KR20170005347A - 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 스퍼터링 방법 - Google Patents

Abstract

예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치는 음극의 극성을 갖는 타겟, 기판과 타겟 사이에 배치되며 양극의 극성을 갖는 양극부, 양극부를 회전시키는 모터부, 및 양극부의 내부공간과 연통되어 양극부에 제1 냉각 유체를 공급하는 제1 냉각 유체 공급부를 포함한다. 예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치에 의하면, 양극봉들이 휘는 것을 줄일 수 있으므로, 양극봉들과 타겟 사이에 발생할 수 있는 아킹(arcing)을 줄일 수 있으며 양극봉들을 세정하거나 교체하기 위해 공정이 중단되어 발생하는 생산성 하락을 줄일 수 있다.

Description

스퍼터링 장치 및 이를 이용한 스퍼터링 방법{SPUTTERING APPARATUS AND SPUTTERING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 표시 장치를 제조하기 위한 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 스퍼터링 방법에 관한 것이다.

표시 장치의 제조에 있어서, 기판에 원하는 물질을 증착하기 위한 스퍼터링 장치가 널리 이용되고 있다. 일반적으로, 상기 스퍼터링 장치는 타겟 및 상기 타겟과 상기 기판 사이에 배치되는 다수의 양극봉들을 포함한다.

상기 스퍼터링 장치는 상기 기판 상에 원하는 물질을 증착하기 위한 것이지만, 상기 양극봉들의 외주면 상에도 상기 물질이 증착되고 이로 인해 많은 문제들이 발생하고 있다.

특히, 상기 양극봉들의 상기 외주면에 증착되는 상기 물질의 열팽창률과 상기 양극봉들의 열팽창률이 다르기 때문에, 상기 양극봉들이 상기 타겟 방향으로 휘거나 상기 타겟 방향과 반대되는 방향으로 휘어 상기 양극봉들과 상기 타겟들 사이에 아킹이 발생하며, 이는 기판의 증착 균일성을 저하시키는 문제를 발생시킨다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 일 목적은 아킹을 줄일 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 아킹을 줄일 수 있는 스퍼터링 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 일 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치는 음극의 극성을 갖는 타겟, 기판과 상기 타겟 사이에 배치되며 양극의 극성을 갖는 양극부, 상기 양극부를 회전시키는 모터부, 및 상기 양극부의 내부공간과 연통되어 상기 양극부에 제1 냉각 유체를 공급하는 제1 냉각 유체 공급부를 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 양극부는 복수의 양극봉들을 포함하고, 상기 모터부는 상기 양극봉들을 회전시키기 위해 상기 양극봉들의 일단들에 각각 장착되는 복수의 제1 모터들을 포함하고, 상기 양극봉들의 내부공간은 서로 연통될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 양극봉들은 상기 제1 냉각 유체가 흘러가는 공간을 제공하는 제1 관, 및 상기 제1 관을 수용하고 상기 모터들과 연동하여 회전하는 제2 관을 각각 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 관 및 상기 제2 관은 알루미늄 또는 몰리브덴을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 양극부에 제2 냉각 유체를 공급하는 제2 냉각 유체 공급부를 더 포함하고, 상기 제2 냉각 유체가 상기 제1 관의 외부에서 상기 제2 관을 따라 흐를 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 냉각 유체는 냉각된 질소 액체이며, 상기 제2 냉각 유체는 냉각된 공기일 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 모터부는 상기 양극봉들을 회전시키기 위해 상기 양극봉들의 타단들에 각각 장착되는 복수의 제2 모터들을 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 타겟을 수용하는 타겟 홀을 구비하고 상기 타겟과 상기 양극부를 절연하는 절연 부재를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 절연 부재와 결합하며 상기 양극봉들을 지지하는 프레임을 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 냉각 유체 공급부는 복수의 냉각 라인을 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 스퍼터링 방법은 타겟에 음극을 인가하고, 기판과 상기 타겟 사이에 배치되는 양극부에 양극을 인가한다. 모터부를 이용하여 상기 양극부를 회전시킨다. 제1 냉각 유체 공급부를 통해 공급되는 제1 냉각 유체를 이용하여 상기 양극부를 냉각시킨다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 양극부는 복수의 양극봉들을 포함하고, 상기 모터부는 상기 양극봉들을 회전시키기 위해 상기 양극봉들의 일단들에 각각 장착되는 복수의 제1 모터들을 포함할 수 있다. 상기 양극봉들의 내부공간은 서로 연통될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 양극봉들은 상기 제1 냉각 유체가 흘러가는 공간을 제공하는 제1 관, 및 상기 제1 관을 수용하고 상기 모터들과 연동하여 회전하는 제2 관을 각각 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 관 및 상기 제2 관은 알루미늄 또는 몰리브덴을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 양극부에 제2 냉각 유체를 공급하는 제2 냉각 유체 공급부를 더 포함하고, 상기 제2 냉각 유체가 상기 제1 관의 외부에서 상기 제2 관을 따라 흐를 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 냉각 유체는 냉각된 질소 액체이며, 상기 제2 냉각 유체는 냉각된 공기일 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 모터부는 상기 양극봉들을 회전시키기 위해 상기 양극봉들의 타단들에 각각 장착되는 복수의 제2 모터들을 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 타겟을 수용하는 타겟 홀을 구비하고 상기 타겟과 상기 양극부를 절연하는 절연 부재를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 절연 부재와 결합하며 상기 양극봉들을 지지하는 프레임을 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 냉각 유체 공급부는 복수의 냉각 라인을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 스퍼터링 장치에 의하면, 양극봉들의 외주면에 균일하게 타겟 물질이 증착될 수 있다. 이에 의해, 증착된 타겟 물질과 상기 양극봉들의 열팽창율이 다르더라도 상기 양극봉들이 타겟 방향이나 상기 타겟 방향의 반대 방향으로 휘는 것을 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 양극봉들은 냉각 유체에 의해 냉각되기 때문에, 상기 양극봉들이 휘는 것을 줄일 수 있다.

예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치에 의하면, 상기 양극봉들이 휘는 것을 줄일 수 있으므로, 상기 양극봉들과 타겟 사이에 발생할 수 있는 아킹(arcing)을 줄일 수 있으며 양극봉들을 세정하거나 교체하기 위해 공정이 중단되어 발생하는 생산성 하락을 줄일 수 있다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 라인을 따라 절단한 양극봉의 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 비교예에 따른 양극봉이 타겟 물질에 의해 증착되어 휘는 것을 나타내는 단면도이다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치의 평면도이다.
도 8은 도 7의 III-III' 라인을 따라 절단한 양극봉의 단면도이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치의 평면도이다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치의 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 라인을 따라 절단한 양극봉의 단면도이다. 도 3은 도 1의 II-II' 라인을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 스퍼터링 장치는 기판과 타겟(300) 사이에 배치되며 양극의 극성을 갖는 양극부(100), 양극부(100)를 회전시키는 모터부(200), 음극의 극성을 갖는 타겟(300), 및 양극부(100)의 내부공간과 연통되어 제1 냉각 유체를 공급하는 제1 냉각 유체 공급부(500)를 포함한다. 또한, 상기 스퍼터링 장치는 타겟(300)을 수용하는 타겟 홀을 구비하고, 타겟(300)과 양극부(100)를 절연하는 절연 부재(600), 및 절연 부재(600)와 결합하며 양극부(100)를 지지하는 프레임(400)을 더 포함할 수 있다.

타겟(300)은 타겟 물질을 포함할 수 있다. 타겟(300)은 챔버(도시되지 않음) 내에 발생되는 플라즈마의 이온들에 의해 스퍼터링되어, 상기 타겟 물질이 상기 기판에 증착되도록 상기 타겟 물질을 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 타겟 물질은 구리(copper)를 포함할 수 있다. 이와는 달리 상기 타겟 물질은 비금속 물질을 포함할 수 있다.

상기 플라즈마는 노블 가스(noble gas)에 에너지가 공급되어 발생될 수 있다. 예를 들어, 상기 노블 가스는 아르곤(Ar) 가스 등을 포함할 수 있다. 상기 플라즈마의 양의 이온들은 양극의 극성을 갖는 양극부(100) 및 음극의 극성을 갖는 타겟(300)에 의해 가속되어, 타겟(300)을 스퍼터링할 수 있다.

또한, 타겟(300)으로부터 방출되는 상기 타겟 물질은 상기 기판 상에 증착될 뿐만 아니라, 양극부(100) 상에 증착될 수 있다.

모터부(200)는 양극부(100)를 회전시킨다. 이에 따라, 양극부(100)의 외주면을 상기 타겟 물질에 의해 균일하게 증착된다. 제1 냉각 유체 공급부(500)는 양극부(100)의 내부공간과 연통되어, 양극부(100)에 제1 냉각 유체를 공급할 수 있다. 따라서, 양극부(100)는 제1 냉각 유체 공급부(500)를 통해 공급받은 상기 제1 냉각 유체에 의해 냉각되며, 양극부(100)가 열팽창에 의해 휘는 것을 줄일 수 있다.

양극부(100)는 복수의 양극봉들(110)을 포함하며, 모터부(200)는 양극봉들(110)을 회전시키기 위해 양극봉들(110)의 일단들에 각각 장착되는 복수의 제1 모터들(210)을 포함할 수 있다. 또한, 양극봉들(110)의 내부공간은 서로 연통되어, 제1 냉각 유체 공급부(500)로부터 공급된 상기 제1 냉각 유체가 양극봉들(110)에 주입될 수 있다.

각각의 양극봉(110)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있으며, 양극봉들(110)은 타겟(300)을 가로지르도록 타겟(300) 상에 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)을 따라 배치될 수 있다. 또한, 타겟(300)은 제1 및 제2 방향들(D1, D2)과 교차하는 제3 방향에 배치될 수 있다.

예를 들어, 양극봉들(110)은 열전도율이 좋은 알루미늄을 포함할 수 있다. 또한, 양극봉들(110)의 내부공간(112)으로 상기 제1 냉각 유체가 공급되어, 양극봉들(110)은 냉각될 수 있다. 또한, 상기 제1 냉각 유체는 액체 질소일 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 냉각 유체는 냉각된 공기일 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 양극봉들(110)이 회전되기 때문에, 타겟(300)으로부터 방출되는 상기 타겟 물질은 양극봉들(110)의 외주면 상에 균일하게 증착될 수 있다.

이에 의해, 양극봉들(110)에 증착된 상기 타겟 물질과 양극봉들(110)의 열팽창율이 다르더라도 양극봉들(110)이 제3 방향(D3) 또는 제3 방향(D3)과 반대 방향으로 휘는 것을 감소시킬 수 있다.

또한, 양극봉들(110)은 상기 냉각 유체에 의해 냉각되기 때문에, 양극봉들(110)이 휘는 것을 줄일 수 있다.

예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치에 의하면, 양극봉들(110)이 제3 방향(D3) 또는 제3 방향(D3)과 반대 방향으로 휘는 것을 줄일 수 있으므로, 양극봉들(110)과 타겟(300) 사이에 발생할 수 있는 아킹(arcing)을 줄일 수 있으며 양극봉들(110)을 세정하거나 교체하기 위해 공정이 중단되어 발생하는 생산성 하락을 줄일 수 있다.

도 4 내지 도 6은 비교예에 따른 양극봉이 타겟 물질에 의해 증착되어 휘는 것을 나타내는 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 비교예에 따른 양극봉(166)은 회전하면서 냉각되지 않는다. 이에 의해, 양극봉(116)은 타겟(300)에 의해 방출되는 타겟 물질이 불균일하게 증착된다.

예를 들어, 타겟(300)을 마주보는 양극봉(116)의 일부 상에만 상기 타겟 물질이 증착되기 때문에, 상기 타겟 물질의 열팽창율과 양극봉(116)의 열팽창율이 다른 경우, 양극봉(116)은 제3 방향(D3) 또는 제3 방향(D3)과 반대되는 방향으로 휘게 된다.

구체적으로, 상기 타겟 물질의 열팽창율이 양극봉(116)의 열팽창율보다 큰 경우, 양극봉(116)은 제3 방향(D3)을 따라 휘게 된다. 또한, 상기 타겟 물질의 열팽창율이 양극봉(116)의 열팽창율보다 작은 경우, 양극봉(116)은 제3 방향(D3)과 반대되는 방향으로 휘게 된다.

이에 의해, 양극봉(116)과 타겟(300) 사이에 아킹이 발생되어 기판(도시되지 않음)의 신뢰성을 크게 떨어트릴 수 있다. 또한, 양극봉(116)에 불균일하게 증착된 상기 타겟 물질을 세정하거나 양극봉(116)을 교체하기 위해 공정을 중단하는 경우, 제조 생산성을 하락시키는 요인이 된다.

도 7은 예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치의 평면도이다. 도 8은 도 7의 III-III' 라인을 따라 절단한 양극봉의 단면도이다. 예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치는 양극봉의 구조 및 제2 모터들을 제외하고는 도 1의 스퍼터링 장치와 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 스퍼터링 장치는 기판과 타겟(300) 사이에 배치되며 양극의 극성을 갖는 양극부(100), 양극부(100)를 회전시키는 모터부(200), 음극의 극성을 갖는 타겟(300), 및 양극부(100)의 내부공간과 연통되어 제1 냉각 유체를 공급하는 제1 냉각 유체 공급부(500)를 포함한다. 또한, 상기 스퍼터링 장치는 타겟(300)을 수용하는 타겟 홀을 구비하고, 타겟(300)과 양극부(100)를 절연하는 절연 부재(600), 및 절연 부재(600)와 결합하며 양극부(100)를 지지하는 프레임(400)을 더 포함할 수 있다.

타겟(300)은 타겟 물질을 포함할 수 있다. 타겟(300)은 챔버(도시되지 않음) 내에 발생되는 플라즈마의 이온들에 의해 스퍼터링되어, 상기 타겟 물질이 상기 기판에 증착되도록 상기 타겟 물질을 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 타겟 물질은 구리(copper)를 포함할 수 있다. 이와는 달리 상기 타겟 물질은 비금속 물질을 포함할 수 있다.

상기 플라즈마는 노블 가스(noble gas)에 에너지가 공급되어 발생될 수 있다. 예를 들어, 상기 노블 가스는 아르곤(Ar) 가스 등을 포함할 수 있다. 상기 플라즈마의 양의 이온들은 양극의 극성을 갖는 양극부(100) 및 음극의 극성을 갖는 타겟(300)에 의해 가속되어, 타겟(300)을 스퍼터링할 수 있다.

또한, 타겟(300)으로부터 방출되는 상기 타겟 물질은 상기 기판 상에 증착될 뿐만 아니라, 양극부(100) 상에 증착될 수 있다.

모터부(200)는 양극부(100)를 회전시킨다. 이에 따라, 양극부(100)의 외주면을 상기 타겟 물질에 의해 균일하게 증착된다. 제1 냉각 유체 공급부(500)는 양극부(100)의 내부공간과 연통되어, 양극부(100)에 제1 냉각 유체를 공급할 수 있다. 따라서, 양극부(100)는 제1 냉각 유체 공급부(500)를 통해 공급받은 상기 제1 냉각 유체에 의해 냉각되며, 양극부(100)가 열팽창에 의해 휘는 것을 줄일 수 있다.

양극부(100)는 복수의 양극봉들(120)을 포함하며, 모터부(200)는 양극봉들(120)을 회전시키기 위해 양극봉들(120)의 일단들에 각각 장착되는 복수의 제1 모터들(210)을 포함할 수 있다. 또한, 양극봉들(120)의 내부공간은 서로 연통되어, 제1 냉각 유체 공급부(500)로부터 공급된 상기 제1 냉각 유체가 양극봉들(120)에 주입될 수 있다.

각각의 양극봉(120)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있으며, 양극봉들(110)은 타겟(300)을 가로지르도록 타겟(300) 상에 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)을 따라 배치될 수 있다. 또한, 타겟(300)은 제1 및 제2 방향들(D1, D2)과 교차하는 제3 방향에 배치될 수 있다.

각각의 양극봉(120)은 상기 제1 냉각 유체가 흘러가는 내부공간(126)을 제공하는 제1 관(124), 및 제1 관(124)을 수용하고 제1 모터들(210)과 연동하여 회전하는 제2 관(122)을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 관들(124, 122)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있으며, 제1 및 제2 관들(124, 122)은 열전도율이 좋은 알루미늄을 포함할 수 있다. 이와는 달리 제1 및 제2 관들(124, 122)은 몰리브덴을 포함할 수도 있다.

상기 스퍼터링 장치는 양극부(100)에 제2 냉각 유체를 공급하는 제2 냉각 유체 공급부(도시되지 않음)를 더 포함하고, 상기 제2 냉각 유체는 제1 관(124)의 외부에서 제2 관(122)을 따라 흐를 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서 제1 관(124)의 내부공간(126)을 따라 상기 제1 냉각 유체가 공급되고, 제2 관(122)의 내부공간(128)을 따라 상기 제2 냉각 유체가 공급될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 냉각 유체는 액체 질소이고, 상기 제2 냉각 유체는 냉각된 공기일 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 냉각 유체는 냉각된 공기이며, 상기 제2 냉각 유체는 액체 질소일 수 있다.

또한, 모터부(200)는 양극봉들(120)을 회전시키기 위해 양극봉들(120)의 타단들에 각각 장착되는 복수의 제2 모터들(220)을 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치에 의하면, 양극봉들(120)이 회전되기 때문에, 타겟(300)으로부터 방출되는 상기 타겟 물질은 양극봉들(120)의 외주면 상에 균일하게 증착될 수 있다.

이에 의해, 양극봉들(120)에 증착된 상기 타겟 물질과 양극봉들(120)의 열팽창율이 다르더라도 양극봉들(120)이 제3 방향(D3) 또는 제3 방향(D3)과 반대 방향으로 휘는 것을 감소시킬 수 있다.

또한, 양극봉들(120)은 상기 냉각 유체에 의해 냉각되기 때문에, 양극봉들(120)이 휘는 것을 줄일 수 있다.

예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치에 의하면, 양극봉들(120)이 제3 방향(D3) 또는 제3 방향(D3)과 반대 방향으로 휘는 것을 줄일 수 있으므로, 양극봉들(120)과 타겟(300) 사이에 발생할 수 있는 아킹(arcing)을 줄일 수 있으며 양극봉들(110)을 세정하거나 교체하기 위해 공정이 중단되어 발생하는 생산성 하락을 줄일 수 있다.

도 9는 예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치의 평면도이다. 예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치는 냉각 유체 공급부를 제외하고는 도 1의 스퍼터링 장치와 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함한다. 따라서, 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호들로 나타내고, 또한 동일한 구성요소들에 대한 반복 설명은 생략한다.

도 9를 참조하면, 스퍼터링 장치는 기판과 타겟(300) 사이에 배치되며 양극의 극성을 갖는 양극부(100), 양극부(100)를 회전시키는 모터부(200), 음극의 극성을 갖는 타겟(300), 및 양극부(100)의 내부공간과 연통되어 제1 냉각 유체를 공급하는 제1 냉각 유체 공급부(500)를 포함한다. 또한, 상기 스퍼터링 장치는 타겟(300)을 수용하는 타겟 홀을 구비하고, 타겟(300)과 양극부(100)를 절연하는 절연 부재(600), 및 절연 부재(600)와 결합하며 양극부(100)를 지지하는 프레임(400)을 더 포함할 수 있다.

타겟(300)은 타겟 물질을 포함할 수 있다. 타겟(300)은 챔버(도시되지 않음) 내에 발생되는 플라즈마의 이온들에 의해 스퍼터링되어, 상기 타겟 물질이 상기 기판에 증착되도록 상기 타겟 물질을 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 타겟 물질은 구리(copper)를 포함할 수 있다. 이와는 달리 상기 타겟 물질은 비금속 물질을 포함할 수 있다.

상기 플라즈마는 노블 가스(noble gas)에 에너지가 공급되어 발생될 수 있다. 예를 들어, 상기 노블 가스는 아르곤(Ar) 가스 등을 포함할 수 있다. 상기 플라즈마의 양의 이온들은 양극의 극성을 갖는 양극부(100) 및 음극의 극성을 갖는 타겟(300)에 의해 가속되어, 타겟(300)을 스퍼터링할 수 있다.

또한, 타겟(300)으로부터 방출되는 상기 타겟 물질은 상기 기판 상에 증착될 뿐만 아니라, 양극부(100) 상에 증착될 수 있다.

모터부(200)는 양극부(100)를 회전시킨다. 이에 따라, 양극부(100)의 외주면을 상기 타겟 물질에 의해 균일하게 증착된다. 제1 냉각 유체 공급부(500)는 양극부(100)의 내부공간과 연통되어, 양극부(100)에 제1 냉각 유체를 공급할 수 있다. 따라서, 양극부(100)는 제1 냉각 유체 공급부(500)를 통해 공급받은 상기 제1 냉각 유체에 의해 냉각되며, 양극부(100)가 열팽창에 의해 휘는 것을 줄일 수 있다.

양극부(100)는 복수의 양극봉들(110)을 포함하며, 모터부(200)는 양극봉들(110)을 회전시키기 위해 양극봉들(110)의 일단들에 각각 장착되는 복수의 제1 모터들(210)을 포함할 수 있다. 또한, 양극봉들(110)의 내부공간은 서로 연통되어, 제1 냉각 유체 공급부(500)로부터 공급된 상기 제1 냉각 유체가 양극봉들(110)에 주입될 수 있다.

각각의 양극봉(110)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있으며, 양극봉들(110)은 타겟(300)을 가로지르도록 타겟(300) 상에 제1 방향(D1)과 교차하는 제2 방향(D2)을 따라 배치될 수 있다. 또한, 타겟(300)은 제1 및 제2 방향들(D1, D2)과 교차하는 제3 방향에 배치될 수 있다.

예를 들어, 양극봉들(110)은 열전도율이 좋은 알루미늄을 포함할 수 있다. 또한, 양극봉들(110)의 내부공간(112)으로 상기 제1 냉각 유체가 공급되어, 양극봉들(110)은 냉각될 수 있다. 또한, 상기 제1 냉각 유체는 액체 질소일 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 냉각 유체는 냉각된 공기일 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 제1 냉각 유체 공급부(500)는 복수의 냉각 라인들(510)을 포함할 수 있다. 따라서, 양극봉들(110)이 균일하게 냉각될 수 있어, 기판의 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.

예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치에 의하면, 양극봉들(110)이 회전되기 때문에, 타겟(300)으로부터 방출되는 상기 타겟 물질은 양극봉들(110)의 외주면 상에 균일하게 증착될 수 있다.

이에 의해, 양극봉들(110)에 증착된 상기 타겟 물질과 양극봉들(110)의 열팽창율이 다르더라도 양극봉들(110)이 제3 방향(D3) 또는 제3 방향(D3)과 반대 방향으로 휘는 것을 감소시킬 수 있다.

또한, 양극봉들(110)은 상기 냉각 유체에 의해 냉각되기 때문에, 양극봉들(110)이 휘는 것을 줄일 수 있다.

예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 장치에 의하면, 양극봉들(110)이 제3 방향(D3) 또는 제3 방향(D3)과 반대 방향으로 휘는 것을 줄일 수 있으므로, 양극봉들(110)과 타겟(300) 사이에 발생할 수 있는 아킹(arcing)을 줄일 수 있으며 양극봉들(110)을 세정하거나 교체하기 위해 공정이 중단되어 발생하는 생산성 하락을 줄일 수 있다.

도 10은 예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 1 및 도 10을 참조하면, 타겟(300)에 음극을 인가하고, 양극부(100)에 양극을 인가한다(S100). 챔버(도시되지 않음) 내에 발생된 플라즈마의 양이온들은 양극이 인가된 양극부(100) 및 음극이 인가된 타겟(300)에 의해 가속되어 타겟(300)을 스퍼터링 한다.

타겟(300)에 포함된 타겟 물질은 방출되어 기판(도시되지 않음)에 증착될 수 있다. 이 때, 상기 타겟 물질은 양극부(100) 상에도 증착된다.

이어서, 모터부(200)를 이용하여 양극부(100)를 회전시킨다(S120). 양극부(100)가 회전하면서, 상기 타겟 물질은 양극부(100)의 외주면 상에 균일하게 증착된다.

이어서, 제1 냉각 유체 공급부(500)를 통해 공급되는 제1 냉각 유체를 이용하여 양극부(100)를 냉각시킨다.

예시적인 실시예들에 따른 스퍼터링 방법은 양극부(100)를 회전시키기 때문에, 양극부(100)의 상기 외주면이 균일하게 상기 타겟물질로 증착된다. 따라서, 상기 타겟 물질의 열팽창율과 양극부(100)의 열팽창율이 다르기 때문에 발생되는 양극부(100)의 휨을 줄일 수 있다.

또한, 양극부(100)는 상기 제1 냉각 유체에 의해 냉각되기 때문에 열팽창에 따른 양극부(100)의 휨을 줄일 수 있다.

양극부(100)의 휨이 줄어들게 되면, 양극부(100)와 타겟(300) 사이의 아킹이 발생할 가능성이 줄어들게 된다. 따라서, 기판이 균일하게 증착될 수 있고, 양극부(100)를 세정하거나 교체하는 것을 줄일 수 있으므로 생산성을 증가시킬 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 양극부 110: 양극봉
200: 모터부 300: 타겟
400: 프레임 500: 제1 냉각 유체 공급부
600: 절연 부재

Claims (20)

1. 음극의 극성을 갖는 타겟;
   기판과 상기 타겟 사이에 배치되며 양극의 극성을 갖는 양극부;
   상기 양극부를 회전시키는 모터부; 및
   상기 양극부의 내부공간과 연통되어, 상기 양극부에 제1 냉각 유체를 공급하는 제1 냉각 유체 공급부를 포함하는 스퍼터링 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 양극부는 복수의 양극봉들을 포함하고,
   상기 모터부는 상기 양극봉들을 회전시키기 위해 상기 양극봉들의 일단들에 각각 장착되는 복수의 제1 모터들을 포함하고,
   상기 양극봉들의 내부공간은 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 양극봉들은,
   상기 제1 냉각 유체가 흘러가는 공간을 제공하는 제1 관; 및
   상기 제1 관을 수용하고, 상기 모터들과 연동하여 회전하는 제2 관을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제1 관 및 상기 제2 관은 알루미늄 또는 몰리브덴을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 양극부에 제2 냉각 유체를 공급하는 제2 냉각 유체 공급부를 더 포함하고,
   상기 제2 냉각 유체가 상기 제1 관의 외부에서 상기 제2 관을 따라 흐르는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 냉각 유체는 냉각된 질소 액체이며, 상기 제2 냉각 유체는 냉각된 공기인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 모터부는 상기 양극봉들을 회전시키기 위해 상기 양극봉들의 타단들에 각각 장착되는 복수의 제2 모터들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 타겟을 수용하는 타겟 홀을 구비하고 상기 타겟과 상기 양극부를 절연하는 절연 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 절연 부재와 결합하며 상기 양극봉들을 지지하는 프레임을 더 포함하는 스퍼터링 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 냉각 유체 공급부는 복수의 냉각 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
11. 타겟에 음극을 인가하고, 기판과 상기 타겟 사이에 배치되는 양극부에 양극을 인가하는 단계;
    모터부를 이용하여 상기 양극부를 회전시키는 단계; 및
    제1 냉각 유체 공급부를 통해 공급되는 제1 냉각 유체를 이용하여 상기 양극부를 냉각시키는 단계를 포함하는 스퍼터링 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 양극부는 복수의 양극봉들을 포함하고,
    상기 모터부는 상기 양극봉들을 회전시키기 위해 상기 양극봉들의 일단들에 각각 장착되는 복수의 제1 모터들을 포함하고,
    상기 양극봉들의 내부공간은 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 양극봉들은,
    상기 제1 냉각 유체가 흘러가는 공간을 제공하는 제1 관; 및
    상기 제1 관을 수용하고, 상기 모터들과 연동하여 회전하는 제2 관을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 제1 관 및 상기 제2 관은 알루미늄 또는 몰리브덴을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 양극부에 제2 냉각 유체를 공급하는 제2 냉각 유체 공급부를 더 포함하고,
    상기 제2 냉각 유체가 상기 제1 관의 외부에서 상기 제2 관을 따라 흐르는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 냉각 유체는 냉각된 질소 액체이며, 상기 제2 냉각 유체는 냉각된 공기인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
17. 제 12 항에 있어서, 상기 모터부는 상기 양극봉들을 회전시키기 위해 상기 양극봉들의 타단들에 각각 장착되는 복수의 제2 모터들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
18. 제 12 항에 있어서, 상기 타겟을 수용하는 타겟 홀을 구비하고 상기 타겟과 상기 양극부를 절연하는 절연 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 절연 부재와 결합하며 상기 양극봉들을 지지하는 프레임을 더 포함하는 스퍼터링 방법.
20. 제 11 항에 있어서, 상기 제1 냉각 유체 공급부는 복수의 냉각 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 방법.
    

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