WO2023043015A1 - 자기장 발생 장치 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치 - Google Patents

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WO2023043015A1
WO2023043015A1 PCT/KR2022/009211 KR2022009211W WO2023043015A1 WO 2023043015 A1 WO2023043015 A1 WO 2023043015A1 KR 2022009211 W KR2022009211 W KR 2022009211W WO 2023043015 A1 WO2023043015 A1 WO 2023043015A1
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WO
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magnetic field
magnet
chamber
housing
generating device
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/009211
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English (en)
French (fr)
Inventor
정병화
박다희
오도현
Original Assignee
한국알박(주)
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Publication date
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic field generating device and a sputtering device including the same.
  • the sputtering apparatus includes a chamber and a plasma generating means provided in the chamber, and may perform a predetermined process on a treatment surface of a substrate placed on a stage provided in the chamber.
  • the metal target and the substrate are positioned facing each other. In other words, the sputtering surface of the target and the processing surface of the substrate may face each other.
  • the sputtering device may include a magnetic field generating device for accelerating the film formation speed.
  • a magnetic field generating device for accelerating the film formation speed.
  • a magnetic field generating device is provided to generate a magnetic field to speed up film formation, there is a possibility that the etching uniformity of the target is deteriorated.
  • An object of the present invention is to provide a technique for enabling a target to be etched relatively uniformly while increasing a film formation speed through a magnetic field generating device and a sputtering device including the same.
  • a magnetic field generating device is a magnetic field generating device for generating a magnetic field inside a chamber of a sputtering device, and includes a housing having a ring shape and having a hollow therein so as to surround the chamber; a guide formed through the housing; a slider slidable along the guide; a cap connected to the slider; a magnet supported by the cap, provided in the hollow of the housing, and rotatable with respect to the housing; And it may include a driving unit for rotating the magnet.
  • An angle formed by the magnet with respect to the chamber is adjustable.
  • the magnets may be provided in plural, spaced apart from each other along the circumferential direction of the housing.
  • At least some of the plurality of magnets may be simultaneously driven by one motor.
  • the drive unit may include a chain connected to the slider and disposed along the outside of the housing; a gear meshing with the chain; And it may include a motor for driving the gear.
  • a width of the chain may be greater than a width of the guide.
  • the magnet is detachable from the cap.
  • the magnetic field generating device may further include a rotating shaft connected to the housing and rotatably supporting the magnet.
  • the magnet can rotate more than 90 degrees.
  • the magnet may be provided in a vertical state parallel to the longitudinal direction of the chamber or a horizontal state perpendicular to the longitudinal direction of the chamber.
  • the magnetic field generating device may be screwable to the slider and may further include a fixing nut.
  • a sputtering device includes a chamber; a stage disposed at a lower end of the chamber and supporting a substrate; a target plate disposed on top of the chamber and supporting a target facing the substrate; a magnet unit located above the chamber and generating a magnetic field inside the chamber; and a magnetic field generating device including a housing surrounding the chamber and a magnet disposed in the housing and generating a magnetic field inside the chamber and having an adjustable tilt angle with respect to the chamber.
  • the magnetic field generating device includes a guide formed through the housing; a slider slidable along the guide; a cap connected to the slider and supporting the magnet; And it may further include a driving unit for rotating the magnet.
  • the magnets may be provided in plural, spaced apart from each other along the circumferential direction of the housing.
  • the magnet can rotate more than 90 degrees.
  • the magnet may be provided in a vertical state provided in a vertical position with respect to the substrate or a horizontal state provided in a horizontal position with respect to the substrate.
  • the target can be etched relatively uniformly while rapidly controlling the film formation speed.
  • FIG. 1 is a front view schematically illustrating a sputtering apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view schematically illustrating a sputtering device according to an embodiment.
  • FIG 3 is a schematic cross-sectional view of a sputtering device according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a magnetic field generating device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a side view schematically illustrating a magnetic field generating device according to an embodiment.
  • FIGS. 6 and 7 are cross-sectional views illustrating an angle-adjusted state of a magnet of a magnetic field generating device according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating a magnetic field generating device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a magnetic field generating device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 10 is a side view schematically illustrating a magnetic field generating device according to an exemplary embodiment.
  • first or second may be used to describe various components, such terms should only be construed for the purpose of distinguishing one component from another.
  • a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element.
  • FIG. 1 is a front view schematically showing a sputtering device according to an embodiment
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a sputtering device according to an embodiment
  • FIG. 3 schematically shows a sputtering device according to an embodiment. It is a cross-section of
  • the sputtering apparatus 100 includes a base 99, a chamber 91 disposed on the base 99 and having a film formation space 91a, and an upper portion of the chamber 91. It may include a negative electrode unit (Cu) provided in the.
  • the cathode unit (Cu) is located outside the chamber 91 and includes a magnet unit 93 located above the target assembly 92 .
  • the target assembly 92 may include a target 921 and a target plate 922 .
  • the target 921 may include, for example, a metal material such as tantalum, tungsten, or aluminum, an oxide target such as ITO or IGZO, and an insulating material of silicon.
  • the target 921 is detachable from the top of the chamber 91 through the insulator I1.
  • the target 921 may receive power from the power source E1.
  • the magnet unit 93 may generate a leakage magnetic field in a lower space of the sputter surface 921a.
  • the target plate 922 may be disposed on top of the chamber 91 and support the target 921 .
  • the sputtering apparatus 100 may include a stage 94 disposed at a lower end of the chamber 91 and supporting the substrate Sw.
  • the substrate Sw disposed on the stage 94 may include a deposition surface Sw1 facing the sputter surface 921a.
  • the stage 94 may receive power from the power source E2 and may attract a film formation material to the substrate Sw.
  • the stage 94 is detachable from the lower end of the chamber 91 through the insulator I2.
  • the vacuum pump unit Pu communicates with the film formation space 91a through the exhaust pipe 95a, and can maintain the film formation space 91a at a predetermined pressure or less.
  • the flow controller MFC may introduce argon or nitrogen gas into the film formation space 91a through the exhaust pipe 95b.
  • the sputtering device 100 may include a magnetic field generating device 1 .
  • the magnetic field generating device 1 may generate an additional magnetic field separately from the magnet unit 93 provided on the upper side of the chamber 91 to improve the etching speed of the target 921 .
  • the magnetic field generating device 1 may assist the target 921 to be uniformly etched by changing the shape of the generated magnetic field according to the state change. A specific mechanism for the magnetic field generating device 1 will be described in detail with reference to FIG. 4 and later drawings.
  • the magnetic field generating device 1 may be provided in a form surrounding the chamber 91 .
  • the magnetic field generating device 1 is a housing surrounding the chamber 91
  • the sputtering device 100 may include power sources E1 and E2, a vacuum pump unit Pu, a flow controller MFC, and/or a controller Cr for controlling the magnetic field generating device 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a magnetic field generating device according to an embodiment
  • FIG. 5 is a side view schematically illustrating a magnetic field generating device according to an embodiment
  • FIGS. 6 and 7 are magnetic fields according to an embodiment. It is a cross-sectional view showing the angle-adjusted state of the magnet of the generating device.
  • the magnetic field generating device 1 may generate a magnetic field inside the chamber of the stuffing device.
  • the magnetic field generating device 1 includes a ring-shaped housing 11, a guide 13 formed through the housing 11, a slider 12 slidable along the guide 13, and the slider 12.
  • a cap 14 connected to the cap 14, a magnet 15 supported by the cap 14 and rotatably provided in the hollow of the housing 11, connected to the housing 11 and the magnet 15 rotatably It may include a rotating shaft 16 for supporting and driving units 17 , 18 , and 19 for rotating the magnet 15 .
  • the same description can be applied to a plurality of magnets 15 spaced apart from each other along the circumferential direction of the housing 11.
  • the plurality of magnets 15 may be connected to each other so as to be simultaneously driven by a gear set (not shown).
  • the housing 11 may have a shape surrounding the chamber 91 (see FIG. 3).
  • the housing 11 may have a ring shape around the z-axis corresponding to the length direction of the chamber.
  • the height of the housing 11 may be changed based on the base 99 (see FIG. 3). In other words, the distance at which the housing 11 is spaced from the base 99 can be adjusted.
  • an elevating device for moving the housing 11 in the z-axis direction may be provided outside the chamber 91 .
  • the area of the magnetic field generated by the magnet 15 provided inside the housing 11 may vary, and the target 921 (see FIG. 3) may be etched, the substrate Sw ) can be changed.
  • a plurality of magnets 15 can be moved at once.
  • the guide 13 is formed through the housing 11 and can set a movement path of the slider 12 .
  • the width of the guide 13 may be approximately the same as that of the slider 12 .
  • the slider 12 can move in a form in which both sides are supported by the guide 13 .
  • the guide 13 may be formed as much as the rotation angle range of the magnet 15 set as a target. For example, as shown in FIG. 4 , the guide 13 may be formed at 90 degrees, but the forming angle of the guide 13 is not limited thereto.
  • the slider 12 is slidable along the guide 13 .
  • the slider 12 may be driven by a driving unit or manually driven by a user.
  • the cap 14 may be connected to the slider 12 to support the magnet 15 .
  • the cap 14 may be made of an insulator or a non-magnetic material.
  • the magnet 15 is detachable from the cap 14.
  • the angle formed by the magnet 15 relative to the chamber 91 is adjustable.
  • the shape of the magnetic field formed in the chamber 91 can be changed by the angle of the magnet 15 .
  • a plurality of magnets 15 may be provided to be spaced apart from each other along the circumferential direction of the housing 11 .
  • a total of 100 magnets 15 may be provided along the housing.
  • the plurality of magnets 15 may be simultaneously driven by one driving motor, or at least some of them may be grouped together and driven simultaneously. For example, when the total number of magnets 15 is 100, 25 magnets 15 may be grouped together and driven by four driving motors.
  • the gears 18 adjusting the respective angles of the plurality of magnets 15 are connected to each other through a connecting gear (not shown) so as to be simultaneously driven.
  • a connecting gear (not shown) so as to be simultaneously driven.
  • the first gear and the second gear are the housing 11 It can be connected through a connection gear provided along the circumferential direction of.
  • the first gear may be driven by a motor
  • the second gear may be connected to a rotating shaft other than the motor, and may be driven by receiving power from the first gear through the connection gear.
  • the magnet 15 can rotate more than 90 degrees.
  • the magnet 15 may be provided in a vertical state parallel to the longitudinal direction of the chamber 91 or in a horizontal state perpendicular to the longitudinal direction of the chamber 91 .
  • the magnetic field formed by the magnet 15 may have different shapes.
  • the rotating shaft 16 is connected to the housing 11 to rotatably support the magnet 15 .
  • the rotating shaft 16 may include an shaft body 161 passing through the central axis of the magnet 15 and an shaft arm 162 protruding from the inner wall of the housing 11 to support the shaft body 161. .
  • the driving units 17, 18, and 19 include a chain 17 connected to the slider 12 and disposed along the outside of the housing 11, a gear 18 meshing with the chain 17, and a gear 18 It may include a motor 19 for driving.
  • the width of the chain 17 may be thicker than that of the guide 13 .
  • the chain 17 may have a thicker thickness than the guide 13 in the y-axis direction. According to this configuration, even if the chain 17 is disposed on the guide 13, a phenomenon in which the chain 17 passes through the guide 13 and moves into the housing 11 can be prevented.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating a magnetic field generating device according to an exemplary embodiment.
  • the magnetic field generating device 2 includes a housing 21, a guide 23, a slider 12, a cap 14, a magnet 15, a rotating shaft 16, a chain 17, and a gear. (18) and a motor (19).
  • the guide 23 may be formed at an angle of 180 degrees around the y-axis. According to this shape, the magnet 15 may face the chamber with the N pole and the chamber with the S pole.
  • the magnetic field generating device 2 may form magnetic fields of various shapes in the chamber.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a magnetic field generating device according to an exemplary embodiment
  • FIG. 10 is a side view schematically illustrating a magnetic field generating device according to an exemplary embodiment.
  • the magnetic field generating device 3 includes a housing 31, a guide 33, a slider 32, a cap 34, a magnet 35, a rotating shaft 36, and a fixing nut ( 38) may be included.
  • the fixing nut 38 is screwable to the slider 32 .
  • the user may set the angle of the magnet 35 by moving the slider 32 in a state in which the fixing nut 38 is released.
  • the user may fix the magnet 35 by applying pressure to the outer wall of the housing 31 by rotating the fixing nut 38 in a state in which the angle of the magnet 35 is set to a target angle.

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Abstract

일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치는, 스퍼터링 장치의 챔버 내부에 자기장을 발생시키는 자기장 발생 장치이며, 상기 챔버를 감싸도록, 고리 형상을 갖고, 내부에 중공을 갖는 하우징; 상기 하우징에 관통 형성된 가이드; 상기 가이드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더; 상기 슬라이더에 연결되어 있는 캡; 상기 캡에 의해 지지되어 있고, 상기 하우징의 중공에 마련되고, 상기 하우징에 대해 회전 가능한 마그넷; 및 상기 마그넷을 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다.

Description

자기장 발생 장치 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치
본 발명은 자기장 발생 장치 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치에 관한 발명입니다.
스퍼터링 장치는, 챔버와, 챔버 내에 마련된 플라즈마 발생 수단을 포함하고, 챔버 내에 마련된 스테이지 상에 안착된 기판의 처리면에 소정의 처리를 수행할 수 있다. 스퍼터링 장치의 챔버 내에서, 금속의 타겟과 기판은 서로 마주한 상태로 위치한다. 다시 말하면, 타겟의 스퍼터 표면과 기판의 서로 처리면은 서로 마주할 수 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
스퍼터링 장치는, 성막 속도를 빠르게 하기 위한 자기장 발생 장치를 포함할 수 있다. 한편, 자기장 발생 장치를 마련하여, 자기장을 발생시켜 성막 속도를 빠르게 할 경우, 타겟의 식각 균일성이 떨어질 가능성이 있다.
본 발명은 자기장 발생 장치 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치를 통해, 성막 속도를 빠르게 하면서도, 타겟이 상대적으로 균일하게 식각될 수 있도록 하는 기술을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치는, 스퍼터링 장치의 챔버 내부에 자기장을 발생시키는 자기장 발생 장치이며, 상기 챔버를 감싸도록, 고리 형상을 갖고, 내부에 중공을 갖는 하우징; 상기 하우징에 관통 형성된 가이드; 상기 가이드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더; 상기 슬라이더에 연결되어 있는 캡; 상기 캡에 의해 지지되어 있고, 상기 하우징의 중공에 마련되고, 상기 하우징에 대해 회전 가능한 마그넷; 및 상기 마그넷을 회전시키는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 마그넷이 상기 챔버에 대해서 이루는 각도는 조정 가능하다.
상기 마그넷은, 상기 하우징의 둘레 방향을 따라 서로 이격되어 복수 개로 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 마그넷 중 적어도 일부는, 하나의 모터에 의해 동시에 구동될 수 있다.
상기 구동부는, 상기 슬라이더에 연결되고, 상기 하우징의 외부를 따라 배치되는 체인; 상기 체인에 맞물리는 기어; 및 상기 기어를 구동시키는 모터를 포함할 수 있다.
상기 체인의 폭은 상기 가이드의 폭 보다 두꺼울 수 있다.
상기 마그넷은 상기 캡에 탈착 가능하다.
상기 자기장 발생 장치는, 상기 하우징에 연결되고, 상기 마그넷을 회전 가능하게 지지하는 회전축을 더 포함할 수 있다.
상기 마그넷은 90도 이상으로 회전 가능하다.
상기 마그넷은, 상기 챔버의 길이 방향에 나란하게 마련되는 수직 상태 또는 상기 챔버의 길이 방향에 대해 수직하게 마련되는 수평 상태로 마련될 수 있다.
상기 자기장 발생 장치는, 상기 슬라이더에 나사 결합 가능하고 고정 너트를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 스퍼터링 장치는, 챔버; 상기 챔버의 하단에 배치되고, 기판을 지지하는 스테이지; 상기 챔버의 상단에 배치되고, 상기 기판을 마주하는 타겟을 지지하는 타겟 플레이트; 상기 챔버의 상측에 위치하고, 상기 챔버 내부에 자기장을 발생시키는 자석 유닛; 및 상기 챔버를 둘러싸는 하우징과, 상기 하우징에 배치되고 상기 챔버 내부에 자기장을 발생시키고 상기 챔버에 대해 기울어진 각도가 조정될 수 있는 마그넷을 포함하는 자기장 발생 장치를 포함할 수 있다.
상기 자기장 발생 장치는, 상기 하우징에 관통 형성되는 가이드; 상기 가이드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더; 상기 슬라이더에 연결되어 있고, 상기 마그넷을 지지하는 캡; 및 상기 마그넷을 회전시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 마그넷은, 상기 하우징의 둘레 방향을 따라 서로 이격되어 복수 개로 마련될 수 있다.
상기 마그넷은 90도 이상으로 회전 가능하다.
상기 마그넷은, 상기 기판에 대해 수직한 위치로 마련되는 수직 상태 또는 상기 기판에 대해 수평한 위치로 마련되는 수평 상태로 마련될 수 있다.
일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치를 통해, 성막 속도를 빠르게 제어하면서도, 타겟이 상대적으로 균일하게 식각될 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치를 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 6 및 도 7은 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치의 마그넷이 각도 조정된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치를 개략적으로 도시하는 측면도이다.
실시 예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시 예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시 예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성 요소와, 공동적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시 예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시하는 정면도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 스퍼터링 장치(100)는, 베이스(99)와, 베이스(99) 상에 배치되고 성막 공간(91a)을 구비하는 챔버(91)와, 챔버(91)의 상부에 마련되는 음극 유닛(Cu) 등을 포함할 수 있다.
음극 유닛(Cu)은, 챔버(91)의 외부에 위치하고 타겟 어셈블리(92)의 상측에 위치하는 자석 유닛(93)을 포함한다. 타겟 어셈블리(92)는, 타겟(921) 및 타겟 플레이트(922)를 포함할 수 있다. 타겟(921)은, 예를 들어, 탄탈, 텅스턴 또는 알루미늄 금속 물질과 ITO, IGZO 등의 산화물 타겟과 실리콘의 절연 물질을 포함할 수 있다. 타겟(921)은 절연체(I1)를 통해 챔버(91)의 상단에 탈착 가능하다. 타겟(921)은 전원(E1)으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 자석 유닛(93)은, 스퍼터 표면(921a)의 하부 공간에 누설 자기장을 발생시킬 수 있다. 타겟 플레이트(922)는 챔버(91)의 상단에 배치되고, 타겟(921)을 지지할 수 있다.
스퍼터링 장치(100)는, 챔버(91)에 하단에 배치되고 기판(Sw)을 지지하는 스테이지(94)를 포함할 수 있다. 스테이지(94) 상에 배치된 기판(Sw)은 스퍼터 표면(921a)을 마주하는 성막 표면(Sw1)을 포함할 수 있다. 스테이지(94)는 전원(E2)로부터 전력을 공급받을 수 있고, 성막 물질을 기판(Sw)으로 끌어당길 수 있다. 스테이지(94)는 절연체(I2)를 통해 챔버(91)의 하단에 탈착 가능하다.
진공 펌프 유닛(Pu)은 배기관(95a)을 통해 성막 공간(91a)에 연통하여, 성막 공간(91a)을 소정 압력 이하로 유지할 수 있다. 유량 제어기(MFC)는 배기관(95b)을 통해 성막 공간(91a) 내로 아르곤 또는 질소 가스를 도입할 수 있다.
스퍼터링 장치(100)는, 자기장 발생 장치(1)를 포함할 수 있다. 자기장 발생 장치(1)는 챔버(91)의 상측에 마련되는 자석 유닛(93)과는 별도로 추가 자기장을 발생시켜, 타겟(921)의 식각 속도를 향상시킬 수 있다. 자기장 발생 장치(1)는 상태 변화에 따라 발생하는 자기장의 형태를 변화시킴으로써, 타겟(921)의 균일하게 식각되도록 보조할 수 있다. 자기장 발생 장치(1)에 대한 구체적인 메커니즘은 도 4 이하 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
자기장 발생 장치(1)는 챔버(91)를 둘러싸는 형태로 마련될 수 있다. 자기장 발생 장치(1)는 챔버(91)를 둘러싸는 하우징
스퍼터링 장치(100)는, 전원(E1, E2), 진공 펌프 유닛(Pu), 유량 제어기(MFC) 및/또는 자기장 발생 장치(1)를 제어하기 위한 컨트롤러(Cr)를 포함할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치를 개략적으로 도시하는 측면도이고, 도 6 및 도 7은 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치의 마그넷이 각도 조정된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 자기장 발생 장치(1)는 스터퍼링 장치의 챔버 내부에 자기장을 발생시킬 수 있다. 자기장 발생 장치(1)는, 고리 형상의 하우징(11)과, 하우징(11)에 관통 형성되는 가이드(13)와, 가이드(13)를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더(12)와, 슬라이더(12)에 연결되어 있는 캡(14)과, 캡(14)에 의해 지지되어 하우징(11)의 중공에 회전 가능하게 마련되는 마그넷(15)과, 하우징(11)에 연결되고 마그넷(15)을 회전 가능하게 지지하는 회전축(16)과, 마그넷(15)을 회전시키는 구동부(17, 18, 19)를 포함할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해, 하나의 마그넷(15)을 기준으로 설명하나, 하우징(11)의 둘레 방향을 따라 서로 이격되어 배치되는 복수 개의 마그넷(15)에 동일한 설명이 적용될 수 있음을 밝혀 둔다. 또한, 복수 개의 마그넷(15)은 기어 세트(미도시)에 의해 서로 동시에 구동되도록 연결될 수 있다.
하우징(11)은 챔버(91, 도 3 참조)를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징(11)은 챔버의 길이 방향에 해당하는 z축을 중심으로 고리 형상을 가질 수 있다. 하우징(11)은 베이스(99, 도 3 참조)를 기준으로 높이가 변경될 수 있다. 다시 말하면, 하우징(11)이 베이스(99)로부터 이격되어 있는 거리가 조정될 수 있다. 예를 들어, 도시하지는 않았으나, 챔버(91)의 외측에는 하우징(11)을 z축 방향으로 이동시키기 위한 승강 장치가 마련될 수 있다. 챔버에 대한 하우징(11)에 위치에 따라, 하우징(11) 내부에 마련되어 있는 마그넷(15)에 의해 생성되는 자기장의 영역이 달라질 수 있고, 타겟(921, 도 3 참조)의 식각, 기판(Sw)의 성막 형태가 변경될 수 있다. 하우징(11)을 이동시키는 방식으로, 복수 개의 마그넷(15)을 한 번에 이동시킬 수 있다.
가이드(13)는, 하우징(11)에 관통 형성되고, 슬라이더(12)의 이동 경로를 설정할 수 있다. 가이드(13)의 폭은 슬라이더(12)의 폭과 대략 동일할 수 있다. 슬라이더(12)는 가이드(13)에 의해 양 측부가 지지된 형태로 이동할 수 있다. 가이드(13)는 목표로 설정한 마그넷(15)의 회전 각도 범위 만큼 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, 가이드(13)는 90도로 형성될 수 있으나, 가이드(13)의 형성 각도는 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다.
슬라이더(12)는 가이드(13)를 따라 슬라이딩 가능하다. 슬라이더(12)는 구동부에 의해 구동되거나, 사용자에 의해 수동으로 구동될 수 있다.
캡(14)은 슬라이더(12)에 연결되어 마그넷(15)을 지지할 수 있다. 캡(14)은 절연체 또는 비자성체로 구성될 수 있다. 마그넷(15)은 캡(14)에 탈착 가능하다.
마그넷(15)은 챔버(91, 도 3 참조)에 대해서 이루는 각도가 조정 가능하다. 마그넷(15)의 각도에 의해 챔버(91) 내에 형성되는 자기장의 형태는 변경될 수 있다. 마그넷(15)은 하우징(11)의 둘레 방향을 따라 서로 이격되어 복수 개로 마련될 수 있다. 예를 들어, 마그넷(15)은 하우징을 따라 총 100개가 마련될 수 있다. 복수 개의 마그넷(15)은 하나의 구동 모터에 의해 동시에 구동되거나, 적어도 일부가 한 그룹으로 묶여 동시에 구동될 수 있다. 예를 들어, 마그넷(15)이 총 100개라고 할 때, 25개의 마그넷(15)이 하나의 그룹으로 묶여 4개의 구동 모터에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마그넷(15)이 한 그룹으로 묶여 동시에 구동되는 경우, 복수 개의 마그넷(15) 각각의 각도를 조정하는 기어(18)들은 연결 기어(미도시)를 통해 서로 동시에 구동되도록 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 마그넷을 구동시키는 기어를 제 1 기어라고 하고, 제 1 마그넷과 인접한 제 2 마그넷을 구동시키는 기어를 제 2 기어라고 할 때, 제 1 기어 및 제 2 기어는 하우징(11)의 둘레 방향을 따라 마련되는 연결 기어를 통해 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 기어는 모터에 의해 구동될 수 있고, 제 2 기어는 모터가 아닌 회전축에 연결될 수 있고, 제 1 기어로부터 연결 기어를 통해 동력을 전달받아 구동될 수 있다.
마그넷(15)은90도 이상으로 회전 가능하다. 마그넷(15)은 챔버(91)의 길이 방향에 나란하게 마련되는 수직 상태 또는 챔버(91)의 길이 방향에 대해 수직하게 마련되는 수평 상태로 마련될 수 있다. 마그넷(15)이 수직 상태에 있는 경우와 수평 상태에 있는 경우에서, 마그넷(15)에 의해 형성되는 자기장은 서로 다른 형태를 가질 수 있다.
회전축(16)은 하우징(11)에 연결되어 마그넷(15)을 회전 가능하게 지지할 수 있다. 회전축(16)은, 마그넷(15)의 중심축을 통과하는 축 바디(161)와, 하우징(11)의 내벽으로부터 돌출 형성되어 축 바디(161)를 지지하는 축 암(162)을 포함할 수 있다.
구동부(17, 18, 19)는, 슬라이더(12)에 연결되고 하우징(11)의 외부를 따라 배치되는 체인(17)과, 체인(17)에 맞물리는 기어(18)와, 기어(18)를 구동시키는 모터(19)를 포함할 수 있다. 체인(17)의 폭은 가이드(13)의 폭보다 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, y축 방향을 기준으로 체인(17)의 두께는 가이드(13)의 두께보다 두꺼운 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 체인(17)이 가이드(13) 상에 배치되더라도, 체인(17)이 가이드(13)를 통과하여 하우징(11)의 내부로 이동되는 현상이 방지될 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 8을 참조하면, 자기장 발생 장치(2)는, 하우징(21), 가이드(23), 슬라이더(12), 캡(14), 마그넷(15), 회전축(16), 체인(17), 기어(18) 및 모터(19)를 포함할 수 있다. 가이드(23)는 y축을 중심으로 180도 각도로 형성될 수 있다. 이와 같은 형상에 따르면, 마그넷(15)은 N극으로도 챔버를 마주할 수 있고, S극으로도 챔버를 마주할 수 있다. 자기장 발생 장치(2)는 챔버 내에 다양한 형상의 자기장을 형성할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 10은 일 실시 예에 따른 자기장 발생 장치를 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 자기장 발생 장치(3)는, 하우징(31), 가이드(33), 슬라이더(32), 캡(34), 마그넷(35), 회전축(36) 및 고정 너트(38)를 포함할 수 있다.
고정 너트(38)는 슬라이더(32)에 나사 결합이 가능하다. 사용자는 고정 너트(38)를 해제한 상태로 슬라이더(32)를 이동시켜, 마그넷(35)의 각도를 설정할 수 있다. 사용자는 마그넷(35)의 각도가 목표한 각도로 맞춰진 상태에서, 고정 너트(38)를 회전시켜, 하우징(31)의 외벽에 압력을 가하는 방식으로, 마그넷(35)을 고정시킬 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 스퍼터링 장치의 챔버 내부에 자기장을 발생시키는 자기장 발생 장치에 있어서,
    상기 챔버를 감싸도록, 고리 형상을 갖고, 내부에 중공을 갖는 하우징;
    상기 하우징에 관통 형성된 가이드;
    상기 가이드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더;
    상기 슬라이더에 연결되어 있는 캡;
    상기 캡에 의해 지지되어 있고, 상기 하우징의 중공에 마련되고, 상기 하우징에 대해 회전 가능한 마그넷; 및
    상기 마그넷을 회전시키는 구동부를 포함하는, 자기장 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마그넷이 상기 챔버에 대해서 이루는 각도는 조정 가능한, 자기장 발생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마그넷은, 상기 하우징의 둘레 방향을 따라 서로 이격되어 복수 개로 마련되는, 자기장 발생 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수 개의 마그넷 중 적어도 일부는, 하나의 모터에 의해 동시에 구동되는, 자기장 발생 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 슬라이더에 연결되고, 상기 하우징의 외부를 따라 배치되는 체인;
    상기 체인에 맞물리는 기어; 및
    상기 기어를 구동시키는 모터를 포함하는, 자기장 발생 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 체인의 폭은 상기 가이드의 폭 보다 두꺼운, 자기장 발생 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 마그넷은 상기 캡에 탈착 가능한, 자기장 발생 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징에 연결되고, 상기 마그넷을 회전 가능하게 지지하는 회전축을 더 포함하는, 자기장 발생 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마그넷은 90도 이상으로 회전 가능한, 자기장 발생 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 마그넷은, 상기 챔버의 길이 방향에 나란하게 마련되는 수직 상태 또는 상기 챔버의 길이 방향에 대해 수직하게 마련되는 수평 상태로 마련될 수 있는, 자기장 발생 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이더에 나사 결합 가능하고 고정 너트를 더 포함하는, 자기장 발생 장치.
  12. 챔버;
    상기 챔버의 하단에 배치되고, 기판을 지지하는 스테이지;
    상기 챔버의 상단에 배치되고, 상기 기판을 마주하는 타겟을 지지하는 타겟 플레이트;
    상기 챔버의 상측에 위치하고, 상기 챔버 내부에 자기장을 발생시키는 자석 유닛; 및
    상기 챔버를 둘러싸는 하우징과, 상기 하우징에 배치되고 상기 챔버 내부에 자기장을 발생시키고 상기 챔버에 대해 기울어진 각도가 조정될 수 있는 마그넷을 포함하는 자기장 발생 장치;
    를 포함하는 스퍼터링 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 자기장 발생 장치는,
    상기 하우징에 관통 형성되는 가이드;
    상기 가이드를 따라 슬라이딩 가능한 슬라이더;
    상기 슬라이더에 연결되어 있고, 상기 마그넷을 지지하는 캡; 및
    상기 마그넷을 회전시키는 구동부를 더 포함하는, 스퍼터링 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 마그넷은, 상기 하우징의 둘레 방향을 따라 서로 이격되어 복수 개로 마련되는, 스퍼터링 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 마그넷은 90도 이상으로 회전 가능한, 스퍼터링 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 마그넷은, 상기 기판에 대해 수직한 위치로 마련되는 수직 상태 또는 상기 기판에 대해 수평한 위치로 마련되는 수평 상태로 마련될 수 있는, 스퍼터링 장치.
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