KR20210080770A - Rotary target device for sputter and Sputter device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스퍼터장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공챔버 내에 설치되는 타겟을 기판의 사이즈에 맞추어 회전시킴으로써, 타겟의 소모를 최소화 할 수 있는 스퍼터용 회전형 타겟장치 및 상기 타겟장치를 구비한 스퍼터장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly, by rotating a target installed in a vacuum chamber according to the size of a substrate, a rotatable target apparatus for sputtering which can minimize consumption of the target, and a sputter having the target apparatus It's about the device.
글래스 기판 등을 포함하는 가공 대상물 표면에 박막을 형성하기 위한 적층방법으로서, PVD(Physical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition), 증발법(Evaporation) 등이 알려져 있다. 이러한 적층방법은 각각의 장단점을 가져 필요에 맞추어 적절히 선택된다.As a lamination method for forming a thin film on the surface of an object to be processed including a glass substrate, PVD (Physical Vapor Deposition), CVD (Chemical Vapor Deposition), evaporation, and the like are known. Each of these lamination methods has advantages and disadvantages and is appropriately selected according to needs.
그런데, CVD 증착방식은, 증착막이 균일하지 못하고 특성의 재현에 어려움이 있으며, 증착 시 고온의 환경을 요구하므로 에너지 소모가 심하다는 단점을 갖는다. 또한, 증발법은 증착율이 높기는 하지만 증착막의 밀도나 밀착력이 다소 떨어진다.However, the CVD deposition method has disadvantages in that the deposition film is not uniform, it is difficult to reproduce characteristics, and requires a high temperature environment during deposition, so energy consumption is severe. In addition, although the evaporation method has a high deposition rate, the density or adhesion of the deposition film is somewhat inferior.
이에 비해, PVD 증착방법은, 진공이 유지되는 진공챔버내에서 진행되는데, 자석을 이용해 타겟의 표면에 자기장을 유지한 상태로 챔버 내에 불활성 기체인 아르곤(Ar)을 주입하고, 타겟에 음극 전력을 인가하여 플라즈마를 형성하는 과정을 포함한다. In contrast, the PVD deposition method proceeds in a vacuum chamber in which a vacuum is maintained, and argon (Ar), an inert gas, is injected into the chamber while maintaining a magnetic field on the surface of the target using a magnet, and cathode power is applied to the target. It includes a process of forming plasma by applying it.
상기 아르곤은 플라즈마에 의해 이온화 되고, 이온화된 아르곤의 양이온이 타겟에 고속으로 충돌하여 타겟에 충돌에너지를 가함으로써 타겟으로부터 원자들이 방출되게 한다. 타겟의 표면에서 방출된 타겟 물질은 타겟의 전방에 대기하고 있는 증착대상물, 가령, 기판으로 날아가 기판에 증착된다. The argon is ionized by plasma, and the ionized argon cations collide with the target at high speed to apply collision energy to the target, thereby causing atoms to be emitted from the target. The target material emitted from the surface of the target flies to the deposition object, for example, the substrate waiting in front of the target, and is deposited on the substrate.
참고로, 충돌하는 입자들이 양이온이라면 음극 스퍼터링이라고 부르는데, 대부분의 스퍼터링은 음극 스퍼티링이다. 음극 스퍼터링이 많이 사용되는 이유는, 양이온이 가속되기 쉽고 또한 타겟에 충돌하기 직전 타겟으로부터 방출되는 전자에 의하여 중성화되어 중성 원자로 타겟에 충돌하기 때문이다.For reference, if the colliding particles are positive ions, it is called cathodic sputtering, and most sputtering is cathodic sputtering. Cathode sputtering is widely used because positive ions are easily accelerated and are neutralized by electrons emitted from the target just before they collide with the target and collide with the neutral reactor target.
또한, 증착과정 중에, 플라즈마 속에 존재하는 음이온에 의해 리스퍼터링(re-sputtering) 현상이 발생하기도 한다. 상기 리스퍼터링은 플라즈마 내부의 음이온이, 타겟이 아닌 증착대상물의 표면을 타격하여, 성막 중의 증착층에 손상을 주고 경우에 따라 증착물질을 증착대상로부터 다시 분리하는 현상이다. 이러한 리스퍼터링은, 타겟의 후방에 배치되어 있는 자석의 배열이나 출력 자기력을 조절함으로써 해결할 수 있다. 발생된 플라즈마에 자기장을 인가하면, 플라즈마 내의 음이온이 로렌쯔 힘을 받아 밀도 분포가 달라지기 때문이다.In addition, during the deposition process, a re-sputtering phenomenon may occur due to negative ions present in the plasma. The re-sputtering is a phenomenon in which negative ions inside the plasma strike the surface of the deposition target rather than the target, damage the deposition layer during film formation, and in some cases separate the deposition material from the deposition target again. Such re-sputtering can be solved by adjusting the arrangement of magnets arranged behind the target or the output magnetic force. This is because, when a magnetic field is applied to the generated plasma, the anions in the plasma receive the Lorentz force and the density distribution changes.
타켓은 일정직경을 갖는 중공파이프의 형태를 취하며, 진공챔버의 내부에 수직으로 고정된다. 타겟의 길이는, 대부분 드럼의 높이에 대응한다. 즉, 타겟을 수직으로 세운 상태에서의 타겟 상단부의 높이가 드럼 상단부의 높이와 유사하거나 높은 것이다. The target takes the form of a hollow pipe having a certain diameter, and is vertically fixed inside the vacuum chamber. The length of the target mostly corresponds to the height of the drum. That is, the height of the upper end of the target in a vertically erected state is similar to or higher than the height of the upper end of the drum.
타겟의 길이를 길게 적용하는 이유 중 하나는, 기판의 사이즈 중 세로 방향으로 긴 형태를 취하는 것이 있기 때문이다. 세로방향으로 긴 기판의 표면을 증착하기 위해서는, 기판의 길이보다 길게 연장된 타겟을 사용해야 좋다. 기판에 비해 타겟의 길이 짧다면, 가령, 기판 상하단부에는 타겟 물질이 제대로 도달하지 못하여 두께 균일성이 불량해진다.One of the reasons for applying the long length of the target is that some of the sizes of the substrate take a long shape in the longitudinal direction. In order to deposit the surface of a long substrate in the longitudinal direction, it is preferable to use a target extending longer than the length of the substrate. If the length of the target is shorter than that of the substrate, for example, the target material may not reach the upper and lower portions of the substrate, resulting in poor thickness uniformity.
그런데, 이와 반대로, 타겟의 길이에 비해 기판의 사이즈가 아주 작은 경우도 있다. 예를 들어, 타겟의 높이가 1.5m 인데 가공대상인 기판의 세로 길이가 20cm에 불과하다면, 타겟으로부터 방출되는 타겟 물질 대부분이 버려지게 된다. 버려질 타겟물질을 일으키기 위해, 에너지를 소비하여 플라즈마를 형성 한다는 것은 매우 비효율적인 일이 아닐 수 없다.However, on the contrary, there is a case where the size of the substrate is very small compared to the length of the target. For example, if the height of the target is 1.5 m and the length of the substrate to be processed is only 20 cm, most of the target material emitted from the target is discarded. In order to generate a target material to be discarded, it is very inefficient to consume energy to form a plasma.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 진공챔버 내에 설치되는 타겟의 회전이 가능하여, 타겟을, 작업할 기판의 사이즈에 맞추어 수직이나 수평방향 또는 대각선 방향으로 돌려놓고, 기판의 사이즈에 맞을 정도의 타겟 물질만 출력할 수 있어 불필요한 에너지의 소모가 거의 없는 스퍼터용 회전형 타겟장치 및 상기 타겟장치를 구비한 스퍼터장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention was created to solve the above problems, and it is possible to rotate the target installed in the vacuum chamber, so that the target is rotated in a vertical, horizontal or diagonal direction according to the size of the substrate to be worked, and it is suitable for the size of the substrate An object of the present invention is to provide a rotatable target device for sputtering that consumes little unnecessary energy because it can output only a suitable target material, and a sputtering device having the target device.
상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 스퍼터용 회전형 타겟장치는, 진공챔버, 상기 진공챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되고 기판을 일정경로를 따라 공전(公轉)시키는 드럼, 상기 기판과의 사이에 플라즈마를 형성하는 플라즈마발생부가 구비된 스퍼터장치에 설치되는 것으로서, 상기 드럼에 대향 배치되며, 플라즈마의 작용에 의해 증착물질을 내놓는 파이프형 타겟과; 상기 타켓과 결합하며 타겟을 진공챔버의 바닥으로부터 띄우는 타겟지지부와; 상기 타겟지지부를 회전시켜, 타겟을, 수직이나 수평 또는 수평선에 대해 예각의 사이각을 가지도록 경사지게 위치시키는 각도조절부가 포함된다.The rotary target device for sputtering of the present invention as a means of solving the problems for achieving the above object is a vacuum chamber, a drum installed so as to be rotatable inside the vacuum chamber and revolving the substrate along a predetermined path, the above As installed in the sputtering apparatus provided with a plasma generating unit for forming plasma between the substrate and disposed opposite to the drum, a pipe-type target for dispensing a deposition material by the action of plasma; a target support unit coupled to the target and floating the target from the bottom of the vacuum chamber; An angle adjusting unit is included for rotating the target support unit to tilt the target so as to have an acute angle with respect to vertical, horizontal, or horizontal lines.
또한, 상기 타겟지지부는; 타겟이 수직으로 세워진 상태에서, 타겟의 상단부를 수용하는 상부홀더부와 타겟의 하단부를 수용하는 하부홀더부를 가지는 회전바디와, 상기 상부홀더부 또는 하부홀더부에 설치되며, 상기 타겟을 타겟의 길이방향에 직교하는 방향으로 이동시키는 타겟위치조절수단을 구비한다.In addition, the target support unit; In a state in which the target is erected vertically, a rotating body having an upper holder portion accommodating the upper end of the target and a lower holder portion accommodating the lower end of the target, and installed in the upper holder portion or the lower holder portion, the target length of the target and a target position adjusting means for moving in a direction orthogonal to the direction.
또한, 상기 상부홀더부는 장공형 개방통로를 통해 하부홀더부 방향으로 개방된 수용공간을 가지고, 하부홀더부는 장공형 개방통로를 통해 상기 상부홀더부 방향으로 개방된 수용공간을 제공하며, 상부홀더부와 하부홀더부의 수용공간에는, 타겟의 길이방향에 직교하는 방향으로 연장되는 가이드레일이 구비되고, 상기 타겟의 상단부 및 하단부에는, 상기 가이드레일에 지지되며 가리드레일을 따라 슬라이딩 이동 가능한 슬라이딩캡이 장착되며, 상기 타겟위치조절수단은; 상기 슬라이딩캡에 이송력을 제공하여 슬라이딩캡이 가이드레일을 따라 이동하게 하는 이송부를 갖는다.In addition, the upper holder part has an accommodating space opened toward the lower holder part through the long hole-type open passage, and the lower holder part provides an accommodating space opened toward the upper holder part through the long hole-type open passage, and the upper holder part and a guide rail extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the target is provided in the receiving space of the lower holder, and a sliding cap supported by the guide rail and slidable along the guard rail is provided at the upper end and lower end of the target. It is mounted, the target position adjusting means; It has a transfer unit that provides a transfer force to the sliding cap so that the sliding cap moves along the guide rail.
아울러, 상기 슬라이딩캡에는 상기 가이드레일과 평행하게 연장된 암나사구가 형성되어 있고, 상기 이송부는; 상기 암나사구를 관통하고, 외력에 의해 축회전함에 의해 슬라이딩캡을 이송시키는 리드스크류를 포함한다.In addition, the sliding cap is formed with a female screw hole extending parallel to the guide rail, the transfer unit; and a lead screw passing through the female screw hole and transferring the sliding cap by rotating the shaft by an external force.
또한, 상기 타겟은 하나의 회전바디에 두 개가 나란하게 장착되며, 상기 리드스크류에는, 일측 타겟의 슬라이딩캡을 통과하는 제1나사부와, 타측 타겟의 슬라이딩캡을 통과하는 제2나사부가 마련되며, 두 타겟의 간격이, 리드스크류의 축회전에 의해 조절된다.In addition, the two targets are mounted side by side on one rotating body, and the lead screw is provided with a first screw portion passing through the sliding cap of one target and a second screw portion passing through the sliding cap of the other target, The distance between the two targets is controlled by the axial rotation of the lead screw.
또한, 상기 각도조절부는; 상기 회전바디의 회전중심부에 고정되며 진공챔버의 외부로 수평 연장된 전동샤프트와, 상기 진공챔버의 외부에서 상기 전동샤프트를 원하는 회전 각도만큼 회전시키는 각도조절모터를 구비한다.In addition, the angle adjustment unit; An electric shaft fixed to the rotation center of the rotating body and horizontally extended to the outside of the vacuum chamber, and an angle adjusting motor for rotating the electric shaft by a desired rotation angle from the outside of the vacuum chamber.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 스퍼터장치는, 진공챔버와; 상기 진공챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되고 기판을 일정경로를 따라 공전(公轉)시키는 드럼과; 상기 기판과의 사이에 플라즈마를 형성하는 플라즈마발생부와; 상기 드럼에 대향 배치되며 플라즈마의 작용에 의해 증착물질을 내놓는 파이프형 타겟, 상기 타켓과 결합하며 타겟을 진공챔버의 바닥으로부터 띄우는 타겟지지부, 상기 타겟지지부를 회전시켜 타겟을 수직이나 수평으로, 또는 경사지게 위치시키는 각도조절부를 갖는 타겟장치를 포함한다.In addition, the sputtering apparatus of the present invention as a means for solving the problem for achieving the above object, the vacuum chamber; a drum installed rotatably inside the vacuum chamber and revolving the substrate along a predetermined path; a plasma generator for forming plasma between the substrate and the substrate; A pipe-type target disposed opposite the drum and discharging a deposition material by the action of plasma, a target support unit that is coupled to the target and floats the target from the bottom of the vacuum chamber, rotates the target support unit to vertically or horizontally or tilt the target It includes a target device having an angle adjusting unit for positioning.
아울러, 상기 타겟지지부는; 타겟이 수직으로 세워진 상태에서, 타겟의 상단부를 수용하는 상부홀더부와 타겟의 하단부를 수용하는 하부홀더부를 가지는 회전바디와, 상기 상부홀더부 또는 하부홀더부에 설치되며, 상기 타겟을 타겟의 길이방향에 직교하는 방향으로 이동시키는 타겟위치조절수단을 구비한다.In addition, the target support unit; In a state in which the target is erected vertically, a rotating body having an upper holder portion accommodating the upper end of the target and a lower holder portion accommodating the lower end of the target, and installed in the upper holder portion or the lower holder portion, the target length of the target and a target position adjusting means for moving in a direction orthogonal to the direction.
또한, 상기 상부홀더부는 장공형 개방통로를 통해 하부홀더부 방향으로 개방된 수용공간을 가지고, 하부홀더부는 장공형 개방통로를 통해 상기 상부홀더부 방향으로 개방된 수용공간을 제공하며, 상부홀더부와 하부홀더부의 수용공간에는, 타겟의 길이방향에 직교하는 방향으로 연장되는 가이드레일이 구비되고, 상기 타겟의 상단부 및 하단부에는, 상기 가이드레일에 지지되며 가리드레일을 따라 슬라이딩 이동 가능한 슬라이딩캡이 장착되며, 상기 타겟위치조절수단은; 상기 슬라이딩캡에 이송력을 제공하여 슬라이딩캡이 가이드레일을 따라 이동하게 한다.In addition, the upper holder part has an accommodating space opened toward the lower holder part through the long hole-type open passage, and the lower holder part provides an accommodating space opened toward the upper holder part through the long hole-type open passage, and the upper holder part and a guide rail extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the target is provided in the receiving space of the lower holder, and a sliding cap supported by the guide rail and slidable along the guard rail is provided at the upper end and lower end of the target. It is mounted, the target position adjusting means; A feeding force is provided to the sliding cap so that the sliding cap moves along the guide rail.
또한, 상기 슬라이딩캡에는 상기 가이드레일과 평행하게 연장된 암나사구가 형성되어 있고, 상기 이송부는; 상기 암나사구를 관통하고, 외력에 의해 축회전함에 의해 슬라이딩캡을 이송시키는 리드스크류를 포함한다.In addition, the sliding cap is formed with a female screw hole extending parallel to the guide rail, the transfer unit; and a lead screw passing through the female screw hole and transferring the sliding cap by rotating the shaft by an external force.
아울러, 상기 타겟은 하나의 회전바디에 두 개가 나란하게 장착되며, 상기 리드스크류에는, 일측 타겟의 슬라이딩캡을 통과하는 제1나사부와, 타측 타겟의 슬라이딩캡을 통과하는 제2나사부가 마련되며, 두 타겟의 간격이, 리드스크류의 축회전에 의해 조절된다.In addition, the two targets are mounted side by side on one rotating body, and the lead screw is provided with a first screw portion passing through the sliding cap of one target and a second screw portion passing through the sliding cap of the other target, The distance between the two targets is controlled by the axial rotation of the lead screw.
또한, 상기 각도조절부는; 상기 회전바디의 회전중심부에 고정되며 진공챔버의 외부로 수평 연장된 전동샤프트와, 상기 진공챔버의 외부에서 상기 전동샤프트를 원하는 회전 각도만큼 회전시키는 각도조절모터를 구비한다.In addition, the angle adjustment unit; An electric shaft fixed to the rotation center of the rotating body and horizontally extended to the outside of the vacuum chamber, and an angle adjusting motor for rotating the electric shaft by a desired rotation angle from the outside of the vacuum chamber.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 스퍼터용 회전형 타겟장치는, 진공챔버 내에 설치되는 타겟의 회전이 가능하여, 타겟을, 작업할 기판의 사이즈에 맞추어 수직이나 수평방향 또는 대각선 방향으로 돌려놓고, 기판의 사이즈에 맞을 정도의 타겟 물질만 출력할 수 있어 불필요한 에너지의 소모가 거의 없다.The rotary target device for sputtering of the present invention made as described above is capable of rotation of a target installed in a vacuum chamber, and the target is turned in a vertical, horizontal or diagonal direction according to the size of the substrate to be worked, and the Since only the target material suitable for the size can be output, there is little unnecessary energy consumption.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터용 회전형 타겟장치가 설치된 스퍼터장치의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3a 및 3b는 도 1에 도시한 타겟지지부의 사시도이다.
도 4는 도 3a에 도시한 타겟지지부의 내부 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터용 회전형 타겟장치의 사용 예를 도시한 측면도이다.
도 7a 내지 7c는 도 1에 도시한 타겟지지부의 다른 구현 예를 도시한 도면이다.1 and 2 are plan views for explaining the configuration of the sputtering device is installed with a rotary target device for sputtering according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are perspective views of the target support shown in FIG. 1 .
Figure 4 is a cross-sectional view for explaining the internal structure of the target support shown in Figure 3a.
5 and 6 are side views showing an example of use of a rotary target device for sputtering according to an embodiment of the present invention.
7A to 7C are diagrams illustrating another implementation example of the target support shown in FIG. 1 .
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, one embodiment according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 회전형 타겟장치는, 진공챔버 내에 설치되는 타겟을 필요에 따라 회전시켜, 기판의 사이즈에 맞을 정도의 증착 물질만 출력할 수 있어 불필요한 에너지의 소모가 거의 없는 특징을 갖는다. 이러한 회전형 타겟장치는, 진공챔버, 상기 진공챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되고 기판을 일정경로를 따라 공전(公轉)시키는 드럼, 상기 기판과의 사이에 플라즈마를 형성하는 플라즈마발생부가 구비된 스퍼터장치에 설치되는 것으로서, 상기 드럼에 대향 배치되며, 플라즈마의 작용에 의해 증착물질을 내놓는 파이프형 타겟과; 상기 타켓과 결합하며 타겟을 진공챔버의 바닥으로부터 띄우는 타겟지지부와; 상기 타겟지지부를 회전시켜, 타겟을, 수직이나 수평 또는 수평선에 대해 예각의 사이각을 가지도록 경사지게 위치시키는 각도조절부를 포함한다.The rotary target device of the present invention has a feature that, by rotating a target installed in a vacuum chamber as needed, only a deposition material suitable for the size of the substrate can be output, so that unnecessary energy is hardly consumed. Such a rotary target device is a sputter having a vacuum chamber, a drum that is rotatably installed inside the vacuum chamber and revolves around a substrate along a predetermined path, and a plasma generating unit that forms plasma between the substrate and the sputter. a pipe-type target installed in the apparatus, disposed opposite to the drum, for discharging a deposition material by the action of plasma; a target support unit coupled to the target and floating the target from the bottom of the vacuum chamber; By rotating the target support, it includes an angle adjusting unit for inclinedly positioning the target so as to have an acute angle between vertical, horizontal, or horizontal lines.
또한, 본 발명의 스퍼터장치는, 진공챔버와; 상기 진공챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되고 기판을 일정경로를 따라 공전(公轉)시키는 드럼과; 상기 기판과의 사이에 플라즈마를 형성하는 플라즈마발생부와; 상기 드럼에 대향 배치되며 플라즈마의 작용에 의해 증착물질을 내놓는 파이프형 타겟, 상기 타켓과 결합하며 타겟을 진공챔버의 바닥으로부터 띄우는 타겟지지부, 상기 타겟지지부를 회전시켜 타겟을 수직이나 수평으로, 또는 경사지게 위치시키는 각도조절부를 갖는 타겟장치의 기본 구성을 갖는다.In addition, the sputtering apparatus of the present invention, a vacuum chamber; a drum installed rotatably inside the vacuum chamber and revolving the substrate along a predetermined path; a plasma generator for forming plasma between the substrate and the substrate; A pipe-type target disposed opposite the drum and discharging a deposition material by the action of plasma, a target support unit that is coupled to the target and floats the target from the bottom of the vacuum chamber, rotates the target support unit to vertically or horizontally or tilt the target It has a basic configuration of a target device having an angle adjusting unit for positioning.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터용 회전형 타겟장치가 설치된 스퍼터장치의 구성을 설명하기 위한 평면도이다. 도면을 통해 회전형타겟장치(30)와 스퍼터장치(10)의 구조를 동시에 설명하기로 한다. 1 and 2 are plan views for explaining the configuration of the sputtering device is installed with a rotary target device for sputtering according to an embodiment of the present invention. The structure of the
도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 스퍼터장치(10)는, 진공챔버(12), 드럼(14), 플라즈마발생부(20), 회전형타겟장치(30)를 구비한다.As shown, the
진공챔버(12)는 두 개의 진공펌프(18)에 의해 진공이 유지되는 내부공간(12a)을 제공하며, 드럼(14)을 회전 가능하게 수용한다. 드럼의 회전을 위해 진공챔버(12) 하부에는 드럼 구동용 모터(미도시)가 구비된다.The
드럼(14)은, 가령 50rpm 내지 60rpm 정도의 속도로 회전하는 8각형의 회전체로서 주연부에 기판(16)을 갖는다. 기판(16)은 적절한 지그를 통해 드럼(14)의 외주면에 고정되며, 드럼의 회전에 따라 회전형타겟장치(30)와 플라즈마발생부(20)의 앞을 연속적으로 스쳐 지나간다. 즉, 드럼(14)의 회전중심축을 중심으로 일정경로를 따라 공전(公轉)하는 것이다.The
플라즈마발생부(20)는 기판(16)과의 사이에 플라즈마를 형성 및 유지하는 역할을 하며, 외부로부터 인가된 고에너지의 전력을 내부공간(12a)으로 방출하는 전극(미도시)과, 플라즈마의 범위를 유지하는 자석(미도시) 등을 구비한다. 플라즈마발생부(20) 자체는 일반적인 것을 적용한다.The
한편, 회전형타겟장치(30)는 드럼(14)을 기준으로 두 개가 대칭으로 배치된다. 필요에 따라 회전형타겟장치(30)의 위치는 달라질 수 있다. 두 개의 회전형타겟장치(30)의 구조는 동일하다.On the other hand, two
회전형타겟장치(30)는, 두 개의 타겟(100), 타겟지지부(40), 각도조절부를 포함하며, 도어(12b)에 회전 가능하도록 지지된다. 도어(12b)는 타겟지지부(40)를 유지 보수하기 위한 것으로서, 도어(12b)를 개방하면 타겟지지부(40) 및 타겟(100)이 노출된다.The
타겟(100)은 일정직경을 갖는 파이프의 형태를 가지는 것으로서 도 3에 도시한 바와 같이 두 개가 나란하게 배치된다. 타겟(100)은 드럼(14)에 대향 배치되며 플라즈마의 작용에 의해 증착물질을 내놓는다. 타겟(100)은 실리콘캐소오드와 티타튬캐소오드를 포함할 수 있다. The
가령 드럼(14)의 도면상 좌측에 위치한 회전형타겟장치(30)의 타겟은 실리콘캐소오드, 우측에 위치한 회전형타겟장치(30)의 타겟은 티타늄캐소오드로 적용하는 것이다. 이렇게 구성할 경우, 좌측 타겟(100)은 외부로부터 주입된 아르곤 기체 분위기에서, 플라즈마발생부(20)에 의해 가속된 아르곤이온과 충돌하여 실리콘 원자를 방출하고, 우측 타겟(100)은 가속된 아르곤이온과 충돌하여 티타늄 원자를 방출한다. 방출된 실리콘원자와 티타늄원자는 증착물질로서 기판에 코팅된다.For example, the target of the
상기 타겟지지부(40)는 도 3a,3b 및 도 4의 구조를 갖는다.The
도 3a,3b 및 도 4를 통해 타겟지지부(40)의 구성을 설명하면 다음과 같다.The configuration of the
타겟지지부(40)는 서로에 대해 평행하게 이격된 두 개의 타켓(100)의 상단부 및 하단부와 결합한 상태로, 타겟을 진공챔버의 바닥으로부터 띄운다. 바닥으로부터 띄우는 이유는 타겟(100)을 회전시키기 위함이다.The
도시한 바와 같이, 타겟지지부(40)는, 회전바디(41)와 타겟위치조절수단을 포함한다.As shown, the
회전바디(41)는, 도어(12b)를 등진 상태로, 타켓(100)을 서로에 대해 진퇴운동 가능하게 지지하는 것이다. 회전바디(41)는, 타겟(100)이 수직으로 세워진 상태에서, 타겟의 상단부를 수용하는 상부홀더부(42), 타겟의 하단부를 수용하는 하부홀더부(43)를 갖는다.The rotating
도 4에 도시한 바와 같이, 상부홀더부(42)는 개방통로(42e)를 통해 하부로 개방된 수용공간(42a)을 제공한다. 수용공간(42a)은 두 개의 타겟(100)의 상단부를 수용 지지하는 공간으로서, 가이드레일(42b)을 내장한다. 가이드레일(42b)은 회전바디의 폭방향, 즉, 타겟(100)의 길이방향에 직교하는 방향으로 연장된 직선형 부재이다. 또한, 개방통로(42e)는 일정폭을 가지며 가이드레일(42b)의 연장방향으로 길게 연장된 장공형 구멍으로서, 타겟(100) 상호간의 진퇴운동을 가능하게 한다.As shown in FIG. 4 , the
아울러 각 타겟(100)의 상단부에는 슬라이딩캡(42c)이 고정된다. 슬라이딩캡(42c)은 타겟(100)의 상단부에 결합한 상태로 가이드레일(42b)에 슬라이딩 이동 가능하게 지지된다. 슬라이딩캡(42c)의 내부에는 타겟(100)의 상단부가 끼움 결합하는 고정홈(42d)이 마련되어 있다.In addition, the sliding cap (42c) is fixed to the upper end of each target (100). The sliding cap (42c) is slidably supported on the guide rail (42b) in a state coupled to the upper end of the target (100). A fixing
슬라이딩캡(42c)은 후술할 타겟위치조절수단에 의해, 타겟(100)이 화살표 b방향이나 그 반대방향으로 움직일 때 가이드레일(42c)에 지지된 상태로 슬라이딩 운동한다.The sliding
또한 하부홀더부(43)는, 장공형 개방통로(43e)를 통해 상부로 개방된 수용공간(43a)을 갖는다. 수용공간(43a)은 타겟(100)의 하단부를 수용하는 공간으로서, 가이드레일(43b)을 내장한다. 가이드레일(43b)은 위에 설명한 상측의 가이드레일(42b)과 평행한 직선형 부재로서, 지지슬라이더(43c)를 슬라이딩 이동 가능하게 지지한다. 개방통로(43e)는 일정폭을 가지며 가이드레일(43b)과 나란하게 연장된 장공형 구멍이다.In addition, the
아울러, 타겟(100)의 하단부에는 지지슬라이더(43c)가 끼워진다. 지지슬라이더(43c)는 타겟(100)을 받쳐 지지하는 것으로서, 고정홈(43d)과 암나사부(43f)를 갖는다. 고정홈(43d)은 타겟(100)의 하단부가 끼워져 고정되는 홈이고, 암나사부(43f)는 후술할 리드스크류(44)가 통과하는 수평의 통로이다. 암나사부(43f)의 내주면에는 리드스크류(44)와 결합하는 암나사산(미도시)이 형성된다. In addition, the
타겟위치조절수단은, 두 개의 타겟(100)이 화살표 b방향으로 이동하여 벌어지거나 반대방향으로 이동하여 가까워지도록 지지슬라이더(43c)를 움직이는 것으로서, 리드스크류(44)와 크랭크아암(47)을 포함한다. 리드스크류(44)와 크랭크아암(47)이 타겟(100)의 진퇴운동을 구현하는 이송부의 역할을 한다. The target position adjusting means moves the
리드스크류(44)는, 수평으로 연장된 기계요소로서, 중앙부를 기준으로, 도면상 좌측에는 제1나사부(44a), 우측에는 제2나사부(44b)를 가지고, 베어링(46)을 통해 가이드레일(43b)의 상부에서 축회전 가능하도록 지지된다. 제1나사부(44a)와 제2나사부(44b)는 나사산이 반대이다. 예를 들어, 제1나사부(44a)의 수나사가 오른나사일 경우, 제2나사부(44b)는 왼나사이다.The
제1나사부(44a)는, 도 4의 도면상 좌측 지지슬라이더(43c)에 결합하고, 제2나사부(44b)는 우측 지지슬라이더(43c)에 결합한다.The
또한 리드스크류(44)의 일단부는 하부홀더부(43)의 측방향으로 연장되며 연장단부에 소켓(45)을 갖는다. 소켓(45)은 외부로부터 제공된 회전토크를 전달받는 부분으로서 삽입홈(45a)을 갖는다. 삽입홈(45a)은 크랭크아암(47)의 토크전달부(47a)가 끼워지는 홈이다. 토크전달부(47a)를 삽입홈(45a)에 끼운 후, 크랭크아암(47)을 회전시키면 리드스크류(44)가 축회전하고 타겟(100)은 서로에 대해 진퇴운동 한다.In addition, one end of the
경우에 따라 리드스크류(44)를 축회전 시키기 위한 다른 수단, 가령, 서보모터를 적용할 수도 있다.In some cases, other means for axially rotating the
한편, 각도조절부는, 타겟지지부(40)를, 가령, 도 7a의 화살표 a방향이나 그 반대 방향으로 회전시켜 타겟(100)을 수직이나 수평으로, 또는 경사지게 위치시키는 역할을 한다.On the other hand, the angle adjusting unit, for example, by rotating the
각도조절부에는, 전동샤프트(49), 각도조절모터(51), 컨트롤러(53)가 포함된다. 전동샤프트(49)는 회전바디(41)의 회전중심부에 고정되며 도어(12b)의 외부로 수평 연장된 부재로서, 각도조절모터(51)의 회전력을 회전바디(41)에 전달한다.The angle adjustment unit includes an
각도조절모터(51)는 도어(12b)에 고정된 상태로, 컨트롤러(53)의 제어에 의해 작동하여 타겟(100)의 각도를 조절한다. 가령 타겟(100)을, 도 7a와 같이 수직으로 유지시키거나 도 7b의 상측 타겟(100)처럼 수평으로 위치시키거나, 도 7c와 같이 경사지게 위치시킬 수 있는 것이다. 타겟(100)을 수직으로 놓을지 수평으로 놓을지 경사지게 배치할지는 작업할 기판(16)의 사이즈에 따라 결정된다. The
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터용 회전형타겟장치(30)의 사용 예를 도시한 도면이다. 도 5는 도 1에 도시한 타겟지지부의 측면도이고, 도 6은 도 2에 도시한 타겟지지부의 측면도이기도 하다.5 and 6 are diagrams illustrating an example of use of the
도 5는 드럼(14)에 고정되어 있는 기판(16)의 세로방향 길이(H)가 길기 때문에 타겟(100)을 수직으로 위치시킨 모습이다. 또한 도 6은 기판(16)의 세로방향 길이(H2)가 짧아 회전바디(41)를 90도 돌려 수평으로 위치시킨 모습이다. 참고로, 기판(16)의 세로방향 길이가 아주 짤지도 길지도 않을 경우에는 타겟(100)을 경사지게 배치한다. 5 is a state in which the
도 6과 같이, 기판(16)의 세로방향 길이(H2)가 타겟(100)의 길이에 비해 현저히 짧은 경우, 타겟(100)을 수평으로 돌려 배치한다. 기판(16)의 사이즈가 작음에도 불구하고 타겟(100)을 수직으로 놓는다면, 타겟으로부터 방출되는 증착물질의 낭비가 심해진다. 말하자면, 기판에 대향하고 있는 부분에서 방출되는 증착물질만 사용되고, 그 하부에서 발생하는 증착물질은 증착에 참여하지 못하고 버려지는 것이다. 고가의 타겟(100)의 불필요한 소모는 생산비를 상승시키는 요인으로 작용한다. As shown in FIG. 6 , when the longitudinal length H2 of the
도 7a 내지 7c는 도 1에 도시한 타겟지지부(40)의 다른 구현 예를 도시한 도면이다.7A to 7C are diagrams illustrating another implementation example of the
도시한 바와 같이, 도어(12b)에 타겟지지부(40)를 위아래로 두 개 설치할 수도 있다. 도어(12b)의 폭(W)을 크게 확장할 수 없는 경우, 타겟지지부(40)을 작게 제작하여 얼마든지 적용 가능한 것이다. 위아래 타겟지지부(40)는 컨트롤러(53)를 통해 별도로 제어된다.As shown, two
도 7a는 상하 두 개의 타겟지지부(40)가 수직으로 배열된 모습이다. 타겟(100)이 수직으로 연장되므로 도 5에 도시한 사이즈의 기판(16)을 처리할 수 있다. Figure 7a is a state in which the upper and lower two
또한 도 7b는 상부의 타겟지지부(40)가 수평으로, 하측 타겟지지부(40)가 수직으로 위치한 상태이다. 도 6과 같이 작은 사이즈의 기판(16)을 처리하는 경우, 상측 타겟(100)만 수평으로 돌려 사용하고, 아래쪽 타겟(100)은 사용하지 않는다. 기판(16)이 드럼(14)의 아래쪽에 고정되어 있다면, 하부 타겟(100)을 수평으로 돌려야 함은 물론이다.In addition, Figure 7b is a state in which the upper
아울러, 도 7c는 위아래 타겟(100)이 기울어진 상태인데, 타켓(100)의 길이에 비해 크게 짧지 않은 어중간한 사이즈의 기판이, 드럼(14)에 위아래로 고정된 경우에 도 7c와 같이 타겟(100)을 기울여 작동시킨다.In addition, Figure 7c shows the up and down
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although the present invention has been described in detail through specific embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible by those of ordinary skill within the scope of the technical spirit of the present invention.
10:스퍼터장치 12:진공챔버 12a:내부공간
12b:도어 14:드럼 16:기판
18:진공펌프 20:플라즈마발생부 30:회전형타겟장치
40:타겟지지부 41:회전바디 42:상부홀더부
42a:수용공간 42b:가이드레일 42c:슬라이딩캡
42d:고정홈 42e:개방통로 43:하부홀더부
43a:수용공간 43b:가이드레일 43c:지지슬라이더
43d:고정홈 43e:개방통로 43f:암나사부
44:리드스크류 44a:제1나사부 44b:제2나사부
45:소켓 45a:삽입홈 46:베어링
47:크랭크아암 47a:토크전달부 49:전동샤프트
51:각도조절모터 53:컨트롤러 100:타겟10: sputtering device 12:
12b: Door 14: Drum 16: Board
18: vacuum pump 20: plasma generating unit 30: rotary target device
40: target support part 41: rotating body 42: upper holder part
42a: accommodating
42d: fixed
43a: accommodating
43d: fixed
44:
45:
47: crank
51: angle control motor 53: controller 100: target
Claims (12)
상기 드럼에 대향 배치되며, 플라즈마의 작용에 의해 증착물질을 내놓는 파이프형 타겟과;
상기 타켓과 결합하며 타겟을 진공챔버의 바닥으로부터 띄우는 타겟지지부와;
상기 타겟지지부를 회전시켜, 타겟을, 수직이나 수평 또는 수평선에 대해 예각의 사이각을 가지도록 경사지게 위치시키는 각도조절부가 포함되는 스퍼터용 회전형 타겟장치.A vacuum chamber, a drum which is rotatably installed inside the vacuum chamber and revolves the substrate along a predetermined path, and a plasma generating unit for forming plasma between the substrate and the sputtering device.
a pipe-shaped target disposed opposite to the drum and discharging a deposition material by plasma action;
a target support unit coupled to the target and floating the target from the bottom of the vacuum chamber;
Rotating the target support unit, the target, vertical, horizontal, or rotation-type target device for sputter including an angle adjusting unit for inclined to have an acute angle between the horizontal and horizontal.
상기 타겟지지부는;
타겟이 수직으로 세워진 상태에서, 타겟의 상단부를 수용하는 상부홀더부와 타겟의 하단부를 수용하는 하부홀더부를 가지는 회전바디와,
상기 상부홀더부 또는 하부홀더부에 설치되며, 상기 타겟을 타겟의 길이방향에 직교하는 방향으로 이동시키는 타겟위치조절수단을 구비하는 스퍼터용 회전형 타겟장치.According to claim 1,
The target support unit;
In a state in which the target is erected vertically, a rotating body having an upper holder portion accommodating the upper end of the target and a lower holder portion accommodating the lower end of the target;
A rotary target device for sputtering provided with the upper holder portion or the lower holder portion, the target position adjusting means for moving the target in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the target.
상기 상부홀더부는 장공형 개방통로를 통해 하부홀더부 방향으로 개방된 수용공간을 가지고,
하부홀더부는 장공형 개방통로를 통해 상기 상부홀더부 방향으로 개방된 수용공간을 제공하며,
상부홀더부와 하부홀더부의 수용공간에는, 타겟의 길이방향에 직교하는 방향으로 연장되는 가이드레일이 구비되고,
상기 타겟의 상단부 및 하단부에는, 상기 가이드레일에 지지되며 가리드레일을 따라 슬라이딩 이동 가능한 슬라이딩캡이 장착되며,
상기 타겟위치조절수단은;
상기 슬라이딩캡에 이송력을 제공하여 슬라이딩캡이 가이드레일을 따라 이동하게 하는 이송부를 갖는 스퍼터용 회전형 타겟장치.3. The method of claim 2,
The upper holder part has an accommodating space opened in the direction of the lower holder part through the long hole type open passage,
The lower holder part provides an open receiving space in the direction of the upper holder part through the long hole type open passage,
A guide rail extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the target is provided in the receiving space of the upper holder part and the lower holder part,
At the upper end and lower end of the target, a sliding cap supported by the guide rail and slidable along the guard rail is mounted,
The target position adjusting means;
A rotary target device for sputtering having a transfer unit that provides a transfer force to the sliding cap so that the sliding cap moves along a guide rail.
상기 슬라이딩캡에는 상기 가이드레일과 평행하게 연장된 암나사구가 형성되어 있고,
상기 이송부는;
상기 암나사구를 관통하고, 외력에 의해 축회전함에 의해 슬라이딩캡을 이송시키는 리드스크류를 포함하는 스퍼터용 회전형 타겟장치.4. The method of claim 3,
A female screw hole extending parallel to the guide rail is formed in the sliding cap,
the transfer unit;
A rotary target device for sputtering including a lead screw penetrating the female screw hole and transferring the sliding cap by rotating the shaft by an external force.
상기 타겟은 하나의 회전바디에 두 개가 나란하게 장착되며,
상기 리드스크류에는,
일측 타겟의 슬라이딩캡을 통과하는 제1나사부와, 타측 타겟의 슬라이딩캡을 통과하는 제2나사부가 마련되며,
두 타겟의 간격이, 리드스크류의 축회전에 의해 조절되는 스퍼터용 회전형 타겟장치.5. The method of claim 4,
Two of the targets are mounted side by side on one rotating body,
In the lead screw,
A first screw portion passing through the sliding cap of one target and a second screw portion passing through the sliding cap of the other target are provided,
A rotary target device for sputtering in which the distance between the two targets is controlled by the axial rotation of the lead screw.
상기 각도조절부는;
상기 회전바디의 회전중심부에 고정되며 진공챔버의 외부로 수평 연장된 전동샤프트와,
상기 진공챔버의 외부에서 상기 전동샤프트를 원하는 회전 각도만큼 회전시키는 각도조절모터를 구비하는 스퍼터용 회전형 타겟장치.3. The method of claim 2,
the angle adjusting unit;
an electric shaft fixed to the rotational center of the rotating body and horizontally extended to the outside of the vacuum chamber;
A rotary target device for sputtering comprising an angle control motor for rotating the electric shaft by a desired rotation angle from the outside of the vacuum chamber.
상기 진공챔버의 내부에 회전 가능하도록 설치되고 기판을 일정경로를 따라 공전(公轉)시키는 드럼과;
상기 기판과의 사이에 플라즈마를 형성하는 플라즈마발생부와;
상기 드럼에 대향 배치되며 플라즈마의 작용에 의해 증착물질을 내놓는 파이프형 타겟, 상기 타켓과 결합하며 타겟을 진공챔버의 바닥으로부터 띄우는 타겟지지부, 상기 타겟지지부를 회전시켜 타겟을 수직이나 수평으로, 또는 경사지게 위치시키는 각도조절부를 갖는 타겟장치를 포함하는 스퍼터장치.a vacuum chamber;
a drum installed rotatably inside the vacuum chamber and revolving the substrate along a predetermined path;
a plasma generator for forming plasma between the substrate and the substrate;
A pipe-type target disposed opposite the drum and discharging a deposition material by the action of plasma, a target support portion coupled to the target and floating the target from the bottom of the vacuum chamber, rotating the target support portion to vertically or horizontally or tilt the target A sputtering device comprising a target device having an angle adjusting unit for positioning.
상기 타겟지지부는;
타겟이 수직으로 세워진 상태에서, 타겟의 상단부를 수용하는 상부홀더부와 타겟의 하단부를 수용하는 하부홀더부를 가지는 회전바디와,
상기 상부홀더부 또는 하부홀더부에 설치되며, 상기 타겟을 타겟의 길이방향에 직교하는 방향으로 이동시키는 타겟위치조절수단을 구비하는 스퍼터장치.8. The method of claim 7,
The target support unit;
In a state in which the target is erected vertically, a rotating body having an upper holder portion accommodating the upper end of the target and a lower holder portion accommodating the lower end of the target;
A sputtering device provided with the upper holder portion or the lower holder portion, and comprising a target position adjusting means for moving the target in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the target.
상기 상부홀더부는 장공형 개방통로를 통해 하부홀더부 방향으로 개방된 수용공간을 가지고,
하부홀더부는 장공형 개방통로를 통해 상기 상부홀더부 방향으로 개방된 수용공간을 제공하며,
상부홀더부와 하부홀더부의 수용공간에는, 타겟의 길이방향에 직교하는 방향으로 연장되는 가이드레일이 구비되고,
상기 타겟의 상단부 및 하단부에는, 상기 가이드레일에 지지되며 가리드레일을 따라 슬라이딩 이동 가능한 슬라이딩캡이 장착되며,
상기 타겟위치조절수단은;
상기 슬라이딩캡에 이송력을 제공하여 슬라이딩캡이 가이드레일을 따라 이동하게 하는 이송부를 갖는 스퍼터장치.9. The method of claim 8,
The upper holder part has an accommodating space opened in the direction of the lower holder part through the long hole type open passage,
The lower holder part provides an open receiving space in the direction of the upper holder part through the long hole type open passage,
A guide rail extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the target is provided in the receiving space of the upper holder part and the lower holder part,
At the upper end and lower end of the target, a sliding cap supported by the guide rail and slidable along the guard rail is mounted,
The target position adjusting means;
A sputtering device having a transfer unit that provides a transfer force to the sliding cap so that the sliding cap moves along a guide rail.
상기 슬라이딩캡에는 상기 가이드레일과 평행하게 연장된 암나사구가 형성되어 있고,
상기 이송부는;
상기 암나사구를 관통하고, 외력에 의해 축회전함에 의해 슬라이딩캡을 이송시키는 리드스크류를 포함하는 스퍼터장치.10. The method of claim 9,
A female screw hole extending parallel to the guide rail is formed in the sliding cap,
the transfer unit;
and a lead screw penetrating the female screw hole and transferring the sliding cap by rotating the shaft by an external force.
상기 타겟은 하나의 회전바디에 두 개가 나란하게 장착되며,
상기 리드스크류에는,
일측 타겟의 슬라이딩캡을 통과하는 제1나사부와, 타측 타겟의 슬라이딩캡을 통과하는 제2나사부가 마련되며,
두 타겟의 간격이, 리드스크류의 축회전에 의해 조절되는 스퍼터장치.11. The method of claim 10,
Two of the targets are mounted side by side on one rotating body,
In the lead screw,
A first screw portion passing through the sliding cap of one target and a second screw portion passing through the sliding cap of the other target are provided,
A sputtering device in which the distance between the two targets is controlled by the axial rotation of the lead screw.
상기 각도조절부는;
상기 회전바디의 회전중심부에 고정되며 진공챔버의 외부로 수평 연장된 전동샤프트와,
상기 진공챔버의 외부에서 상기 전동샤프트를 원하는 회전 각도만큼 회전시키는 각도조절모터를 구비하는 스퍼터장치.
9. The method of claim 8,
the angle adjusting unit;
an electric shaft fixed to the rotational center of the rotating body and horizontally extended to the outside of the vacuum chamber;
A sputtering device comprising an angle control motor for rotating the electric shaft by a desired rotation angle from the outside of the vacuum chamber.
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KR (1) | KR20210080770A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101358820B1 (en) | 2004-10-18 | 2014-02-10 | 솔레라스 어드밴스드 코팅스 비브이비에이 | Flat end-block for carrying a rotatable sputtering target |
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2019
- 2019-12-23 KR KR1020190172677A patent/KR20210080770A/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101358820B1 (en) | 2004-10-18 | 2014-02-10 | 솔레라스 어드밴스드 코팅스 비브이비에이 | Flat end-block for carrying a rotatable sputtering target |
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