(110)로부터 반출된 상태일 수 있다. 또한, 필터(140)의 클리닝(140)은 스퍼터링 공정이 완료된 이후 타겟(130)의 교체시에도 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제어부(170)가 공정 제어부(180)로부터 필터 스퍼터링 신호를 수신하면, 전원 공급부(160)가 제2 전원 공급 라인(162)을 통해 필터(140)에 마이너스(-) 전원을 공급하도록 제어한다.
그럼, 가스 공급관(111)을 통해 진공 챔버(110)로 공급되는 불활성 가스, 예를 들어 아르곤 가스가 필터(140) 표면의 전기장에 의해 이온화 되어 플라즈마(P2)가 형성된다. 이때, 아르곤 가스가 이온화되어 나온 Ar+ 양이온은 필터(140)에 충돌하여 필터(140)를 스퍼터링시킨다. 이에 따라, 필터(140)의 표면으로부터 퇴적물(DE)이 방출될 수 있다. 필터(140)로부터 방출되는 퇴적물(DE)은 가스 배출관(112)을 통해 배출될 수 있으며, 따라서 필터(140)의 클리닝이 수행될 수 있다. 한편, 필터(140)의 근처에는 마그네트(150)가 설치되지 않으므로 고밀도의 플라즈마(P2)의 형성이 어렵다. 이에 따라, 고밀도의 플라즈마(P2)를 형성하기 위해서는 고압력, 예를 들어 50mTorr 이상의 환경이 조성된다.
이와 같이, 제어부(170)는 전원 공급부(160)를 제어하여 진공 챔버(110)의 내부에서 필터(140)의 스퍼터링이 수행되도록 함으로써, 타겟(130)의 스퍼터링이 일정 시간 진행되어 필터(140)에 쌓인 퇴적물(DE)을 제거하게 할 수 있다. 이에 따라, 필터(140)의 장시간 사용이 가능하며, 타겟(130)의 스퍼터링 공정시 필터(140)의 퇴적물(DE)로 인해 타겟 입자가 기판(S)으로 증착되는 효율이 저하되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 필터(140)에 대한 별도의 클리닝 또는 교체로 인해 스퍼터링 장치의 구동이 정지되어 생산성이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
다음은 타겟의 스퍼터링 공정 및 필터의 스퍼터링 공정의 수행 과정의 또다른 예를 설명한다.
도 6은 도 1의 스퍼터링 장치에서 타겟의 스퍼터링 공정이 수행되면서 필터의 스퍼터링 공정이 동시에 수행되는 것을 보여주기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제어부(170)가 공정 제어부(180)로부터 타겟 스퍼터링 신호와 필터 스퍼터링 신호를 함께 수신하면, 전원 공급부(160)가 제1 전원 공급 라인(161) 및 제2 전원 공급 라인(162) 각각을 통해 타겟(130) 및 필터(140) 각각에 마이너스(-) 전원을 공급하도록 제어한다.
그럼, 가스 공급관(111)을 통해 진공 챔버(110)로 공급되는 불활성 가스, 예를 들어 아르곤 가스가 타겟(130) 표면의 전기장에 의해 이온화되어 플라즈마(P1)가 형성된다. 이때, 아르곤 가스가 이온화되어 나온 Ar+ 양이온은 타겟(130)에 충돌하여 타겟(130)을 스퍼터링시킨다. 이에 따라, 타겟(130)으로부터 타겟 입자가 방출되어 필터(140)를 통과하고 기판(S)에 증착된다.
그리고, 타겟(130)의 스퍼터링 공정시, 가스 공급관(111)을 통해 진공 챔버(110)로 공급되는 불활성 가스, 예를 들어 아르곤 가스가 필터(140) 표면의 전기장에 의해서도 이온화되어 플라즈마(P2)가 형성된다. 이때, 아르곤 가스가 이온화되어 나온 Ar+ 양이온은 필터(140)에 충돌하여 필터(140)를 스퍼터링시킨다. 이러한 필터(140)의 스퍼터링에 의해, 타겟(130)으로부터 방출되는 타겟 입자가 필터(140)를 통과할 때 필터(140)에 퇴적되는 것이 억제될 수 있다. 한편, 진공 챔버(110)의 내부에서 마그네트(150)에 의해 형성되는 고밀도의 플라즈마(P1)로 인해 고밀도의 플라즈마(P2)의 형성이 용이하므로, 고밀도의 플라즈마(P2)의 형성을 위한 고압력의 환경이 요구되지 않는다. 즉, 타겟(130)의 스퍼터링 공정과 필터(140)의 스퍼터링 공정이 동시에 수행될 때에는, 저압력, 예를 들어 1mTorr 미만의 환경이 조성될 수 있다.
이와 같이, 제어부(170)는 전원 공급부(160)를 제어하여 진공 챔버(110)의 내부에서 타겟(130)의 스퍼터링과 필터(140)의 스퍼터링이 함께 수행되도록 함으로써, 타겟(130)의 스퍼터링시 필터(140)에 타겟 입자가 퇴적되는 것을 억제하게 할 수 있다. 이에 따라, 필터(140)의 장시간 사용이 가능하며, 타겟(130)의 스퍼터링 공정시 필터(140)에 쌓일 수 있는 퇴적물로 인해 타겟 입자가 기판(S)으로 증착되는 효율이 저하되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 필터(140)에 대한 별도의 클리닝 또는 교체로 인해 스퍼터링 장치의 구동이 정지되어 생산성이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치(100)는 진공 챔버(110)의 내부에서 필터(140)의 스퍼터링 공정을 수행함으로써, 필터(140)에 쌓인 퇴적물(DE)을 제거하거나 필터(140)에 타겟 입자가 퇴적되는 것을 억제시킬 수 있다.
따라서, 필터(140)의 장시간 사용이 가능하며, 타겟(130)의 스퍼터링 공정시 필터(140)의 퇴적물(DE)로 인해 타겟 입자가 기판(S)으로 증착되는 효율이 저하되는 것이 방지될 수 있다. 또한, 필터(140)에 대한 별도의 클리닝 또는 교체로 인해 스퍼터링 장치의 구동이 정지되어 생산성이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치(100)의 구동 방법 중 필터의 스퍼터링 공정에 대해 도 1을 결부하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구동 방법 중 필터의 스퍼터링 공정을 보여주는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구동 방법 중 필터의 스퍼터링 공정은 필터 스퍼터링 신호 수신 단계(S10) 및 필터에 전원 공급 단계(S20)를 포함한다.
필터 스퍼터링 신호 수신 단계(S10)는 타겟(130)의 스퍼터링 공정이 수행되어 기판(S)에 박막 증착이 완료된 경우, 제어부(170)가 공정 제어부(180)로부터 필터 스퍼터링 신호를 수신하는 단계이다.
또다른 실시예에서는, 필터 스퍼터링 신호 수신 단계(S10)는 타겟(130)의 스퍼터링 공정시에 필터(140)의 스퍼터링 공정이 함께 이루어지도록 제어부(170)가 공정 제어부(180)로부터 필터 스퍼터링 신호를 수신하는 단계이다.
필터에 전원 공급 단계(S20)는 제어부(170)가 필터 스퍼터링 신호를 수신하면, 전원 공급부(160)가 필터(140)에 전원, 예를 들어 마이너스(-) 전원을 공급하도록 제어한다.
이에 따라, 타겟(130)의 스퍼터링 공정이 수행되어 기판(S)에 박막 증착이 완료된 경우에서, 필터(140)의 스퍼터링 공정이 수행되어 타겟(130)의 스퍼터링으로 인해 타겟 입자가 필터(140)에 퇴적되어 형성된 퇴적물(DE)이 제거될 수 있다. 이에 대한 설명은 앞에서 상세히 설명되었으므로 구체적인 설명은 생략한다.
또다른 실시예에서는, 타겟(130)의 스퍼터링 공정이 수행되는 과정에서, 필터(140)의 스퍼터링 공정이 함께 수행되어 타겟(130)의 스퍼터링으로 인해 타겟 입자가 필터(140)에 퇴적되는 것이 억제될 수 있다. 이에 대한 설명도 앞에서 상세히 설명되었으므로 구체적인 설명은 생략한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 스퍼터링 장치 110: 진공 챔버
120: 스테이지 130: 타겟
140: 필터 150: 마그네트
160: 전원 공급부 170: 제어부
180: 공정 제어부

Claims (20)

  1. 진공 챔버;
    상기 진공 챔버의 내부 일측에 배치되며, 기판이 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지와 마주보도록 상기 진공 챔버의 내부 타측에 배치되는 타겟;
    상기 스테이지와 상기 타겟 사이에 배치되며, 개구를 가지는 필터; 및
    상기 진공 챔버의 외부에 배치되며, 상기 타겟의 스퍼터링 공정시 상기 타겟에 전원을 공급하기 위한 제1 전원 공급 라인과 상기 필터의 스퍼터링 공정시 상기 필터에 전원 공급하기 위한 제2 전원 공급 라인을 포함하는 전원 공급부를 포함하는 스퍼터링 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 필터는 상기 타겟과 동일한 물질로 형성되는 스퍼터링 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 필터는 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)으로 형성되는 스퍼터링 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟에 공급되는 전원과 상기 필터에 공급하는 전원은 마이너스 전원인 스퍼터링 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 접지된 스퍼터링 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 공급부에 연결되는 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 타겟에 상기 전원이 인가되도록 상기 전원 공급부를 제어하여 상기 타겟의 스퍼터링 공정이 수행되도록 하며, 상기 타겟의 스퍼터링 공정 완료 후 상기 필터에 상기 전원이 인가되도록 상기 전원 공급부를 제어하여 상기 필터의 스퍼터링 공정이 수행되게 하는 스퍼터링 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 전원 공급부에 연결되는 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 타겟에 상기 전원이 인가되도록 상기 전원 공급부를 제어하여 상기 타겟의 스퍼터링 공정이 수행되도록 하며, 상기 타겟에 상기 전원을 인가시 상기 필터에 상기 전원이 함께 인가되도록 상기 전원 공급부를 제어하여 상기 필터의 스퍼터링 공정이 함께 수행되게 하는 스퍼터링 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 외부 중 상기 타겟과 대응하는 위치에 배치되는 마그네트를 더 포함하는 스퍼터링 장치.
  9. 진공 챔버의 내부에서 기판이 안착되는 스테이지와 마주보게 배치되는 타겟의 스퍼터링 공정이 완료되어 제어부가 공정 제어부로부터 필터 스퍼터링 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 필터 스퍼터링 신호를 수신하면, 상기 스테이지와 상기 타겟 사이에 배치되는 필터의 스퍼터링 공정을 위해 전원 공급부를 제어하여 상기 필터에 전원을 공급하는 단계를 포함하는 스퍼터링 장치의 구동 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 필터는 상기 타겟과 동일한 물질로 형성되는 스퍼터링 장치의 구동 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 필터는 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)으로 형성되는 스퍼터링 장치의 구동 방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 필터에 공급하는 전원은 마이너스 전원인 스퍼터링 장치의 구동 방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 접지된 스퍼터링 장치의 구동 방법.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 타겟의 스퍼터링 공정시 상기 진공 챔버의 압력은 1mTorr 미만이며,
    상기 필터의 스퍼터링 공정시 상기 진공 챔버의 압력은 50mTorr 이상인 스퍼터링 장치의 구동 방법.
  15. 제어부가 공정 제어부로부터 진공 챔버의 내부에서 기판이 안착되는 스테이지와 마주보게 배치되는 타겟의 스퍼터링 공정을 위한 타겟 스퍼터링 신호와, 상기 스테이지와 상기 타겟 사이에 배치되는 필터의 스퍼터링을 위한 필터 스터터링 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 타겟 스퍼터링 신호와 상기 필터 스퍼터링 신호를 수신하면, 상기 타겟의 스퍼터링 공정과 상기 필터의 스퍼터링 공정을 함께 수행하기 위해 전원 공급부를 제어하여 상기 타겟과 상기 필터 각각에 전원을 공급하는 단계를 포함하는 스퍼터링 장치의 구동 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 필터는 상기 타겟과 동일한 물질로 형성되는 스퍼터링 장치의 구동 방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 필터는 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)으로 형성되는 스퍼터링 장치의 구동 방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 타겟과 상기 필터 각각에 공급하는 전원은 마이너스 전원인 스퍼터링 장치의 구동 방법.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 진공 챔버는 접지된 스퍼터링 장치의 구동 방법.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 타겟의 스퍼터링 공정 및 상기 필터의 스퍼터링 공정시 상기 진공 챔버의 압력은 1mTorr 미만인 스퍼터링 장치의 구동 방법.
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