KR20110104363A - Apparatus to sputter - Google Patents

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Abstract

스퍼터 장치가 개시된다. 본 발명의 스퍼터 장치는, 챔버 바디 내에서 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 타겟이 마련되는 회전형 캐소드, 회전형 캐소드로 파워를 공급하는 파워공급부, 및 회전형 캐소드와 파워공급부 사이에 마련되되 파워공급부로부터 회전형 캐소드로 파워를 전달하는 파워전달용 비고체물질을 통해 회전형 캐소드와 파워공급부를 전기적으로 연결시키는 전기연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 회전형 캐소드를 고속을 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라 회전형 캐소드로 안정적인 파워를 공급할 수 있어 증착 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.A sputter apparatus is disclosed. The sputtering apparatus of the present invention is provided with a rotating cathode provided with a target for providing a deposition material toward the substrate in the chamber body, a power supply for supplying power to the rotating cathode, and provided between the rotating cathode and the power supply. It characterized in that it comprises an electrical connection for electrically connecting the rotary cathode and the power supply through a non-solid material for power transfer to transfer power from the supply to the rotary cathode. According to the present invention, not only the rotating cathode can be rotated at a high speed but also stable power can be supplied to the rotating cathode, so that the deposition quality can be improved.

Description

스퍼터 장치{Apparatus to Sputter}Sputter Device {Apparatus to Sputter}

본 발명은, 스퍼터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게, 회전형 캐소드를 고속을 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라 회전형 캐소드로 안정적인 파워를 공급할 수 있어 증착 품질을 향상시킬 수 있는 스퍼터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly, to a sputtering apparatus which can not only rotate the rotating cathode at a high speed but also supply stable power to the rotating cathode, thereby improving the deposition quality.

LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 평판디스플레이나 반도체는 박막 증착(Deposition), 식각(Etching) 등의 다양한 공정을 거쳐 제품으로 출시된다.Flat panel displays and semiconductors, such as liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), and organic light emitting diodes (OLEDs), are released as products through various processes such as thin film deposition and etching.

다양한 공정 중에서 특히 박막 증착 공정은, 증착의 중요한 원칙에 따라 크게 두 가지로 나뉜다.Among the various processes, in particular, the thin film deposition process is largely divided into two according to the important principles of deposition.

하나는 화학적 기상 증착(Chemical Vapor deposition, CVD)이고, 다른 하나는 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD)이며, 이들은 현재 공정의 특성에 맞게 널리 사용되고 있다.One is Chemical Vapor Deposition (CVD) and the other is Physical Vapor Deposition (PVD), which is now widely used to suit the nature of the process.

화학적 기상 증착은, 외부의 고주파 전원에 의해 플라즈마(Plasma)화 되어 높은 에너지를 갖는 실리콘계 화합물 이온(ion)이 전극을 통해 샤워헤드로부터 분출되어 기판 상에 증착되도록 하는 방식이다.Chemical vapor deposition is a method in which plasma is formed by an external high frequency power source so that silicon-based compound ions having high energy are ejected from a showerhead through an electrode and deposited on a substrate.

이에 반해, 스퍼터 장치로 대변될 수 있는 물리적 기상 증착은, 플라즈마 내의 이온에 충분한 에너지를 걸어주어 타겟에 충돌되도록 한 후에 타겟으로부터 튀어나오는, 즉 스퍼터되는 타겟 원자가 기판 상에 증착되도록 하는 방식이다.In contrast, physical vapor deposition, which can be represented by a sputter device, is a method in which sufficient energy is applied to the ions in the plasma to impinge on the target and then ejected from the target, i.e., sputtered target atoms are deposited on the substrate.

물론, 물리적 기상 증착에는 전술한 스퍼터(Sputter) 방식 외에도 이-빔(E-Beam), 이베퍼레이션(Evaporation), 서멀 이베퍼레이션(Thermal Evaporation) 등의 방식이 있기는 하지만, 이하에서는 스퍼터링 방식의 스퍼터 장치를 물리적 기상 증착라 하기로 한다.Of course, physical vapor deposition includes a method such as E-Beam, Evaporation, and Thermal Evaporation in addition to the above-mentioned sputter method, but the sputtering method will be described below. The sputtering apparatus of is called physical vapor deposition.

종래의 스퍼터 장치는, 스퍼터 방식의 공정이 진행되는 챔버 바디와, 챔버 바디 내에서 증착 위치에 놓인 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스로서의 타겟을 구비한다.Conventional sputtering apparatuses include a chamber body through which a sputtering process proceeds, and a target as a sputter source for providing a deposition material toward a substrate placed in a deposition position within the chamber body.

타겟은 챔버 바디 내부에 마련된 캐소드에 연결되는데, 외부로부터 공급되는 파워에 의해 캐소드가 음전압이 되면 캐소드에 연결된 타겟이 스퍼터링(Sputtering)되며 기판 상에 박막 증착이 이루어진다.The target is connected to the cathode provided inside the chamber body. When the cathode becomes negative voltage by power supplied from the outside, the target connected to the cathode is sputtered and thin film deposition is performed on the substrate.

종래 스퍼터 장치의 캐소드는 평면 형태의 캐소드가 주를 이루었으나, 최근에 들어서는 캐소드가 회전축을 기준으로 360ㅀ 회전 가능한 회전형 캐소드가 개발되어 회전 캐소드의 사용이 점차 증가하고 있다.The cathode of the conventional sputtering device is mainly a planar cathode, but in recent years, the use of a rotating cathode has been gradually increased to develop a rotatable cathode which can rotate 360 ° around the axis of rotation.

타겟을 스퍼터링(Sputtering)하기 위해 캐소드가 음전압이 되려면 파워공급부를 통해 캐소드로 파워가 공급되어야 한다. 따라서 캐소드와 파워공급부는 전기적으로 연결되어야 하며, 이때는 통상적으로 금속 접합이 이용된다.In order for the cathode to become negative voltage to sputter the target, power must be supplied to the cathode through the power supply. Thus, the cathode and power supply must be electrically connected, in which case a metal junction is usually used.

한편, 평면형 캐소드는 고정 구조체이기 때문에 평면형 캐소드와 파워공급부를 금속접합에 의해 상호간 전기적으로 연결시키는 데에는 큰 문제가 되지 않았으나, 캐소드가 평면형 캐소드에서 회전형 캐소드로 변경되는 경우 다음과 같은 문제점이 있다.On the other hand, since the planar cathode is a fixed structure, it is not a big problem to electrically connect the planar cathode and the power supply unit by metal bonding, but there is the following problem when the cathode is changed from the planar cathode to the rotatable cathode.

첫째, 회전형 캐소드와 파워공급부 간의 접합부 영역에서의 금속마찰 접촉으로 인해 회전형 캐소드를 고속으로 회전시키기 어려우며, 회전형 캐소드로 파워가 공급되는 과정에서 전기적 아킹 또는 노이즈 발생의 우려가 높아 안정적으로 파워를 공급하기 어려운 문제점이 있다.First, it is difficult to rotate the rotating cathode at high speed due to the metal frictional contact in the junction region between the rotating cathode and the power supply, and there is a high risk of electrical arcing or noise in the process of supplying power to the rotating cathode, thereby providing stable power. There is a problem that is difficult to supply.

둘째, 고효율 박막태양전지 생산을 위한 박막증착 또는 미세 회로패턴 구성을 위한 TFT 등의 고정에는 RF와 같은 고주파수의 파워 공급이 필요한데, 종래와 같은 방식으로 회전형 캐소드와 파워공급부를 연결시키는 방법으로는 파워공급의 한계로 증착속도 및 안전성 등이 떨어져 증착 품질이 저하되는 문제점이 있다.Second, high frequency power supply such as RF is required for thin film deposition or TFT for fine circuit pattern production for high efficiency thin film solar cell production. Due to the limitation of power supply, there is a problem in that the deposition quality and the like are lowered due to poor deposition speed and safety.

본 발명의 목적은, 회전형 캐소드를 고속을 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라 회전형 캐소드로 안정적인 파워를 공급할 수 있어 증착 품질을 향상시킬 수 있는 스퍼터 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a sputtering apparatus capable of rotating a rotating cathode at a high speed and supplying stable power to the rotating cathode, thereby improving deposition quality.

상기 목적은, 챔버 바디 내에서 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 타겟이 마련되는 회전형 캐소드; 상기 회전형 캐소드로 파워를 공급하는 파워공급부; 및 상기 회전형 캐소드와 상기 파워공급부 사이에 마련되되 상기 파워공급부로부터 상기 회전형 캐소드로 파워를 전달하는 파워전달용 비고체물질을 통해 상기 회전형 캐소드와 상기 파워공급부를 전기적으로 연결시키는 전기연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치에 의해 달성된다.The object is a rotating cathode provided with a target in the chamber body for providing a deposition material towards the substrate; A power supply unit supplying power to the rotatable cathode; And an electrical connection part provided between the rotatable cathode and the power supply unit to electrically connect the rotatable cathode and the power supply through a non-solid material for power transfer from the power supply to the rotatable cathode. It is achieved by a sputtering device, characterized in that it comprises.

상기 파원전달용 비고체물질은 전기 전도성을 갖는 액체일 수 있다.The non-solid material for wave transmission may be a liquid having electrical conductivity.

상기 액체는 수은일 수 있다.The liquid may be mercury.

상기 전기연결부는, 상기 회전형 캐소드의 일측 둘레면에 결합되며, 내부에 상기 파워전달용 비고체물질이 수용되고 상기 파워공급부와 연결되는 수용하우징; 및 상기 수용하우징과 상기 회전형 캐소드의 둘레면 사이를 기밀 유지시키는 기밀유지부재를 포함할 수 있다.The electrical connection unit is coupled to one circumferential surface of the rotatable cathode, the housing receiving the non-solid material for the power transmission therein and connected to the power supply; And a hermetic holding member for hermetically maintaining the space between the housing and the circumferential surface of the rotatable cathode.

상기 기밀유지부재는 비전도성 오링(O-ring)일 수 있다.The hermetic holding member may be a non-conductive O-ring.

상기 회전형 캐소드는, 자기장을 발생시키는 마그네트 유닛; 상기 마그네트 유닛의 외부를 둘러싸는 캐소드 백킹 플레이트; 및 상기 캐소드 백킹 플레이트와 연결되어 상기 캐소드 백킹 플레이트를 회전시키는 캐소드 회전축을 포함할 수 있다.The rotatable cathode may include a magnet unit generating a magnetic field; A cathode backing plate surrounding the outside of the magnet unit; And a cathode rotating shaft connected to the cathode backing plate to rotate the cathode backing plate.

상기 캐소드 백킹 플레이트와 상기 캐소드 회전축 사이에 마련되어 상기 캐소드 백킹 플레이트와 상기 캐소드 회전축을 결합시키는 백킹튜브를 더 포함할 수 있다.The method may further include a backing tube provided between the cathode backing plate and the cathode rotational shaft to couple the cathode backing plate and the cathode rotational axis.

상기 캐소드 회전축의 일측에 마련되어 상기 캐소드 백킹 플레이트를 냉각 시키는 냉각부를 더 포함하고, 상기 냉각부는 상기 캐소드 백킹 플레이트의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 냉각수 유입로; 및 상기 냉각수 유입로 유입된 냉각수가 상기 캐소드 백킹 플레이트를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출로를 포함할 수 있다.A cooling unit provided on one side of the cathode rotating shaft to cool the cathode backing plate, the cooling unit communicating with an inside of the cathode backing plate to allow the coolant to flow therein; And a coolant discharge path that is discharged after the coolant introduced by the coolant inflow cools the cathode backing plate.

상기 캐소드 회전축에 연결되어 상기 캐소드 회전축과 상기 캐소드 백킹 플레이트의 회전을 위한 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a rotational power providing unit connected to the cathode rotational shaft to provide rotational power for rotation of the cathode rotational shaft and the cathode backing plate.

상기 회전형 캐소드는 상기 캐소드 백킹 플레이트와 상기 캐소드 회전축의 일영역은 상기 챔버 바디 내부에 배치되고, 상기 캐소드 회전축의 나머지 영역은 상기 챔버 바디의 외부에 배치될 수 있다.The rotatable cathode may have one region of the cathode backing plate and the cathode rotation shaft disposed inside the chamber body, and the remaining region of the cathode rotation shaft may be disposed outside the chamber body.

상기 챔버 바디의 외부에 마련되어 상기 챔버 바디의 외부로 노출되는 상기 캐소드 회전축 영역을 보호하는 회전축 하우징을 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a rotating shaft housing provided outside the chamber body to protect the cathode rotating shaft region exposed to the outside of the chamber body.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

본 발명에 따르면, 회전형 캐소드를 고속을 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라 회전형 캐소드로 안정적인 파워를 공급할 수 있어 증착 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, not only the rotating cathode can be rotated at a high speed but also stable power can be supplied to the rotating cathode, thereby achieving an effect of improving deposition quality.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치의 구조도이다.
도 2는 도 1의 A-A'의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 B부분을 확대 도시한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터 장치의 구조도이다.1 is a structural diagram of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the AA ′ of FIG. 1.
3 is an enlarged view illustrating portion B of FIG. 2 enlarged.
4 is a structural diagram of a sputter apparatus according to a second embodiment of the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도면 대비 설명에 앞서, 이하에서 설명될 기판이란 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등의 평면디스플레이 기판이거나 아니면 태양전지용 기판, 혹은 반도체 웨이퍼 기판일 수 있는데, 이하에서는 별도의 구분 없이 기판이라는 용어로 통일하도록 한다.Prior to the description of the drawings, the substrate to be described below may be a planar display substrate such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP) and organic light emitting diodes (OLED), a solar cell substrate, or a semiconductor wafer substrate. However, hereinafter will be unified in the term substrate without any separate.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터 장치의 구조도이고, 도 2는 도 1의 A-A'의 단면을 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 2의 B부분을 확대 도시한 확대도이다.1 is a structural diagram of a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line AA ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of portion B of FIG. 2.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 스퍼터 장치는, 챔버 바디(110, chamber body)와, 챔버 바디(110) 내에 마련되어 기판을 이송 가능하게 지지하는 기판 이송 지지부(130)와, 챔버 바디(110)의 상부 영역에 마련되어 기판 이송 지지부(130) 상에서 증착 위치에 놓인 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스(sputter source)로서의 타겟(T)이 마련되는 회전형 캐소드(140)와, 회전형 캐소드(140)의 일측에 마련되어서 회전형 캐소드(140)로 파워를 공급하는 파워공급부(160)와, 회전형 캐소드(140)와 파워공급부(160) 사이에 마련되어 회전형 캐소드(140)와 파워공급부(160)를 전기적으로 연결시키는 전기연결부(170)를 포함한다.As shown in these figures, the sputtering apparatus of this embodiment includes a chamber body 110, a substrate transfer support 130 provided in the chamber body 110 to support the substrate so as to be transportable, and a chamber body ( A rotatable cathode 140 provided in the upper region of 110 and provided with a target T as a sputter source for providing a deposition material toward the substrate placed on the substrate transfer support 130 at a deposition position; The power supply unit 160 is provided on one side of the cathode 140 to supply power to the rotatable cathode 140, and is provided between the rotatable cathode 140 and the power supply unit 160 to power the rotatable cathode 140. It includes an electrical connector 170 for electrically connecting the supply unit 160.

챔버 바디(110)는 외관 벽체를 형성하는 부분으로서 증착 공정 시 그 내부는 밀폐되고 고진공 상태를 유지한다. 이를 위해, 챔버 바디(110)의 하부 영역에는 게이트 밸브(111)가 마련되고, 게이트 밸브(111) 영역에는 진공 펌프(112)가 마련된다. 이에, 게이트 밸브(111)가 개방된 상태에서 진공 펌프(112)로부터의 진공압이 발생되면 챔버 바디(110)의 내부는 고진공 상태를 유지할 수 있다.The chamber body 110 is a part forming the exterior wall, and the inside of the chamber body 110 is sealed and maintained in a high vacuum state during the deposition process. To this end, a gate valve 111 is provided in the lower region of the chamber body 110, and a vacuum pump 112 is provided in the gate valve 111 region. Accordingly, when the vacuum pressure from the vacuum pump 112 is generated in the state in which the gate valve 111 is opened, the inside of the chamber body 110 may maintain a high vacuum state.

챔버 바디(110)의 일측벽에는 챔버 바디(110)의 내부로 기판이 인입되는 기판입구(113a)가 형성되고 챔버 바디(110)의 타측벽에는 챔버 바디(110)로부터의 기판이 인출되는 기판출구(113b)가 형성된다. 기판입구(113a)와 기판출구(113b)에도 별도의 게이트 밸브가 마련될 수 있다.A substrate inlet 113a through which a substrate is introduced into the chamber body 110 is formed at one side wall of the chamber body 110, and a substrate from which the substrate from the chamber body 110 is drawn out is formed at the other side wall of the chamber body 110. The outlet 113b is formed. Separate gate valves may also be provided at the substrate inlet 113a and the substrate outlet 113b.

챔버 바디(110)의 상부 영역에는 타겟(T)이 마련된 회전형 캐소드(140)과 마그네트 유닛(150) 영역을 외부에서 둘러싸는 형태로 챔버 바디(110)와 결합되는 커버(114)가 마련된다. The upper region of the chamber body 110 is provided with a cover 114 coupled to the chamber body 110 in a form surrounding the rotatable cathode 140 provided with the target T and the magnet unit 150 from the outside. .

본 실시예의 경우, 챔버 바디(110) 내에 두 개의 회전형 캐소드(140)와 마그네트 유닛(150)이 마련되고 있으므로 커버(114)는 회전형 캐소드(140)와 마그네트 유닛(150)이 위치된 두 군데의 영역에서 챔버 바디(110)의 상부로 솟은 형태를 취한다. In the present exemplary embodiment, since the two rotatable cathodes 140 and the magnet unit 150 are provided in the chamber body 110, the cover 114 includes two rotatable cathodes 140 and the magnet unit 150. It takes the form of a towering top of the chamber body 110 in the region.

이 경우, 커버(114)들은 리드(115, lid)에 의해 상호 기밀하게 연결된다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으므로 회전형 캐소드(140)와 마그네트 유닛(150)은 하나씩 마련될 수도 있다.In this case, the covers 114 are hermetically connected to each other by the lid 115. Of course, since the scope of the present invention does not need to be limited thereto, the rotatable cathode 140 and the magnet unit 150 may be provided one by one.

기판 이송 지지부(130)는 챔버 바디(110) 내의 중앙 영역에 배치되어 기판을 지지함과 동시에 기판입구(113a)로 인입된 기판을 기판출구(113b)로 이송시키는 역할을 한다.The substrate transfer support unit 130 is disposed in the central region of the chamber body 110 to support the substrate and simultaneously transfer the substrate introduced into the substrate inlet 113a to the substrate outlet 113b.

기판 이송 지지부(130)는 롤러로 적용될 수 있는데, 통상 챔버 바디(110)의 내부가 고온 상태를 유지한다는 점을 감안할 때 기판 이송 지지부(130)는 내열성 및 내구성이 우수한 재질로 제작되는 것이 바람직하다.The substrate transfer support 130 may be applied by a roller. In view of the fact that the inside of the chamber body 110 maintains a high temperature, the substrate transfer support 130 may be made of a material having excellent heat resistance and durability. .

이러한 기판 이송 지지부(130)의 하부 영역에는 기판 이송 지지부(130) 상에 놓인 기판을, 특히 기판의 증착면을 가열하는 히터(131)가 마련된다. 히터(131)는 타겟(T)으로부터 제공되는 증착 물질이 기판에 잘 증착될 수 있도록 기판을 수백도 이상으로 가열하는 역할을 한다. 이러한 히터(131)는 기판의 전면을 골고루, 또한 급속으로 가열할 수 있도록 기판의 사이즈와 유사하거나 그보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.The lower region of the substrate transfer support 130 is provided with a heater 131 for heating the substrate placed on the substrate transfer support 130, in particular, the deposition surface of the substrate. The heater 131 serves to heat the substrate to several hundred degrees or more so that the deposition material provided from the target T can be well deposited on the substrate. The heater 131 may have a size that is similar to or larger than the size of the substrate so that the front surface of the substrate may be evenly and rapidly heated.

회전형 캐소드(140)에 마련되는 타겟(T)은 챔버 바디(110)의 상부 영역에 마련되어 기판 이송 지지부(130) 상에서 증착 위치에 놓인 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스(sputter source)의 역할을 한다.The target T provided on the rotatable cathode 140 is formed of a sputter source provided in the upper region of the chamber body 110 to provide the deposition material toward the substrate placed at the deposition position on the substrate transfer support 130. Play a role.

통상적으로 타겟(T)과 마그네트 유닛(150) 영역이 음극(cathode)을 형성하고 기판 영역이 양극(anode)을 형성한다. 따라서 본 실시예에서 타겟(T)은 챔버 바디(110) 내부에 마련된 회전형 캐소드(140)에 장착되어 마련되므로 회전형 캐소드(140)도 음극을 형성하고 회전형 캐소드(140)와 타겟(T), 그리고 마그네트 유닛(150) 영역 모두 음극(cathode)이 형성되면 타겟(T)은 하부 영역의 기판을 향해 증착 물질을 제공한다.Typically, the region of the target T and the magnet unit 150 form a cathode and the substrate region form an anode. Therefore, in the present embodiment, since the target T is mounted to the rotating cathode 140 provided inside the chamber body 110, the rotating cathode 140 also forms a cathode, and the rotating cathode 140 and the target T are provided. ), And a cathode is formed in both the region of the magnet unit 150 and the target T provides the deposition material toward the substrate in the lower region.

한편, 마그네트 유닛(150)은 타겟(T)이 마련되는 회전형 캐소드(140)의 내부에 마련된다. 다시 말해 타겟(T)이 회전형 캐소드(140)의 외측면에 마련되는 반면 마그네트 유닛(150)은 회전형 캐소드(140)의 내부에 배치되어 기판과의 사이에 증착을 위한 자기장(미도시)을 발생시키는 역할을 한다.Meanwhile, the magnet unit 150 is provided inside the rotatable cathode 140 in which the target T is provided. In other words, while the target T is provided on the outer surface of the rotating cathode 140, the magnet unit 150 is disposed inside the rotating cathode 140 to form a magnetic field for deposition between the substrate and the substrate. It serves to generate.

회전형 캐소드(140)는 전술한 바와 같이 타겟(T)과 마그네트 유닛(150) 영역이 음극(cathode)을 형성하도록 파워를 공급하는 파워공급부(160)가 일측에 마련되고, 이 때 회전형 캐소드(140)와 파워공급부(160) 사이에 회전형 캐소드(160)와 파워공급부(160)를 전기적으로 연결시킬 수 있는 전기연결부(170)가 마련된다.As described above, the rotatable cathode 140 includes a power supply unit 160 that supplies power to the target T and the magnet unit 150 to form a cathode. At this time, the rotatable cathode An electrical connector 170 may be provided between the 140 and the power supply 160 to electrically connect the rotatable cathode 160 and the power supply 160.

회전형 캐소드(140)는 자기장을 발생시키는 마그네트 유닛(150)의 외부를 둘러싸는 캐소드 백킹 플레이트(141)와, 캐소드 백킹 플레이트(141)의 일측에서 캐소드 백킹 플레이트(141)와 연결되어 캐소드 백킹 플레이트(141)를 회전시키는 캐소드 회전축(143)을 포함한다.The rotatable cathode 140 is connected to the cathode backing plate 141 at one side of the cathode backing plate 141 and the cathode backing plate 141 surrounding the outside of the magnet unit 150 generating a magnetic field, and thus the cathode backing plate. And a cathode rotating shaft 143 which rotates 141.

캐소드 백킹 플레이트(141)는 마그네트 유닛(150)을 둘러싸며 내부에 충분한 공간이 형성될 정도의 크기를 갖는 원통형으로 형성되는데, 이와 같이 본실시예에서는 캐소드 백킹 플레이트(141)가 원통형으로 형성되나 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 형성될 수 있다. The cathode backing plate 141 is formed in a cylindrical shape that is large enough to form a sufficient space therein surrounding the magnet unit 150. Thus, in this embodiment, the cathode backing plate 141 is formed in a cylindrical shape. It is not limited and may be formed in various forms.

그리고 캐소드 백킹 플레이트(141)를 회전시키는 캐소드 회전축(143)은 캐소드 백킹 플레이트(141)와 결합되기 위해 캐소드 백킹 플레이트(141)와 대응되는 형태로 형성되는 것이 보통이므로 본 실시예에서 캐소드 회전축(143)도 원통형으로 형성된다.In addition, the cathode rotating shaft 143 for rotating the cathode backing plate 141 is generally formed in a shape corresponding to the cathode backing plate 141 to be coupled with the cathode backing plate 141. ) Is also formed in a cylindrical shape.

캐소드 백킹 플레이트(141)와 캐소드 회전축(143) 사이에는 백킹튜브(145)가 더 마련되는데, 백킹튜브(145)는 캐소드 백킹 플레이트(141)와 캐소드 회전축(143)을 결합시킨다.A backing tube 145 is further provided between the cathode backing plate 141 and the cathode rotating shaft 143, and the backing tube 145 couples the cathode backing plate 141 and the cathode rotating shaft 143.

회전형 캐소드(140)의 챔버 바디(110)내 배치 상태를 살펴보면, 캐소드 백킹 플레이트(141)와 백킹튜브(145)에 의해 결합된 캐소드 회전축(143)의 일부 영역만 챔버 바디(110) 내부에 수용되고, 챔버 바디(110) 내부에 수용되지 않은 캐소드 회전축(143)의 다른 영역은 별도로 마련된 회전축 하우징(180) 내부에 수용되어 챔버 바디(110) 외부에 배치된다.Looking at the arrangement state of the rotatable cathode 140 in the chamber body 110, only a part of the cathode rotating shaft 143 coupled by the cathode backing plate 141 and the backing tube 145 is inside the chamber body 110. The other area of the cathode rotating shaft 143 that is received and not received inside the chamber body 110 is accommodated in the rotating shaft housing 180 provided separately and disposed outside the chamber body 110.

회전축 하우징(180)에 수용되는 캐소드 회전축(143)에는 캐소드 회전축(143)과 캐소드 회전축(143)과 결합한 캐소드 백킹 플레이트(141)가 회전을 할 수 있도록 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부(181)가 마련되어 회전동력 제공부(181)가 회전축 하우징(180)에 수용된 캐소드 회전축(143)의 일측에 연결된다.The rotating shaft providing unit 181 provides a rotating power to the cathode rotating shaft 143 accommodated in the rotating shaft housing 180 so that the cathode backing plate 141 coupled with the cathode rotating shaft 143 and the cathode rotating shaft 143 can rotate. Is provided and the rotational power providing unit 181 is connected to one side of the cathode rotating shaft 143 accommodated in the rotating shaft housing 180.

한편, 마그네트 유닛(150)과 캐소드 백킹 플레이트(141), 그리고 타겟(T)이 음극(cathode)을 형성하기 위해 마련되는 파워공급부(160)는 회전형 캐소드(140)의 캐소드 회전축(143)에 마련되는데, 이와 같이 파워공급부(160)도 회전동력 제공부(181)와 마찬가지로 회전축 하우징(180)에 수용되는 캐소드 회전축(143)에 마련되는 것이다.On the other hand, the magnet unit 150, the cathode backing plate 141, and the power supply unit 160 is provided to form the cathode (cathode) to the cathode rotating shaft 143 of the rotatable cathode 140 In this way, the power supply unit 160 is provided on the cathode rotating shaft 143 accommodated in the rotating shaft housing 180 like the rotating power providing unit 181.

그리고 전술한 바와 같이, 파워공급부(160)와 캐소드 회전축(143)을 전기적으로 연결시키는 전기연결부(170)는 캐소드 회전축(143)의 회전 시 파워공급부(160)와 회전되는 캐소드 회전축(143) 사이에서 전기적 아킹이나 노이즈가 발생되는 것을 방지하며 파워를 전달하기 위해 파워전달용 비고체물질을 포함한다.As described above, the electrical connection unit 170 electrically connecting the power supply unit 160 and the cathode rotation shaft 143 is between the power supply unit 160 and the cathode rotation shaft 143 rotated when the cathode rotation shaft 143 is rotated. It contains a non-solid material for power transmission to prevent electrical arcing or noise from occurring and to deliver power.

특히 파워공급부(160)에서 공급되는 파워는 고주파수를 갖는 RF나 DC 전원이 사용되기 때문에 캐소드 회전축(143)의 회전에도 전기적 아킹이나 노이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있는 비고체 물질이 사용되고, 파워전달용 비고체물질은 전기 전도성이 높은 액체를 사용하는데, 본 실시예에서 파워전달용 비고체물질은 수은을 사용한다. In particular, since the power supplied from the power supply unit 160 uses RF or DC power having a high frequency, a non-solid material is used to prevent the occurrence of electrical arcing or noise even when the cathode rotating shaft 143 is rotated. The non-solid material for a liquid uses a liquid having high electrical conductivity. In this embodiment, the non-solid material for power transmission uses mercury.

전기연결부(170)를 좀 더 자세히 살펴보면, 전기연결부(170)는 회전형 캐소드(140)의 캐소드 회전축(143) 특히 회전축 하우징(180)에 수용된 캐소드 회전축(143)의 일측 둘레면에 결합되며 그 내부에 파워전달용 비고체물질 즉, 수은이 수용되어 파워공급부(160)와 연결되는 수용하우징(171)과, 수용하우징(171)과 회전형 캐소드(140)의 캐소드 회전축(143)의 둘레면 사이를 기밀 유지시키는 기밀유지부재(173)를 포함한다.Looking at the electrical connection 170 in more detail, the electrical connection 170 is coupled to the circumferential surface of one side of the cathode rotating shaft 143 of the rotating cathode 140, in particular the cathode rotating shaft 143 accommodated in the rotating shaft housing 180 A non-solid material for power transmission, that is, mercury is accommodated therein and is connected to the power supply unit 160 and the circumferential surface of the cathode rotating shaft 143 of the receiving housing 171 and the rotatable cathode 140. And an airtight holding member 173 for keeping the airtight therebetween.

전기연결부(170)의 수용하우징(171)은 캐소드 회전축(143)이 회전을 하기 때문에 용접 등을 이용한 고정을 하지 않고, 작업자에 의해 수용하우징(171)이 캐소드 회전축(143)으로부터 착탈 가능할 수 있게 결합되며 수용하우징(171)의 내부에 수용되는 파워전달용 비고체물질 즉, 수은이 외부로 새어나가는 것을 방지하도록 기밀유지부재(173)를 이용해 기밀을 유지한다.The housing 171 of the electrical connection unit 170 is the cathode rotating shaft 143 is rotated so that the fixing housing using a welding or the like, so that the worker housing 171 can be detached from the cathode rotating shaft 143 by the operator. The non-solid material for power transmission, which is coupled and accommodated inside the accommodating housing 171, that is, maintains hermeticity by using the hermetic holding member 173 to prevent the mercury from leaking out.

기밀유지부재(173)로 캐소드 회전축(143)이 회전 시 기밀유지부재(173)와 캐소드 회전축(143) 사이에서 전기적 아킹이나 노이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있는 비전도성 오링(O-ring)이 사용될 수 있다.The non-conductive O-ring which prevents electric arcing or noise is generated between the airtight member 173 and the cathode rotation shaft 143 when the cathode rotating shaft 143 rotates by the airtight holding member 173. Can be used.

그리고 캐소드 백킹 플레이트(141)와 마그네트 유닛(150), 그리고 타겟(T)이 파워공급부(160)로부터 공급받은 파워에 의해서 음극(cathode)을 형성하면서 고주파수의 파워 공급으로 인해 고온이 되는 것을 방지할 수 있도록 캐소드 백킹 플레이트(141)를 냉각시키는 냉각부(183)가 캐소드 회전축 하우징(180)에 수용된 캐소드 회전축(143)의 일측에 마련된다.The cathode backing plate 141, the magnet unit 150, and the target T may be prevented from being heated due to the high frequency power supply while forming a cathode by the power supplied from the power supply unit 160. The cooling unit 183 for cooling the cathode backing plate 141 is provided at one side of the cathode rotation shaft 143 accommodated in the cathode rotation shaft housing 180.

냉각부(183)는 외부로부터 유입되는 냉각수가 캐소드 백킹 플레이트(141)의 내부로 유입될 수 있도록 캐소드 회전축(143)에서부터 캐소드 백킹 플레이트(141)로 연통된 냉각수 유입로(183a)와, 캐소드 백킹 플레이트(141)를 냉각시킨 냉각수가 다시 외부로 배출되기 위한 냉각수 배출로(183b)를 포함한다.The cooling unit 183 may include a cooling water inflow path 183a communicating with the cathode backing plate 141 from the cathode rotation shaft 143 so that the cooling water introduced from the outside may flow into the cathode backing plate 141. The cooling water cooling the plate 141 includes a cooling water discharge path 183b for discharging to the outside.

이러한 구성을 갖는 스퍼터 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.The operation of the sputtering device having such a configuration will be described below.

도 1과 같이 장치의 조립이 세팅되고 나면, 챔버 바디(110)의 기판입구(113a)를 통해 기판이 유입되어 기판 이송 지지부(130) 상의 증착 위치로 배치되고 증착 공정이 개시된다. 즉 챔버 바디(110) 내로 예컨대 아르곤(Ar) 가스가 충진되고, 챔버 바디(110)는 그 내부가 밀폐되면서 고진공을 유지한다.After the assembly of the apparatus is set as shown in FIG. 1, the substrate is introduced through the substrate inlet 113a of the chamber body 110 to be disposed at the deposition position on the substrate transfer support 130, and the deposition process is started. That is, for example, argon (Ar) gas is filled into the chamber body 110, and the chamber body 110 maintains a high vacuum while the inside thereof is sealed.

이 상태에서 파워공급부(160)로부터 회전형 캐소드(140)에 음극 전압이 가해지면, 타겟(T)으로부터 방출된 전자들이 아르곤(Ar) 가스와 충돌하여 아르곤(Ar) 가스가 이온화된다.In this state, when a cathode voltage is applied to the rotatable cathode 140 from the power supply unit 160, electrons emitted from the target T collide with the argon gas, and the argon gas is ionized.

이 때 회전형 캐소드(140)가 회전을 하고 있어도 파워공급부(160)는 전기전도성이 높은 수은을 이용한 전기연결부(170)를 통해 캐소드 회전축(143)에 전기적으로 연결되기 때문에 전기적 아킹이나 노이즈의 발생이 일어나는 것을 방지하고 회전형 캐소드(140)가 고속회전을 할 수 있다At this time, even if the rotating cathode 140 is rotating, the power supply unit 160 is electrically connected to the cathode rotating shaft 143 through the electrical connection unit 170 using mercury having high electrical conductivity, thereby generating electrical arcing or noise. To prevent this from happening and the rotatable cathode 140 can rotate at high speed.

그리고 이온화된 아르곤(Ar) 가스는 전위차에 의해 타겟(T) 방향으로 가속되어 타겟(T)의 표면과 충돌하게 되고, 이때 타겟(T) 원자, 즉 증착 물질이 타겟(T)으로부터 발생되어 기판의 증착면에 떨어지면서 기판의 증착 공정이 진행된다.The ionized argon (Ar) gas is accelerated toward the target T by the potential difference and collides with the surface of the target T. At this time, a target T atom, that is, a deposition material is generated from the target T and the substrate The deposition process of the substrate proceeds while falling on the deposition surface of.

증착 공정이 완료되면, 챔버 바디(110) 내의 진공이 해제되고 기판출구(113b)가 열리면서 기판출구(113b)를 통해 기판이 취출되고, 다시 새로운 기판이 기판입구(113a) 쪽으로 유입되어 증착 공정을 진행하게 된다.When the deposition process is completed, the vacuum in the chamber body 110 is released and the substrate outlet 113b is opened, and the substrate is taken out through the substrate outlet 113b, and a new substrate is introduced into the substrate inlet 113a to perform the deposition process. You will proceed.

이와 같이, 본실시예를 따르면, 스퍼터 장치의 회전형 캐소드(140)에 비고체물질을 포함한 전기연결부(170)를 이용하여 회전형 캐소드(140)와 파워공급부(160) 사이에서 전기적 아킹이나 노이즈의 발생문제를 해결할 수 있고, 전기적 아킹이나 노이즈 문제가 해결됨으로써 회전형 캐소드의 고속 회전이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present exemplary embodiment, electrical arcing or noise is generated between the rotatable cathode 140 and the power supply 160 by using the electrical connection 170 including the non-solid material in the rotatable cathode 140 of the sputtering device. It is possible to solve the problem of the occurrence of, and to solve the electrical arcing or noise problem it is possible to obtain the effect that the high-speed rotation of the rotatable cathode is possible.

또한 고주파수의 파워를 안정적으로 공급함으로써 스퍼터 소스(Sputter source)로서의 다양한 타겟 물질을 스퍼터 공정에 이용할 수 있어 보다 우수한 박막 특성을 가지는 효과를 얻을 수 있다.In addition, by stably supplying high frequency power, various target materials as sputter sources can be used in the sputtering process, thereby obtaining an effect of having excellent thin film characteristics.

한편, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터 장치의 구조도이다.4 is a structural diagram of a sputtering apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 4의 경우에는 회전형 캐소드(240)와 회전형 캐소드(240)에 마련되는 타겟(T)이 각각 하나씩 마련되는 스퍼터 장치에 관한 도면이다. 따라서 회전형 캐소드(240)와 타겟(T)의 구성외에 다른 구성에는 차이가 없기 때문에 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.In the case of Figure 4 is a view of a sputtering device is provided with a rotary cathode 240 and a target (T) provided in each of the rotary cathode 240, respectively. Therefore, since there is no difference in the configuration other than the configuration of the rotatable cathode 240 and the target (T), description thereof will be omitted.

그리고 제2 실시예에 의해 발생될 수 있는 효과 또한 제1 실시예에 의해 발생되는 효과와 상이하지 않으므로 제2 실시예에 대한 효과에 대한 설명도 생략하기로 한다.In addition, since the effects that may be generated by the second embodiment are not different from the effects that are generated by the first embodiment, a description of the effects of the second embodiment will be omitted.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention, which will be apparent to those skilled in the art. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.

110: 챔버 바디 111: 게이트 밸브
112: 진공 펌프 130: 기판 이송 지지부
131: 히터 140: 회전형 캐소드
141: 캐소드 백킹 플레이트 143: 캐소드 회전축
145: 백킹튜브 150: 마그네트 유닛
160: 파워공급부 170: 전기연결부
171: 수용하우징 173: 기밀유지부재
180: 하우징 181: 회전동력 제공부
183: 냉각부110: chamber body 111: gate valve
112: vacuum pump 130: substrate transfer support
131: heater 140: rotatable cathode
141: cathode backing plate 143: cathode rotation axis
145: backing tube 150: magnet unit
160: power supply unit 170: electrical connection
171: housing 173: confidential member
180: housing 181: rotational power providing unit
183: cooling unit

Claims (11)

챔버 바디 내에서 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 타겟이 마련되는 회전형 캐소드;
상기 회전형 캐소드로 파워를 공급하는 파워공급부; 및
상기 회전형 캐소드와 상기 파워공급부 사이에 마련되되 상기 파워공급부로부터 상기 회전형 캐소드로 파워를 전달하는 파워전달용 비고체 물질을 통해 상기 회전형 캐소드와 상기 파워공급부를 전기적으로 연결시키는 전기연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.A rotatable cathode provided with a target in said chamber body for providing a deposition material towards the substrate;
A power supply unit supplying power to the rotatable cathode; And
An electrical connection part provided between the rotatable cathode and the power supply unit to electrically connect the rotatable cathode and the power supply through a non-solid material for power transfer from the power supply to the rotatable cathode. Sputtering apparatus characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서,
상기 파원전달용 비고체물질은 전기 전도성을 갖는 액체인 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 1,
The non-solid material for wave transmission is a sputtering device, characterized in that the liquid having electrical conductivity. 제2항에 있어서,
상기 액체는 수은인 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 2,
And the liquid is mercury. 제2항에 있어서,
상기 전기연결부는,
상기 회전형 캐소드의 일측 둘레면에 결합되며, 내부에 상기 파워전달용 비고체물질이 수용되고 상기 파워공급부와 연결되는 수용하우징; 및
상기 수용하우징과 상기 회전형 캐소드의 둘레면 사이를 기밀 유지시키는 기밀유지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 2,
The electrical connection portion,
A housing configured to be coupled to one circumferential surface of the rotatable cathode and to receive the non-solid material for power transmission therein and to be connected to the power supply unit; And
And a hermetic holding member for hermetically holding between the housing and the circumferential surface of the rotatable cathode. 제4항에 있어서,
상기 기밀유지부재는 비전도성 오링(O-ring)인 것을 특징으로 파는 스퍼터 장치.The method of claim 4, wherein
Digging sputtering device, characterized in that the airtight holding member is a non-conductive O-ring. 제1항에 있어서,
상기 회전형 캐소드는,
자기장을 발생시키는 마그네트 유닛;
상기 마그네트 유닛의 외부를 둘러싸는 캐소드 백킹 플레이트; 및
상기 캐소드 백킹 플레이트와 연결되어 상기 캐소드 백킹 플레이트를 회전시키는 캐소드 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 1,
The rotatable cathode,
A magnet unit generating a magnetic field;
A cathode backing plate surrounding the outside of the magnet unit; And
And a cathode rotating shaft connected to the cathode backing plate to rotate the cathode backing plate. 제6항에 있어서,
상기 캐소드 백킹 플레이트와 상기 캐소드 회전축 사이에 마련되어 상기 캐소드 백킹 플레이트와 상기 캐소드 회전축을 결합시키는 백킹튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 6,
And a backing tube provided between the cathode backing plate and the cathode rotation axis to couple the cathode backing plate and the cathode rotation axis. 제6항에 있어서,
상기 캐소드 회전축의 일측에 마련되어 상기 캐소드 백킹 플레이트를 냉각 시키는 냉각부를 더 포함하고,
상기 냉각부는 상기 캐소드 백킹 플레이트의 내부로 연통되어 냉각수가 유입되는 냉각수 유입로; 및
상기 냉각수 유입로 유입된 냉각수가 상기 캐소드 백킹 플레이트를 냉각시킨 후 배출되는 냉각수 배출로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 6,
Further provided on one side of the cathode rotating shaft for cooling the cathode backing plate,
The cooling unit is in communication with the inside of the cathode backing plate to the cooling water inlet flows coolant inlet; And
And a cooling water discharge path which is discharged after the cooling water introduced by the cooling water inlet cools the cathode backing plate. 제6항에 있어서,
상기 캐소드 회전축에 연결되어 상기 캐소드 회전축과 상기 캐소드 백킹 플레이트의 회전을 위한 회전 동력을 제공하는 회전동력 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치. The method of claim 6,
And a rotational power supply unit connected to the cathode rotational shaft to provide rotational power for rotation of the cathode rotational shaft and the cathode backing plate. 제6항에 있어서,
상기 회전형 캐소드는 상기 캐소드 백킹 플레이트와 상기 캐소드 회전축의 일영역은 상기 챔버 바디 내부에 배치되고, 상기 캐소드 회전축의 나머지 영역은 상기 챔버 바디의 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 6,
The rotatable cathode is a sputtering device, characterized in that one region of the cathode backing plate and the cathode axis of rotation is disposed inside the chamber body, the remaining area of the cathode axis of rotation is disposed outside the chamber body. 제10항에 있어서,
상기 챔버 바디의 외부에 마련되어 상기 챔버 바디의 외부로 노출되는 상기 캐소드 회전축 영역을 보호하는 회전축 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 10,
And a rotating shaft housing provided outside the chamber body to protect the cathode rotating shaft region exposed to the outside of the chamber body.
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