KR20110104365A

KR20110104365A - Apparatus to sputter

Info

Publication number: KR20110104365A
Application number: KR1020100023468A
Authority: KR
Inventors: 정홍기; 유운종; 신상호; 김영민
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-22
Also published as: KR101125557B1

Abstract

스퍼터 장치가 개시된다. 본 발명의 스퍼터 장치는, 상호 이격 배치되는 다수의 기판에 대한 증착 공간을 형성하는 챔버 바디; 및 챔버 바디 내에 마련되되 다수의 기판 사이에서 회전 가능하며, 외벽에 마련되어 다수의 기판 모두를 향하여 증착 물질을 제공하는 타겟과, 타겟의 내측에 상호 이격 배치되게 마련되는 다수의 마그네트 유닛을 구비하는 회전형 캐소드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 회전형 캐소드를 적용함에 따라 파생될 수 있는 다양한 장점을 최대한 활용할 수 있어 종래기술처럼 타겟을 빈번하게 교체하는데 따른 제반적인 로스(loss)를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 감소시킬 수 있고, 무엇보다도 증착 공정에 있어서의 사용 효율 및 생산성을 높일 수 있다.A sputter apparatus is disclosed. Sputtering apparatus of the present invention, the chamber body for forming a deposition space for a plurality of substrates spaced apart from each other; And a target provided in the chamber body and rotatable between the plurality of substrates, the target provided on the outer wall to provide the deposition material toward all of the plurality of substrates, and the plurality of magnet units arranged to be spaced apart from the inside of the target. It is characterized by including a typical cathode. According to the present invention, it is possible to take full advantage of the various advantages that can be derived by applying the rotary cathode can not only reduce the overall loss (loss) due to frequent replacement of the target as in the prior art but also reduce the cost First of all, the use efficiency and productivity in the vapor deposition step can be improved.

Description

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

본 발명은, 스퍼터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 회전형 캐소드를 적용함에 따라 파생될 수 있는 다양한 장점을 최대한 활용할 수 있어 종래기술처럼 타겟을 빈번하게 교체하는데 따른 제반적인 로스(loss)를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 감소시킬 수 있고, 무엇보다도 증착 공정에 있어서의 사용 효율 및 생산성을 높일 수 있는 스퍼터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering device, and more particularly, it is possible to take full advantage of the various advantages that can be derived by applying a rotatable cathode, thereby reducing the overall loss caused by frequent replacement of the target as in the prior art. The present invention relates to a sputter device that can reduce costs and reduce costs, and above all, improve the use efficiency and productivity in the deposition process.

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.

종래기술에 따른 스퍼터 장치의 구조도가 도 1에 도시되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 스퍼터 장치는, 히터(17a,17b)에 의해 가열되는 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스(sputter source)로서의 타겟(20a,20b)이 일측에 마련되는 캐소드(30a,30b)를 구비한다. 이때의 캐소드(30a,30b)는 고정된 타입의 평면형 캐소드(30a,30b)이며, 챔버(미도시)의 상부벽 또는 하부벽에 고정된다.A structural diagram of a sputtering apparatus according to the prior art is shown in FIG. As shown in this figure, the conventional sputtering apparatus is provided with targets 20a and 20b as sputter sources for providing a deposition material toward a substrate heated by heaters 17a and 17b on one side. Cathodes 30a and 30b are provided. At this time, the cathodes 30a and 30b are fixed type planar cathodes 30a and 30b and are fixed to the upper wall or the lower wall of the chamber (not shown).

예컨대, 도 1의 (a)는 평면형 캐소드(30a)가 챔버의 상부벽에 고정된 형태로서 이때의 타겟(20a)은 평면형 캐소드(30a)의 하면에 결합된다. 그리고 도 1의 (b)는 평면형 캐소드(30a,30b)가 챔버의 상부벽 또는 하부벽 모두에 고정된 형태로서 이때의 타겟(20a,20b)은 평면형 캐소드(30a,30b)의 하면 및 상면에 각각 결합된다.For example, (a) of FIG. 1 shows that the planar cathode 30a is fixed to the upper wall of the chamber, and the target 20a is coupled to the bottom surface of the planar cathode 30a. 1 (b) shows that the planar cathodes 30a and 30b are fixed to both the upper and lower walls of the chamber, and the targets 20a and 20b are disposed on the lower and upper surfaces of the planar cathodes 30a and 30b. Each combined.

도 1의 (a)는 하향식 스퍼터 장치이고, 도 1의 (b)는 하향 및 상향 겸용 스퍼터 장치일 수 있는데, 도 1의 (b) 형태가 도 1의 (a)에 비해 사용 효율 및 생산성을 높일 수 있는 방안일 수 있다.Figure 1 (a) is a top-down sputter device, Figure 1 (b) may be a combined downward and upward sputter device, Figure 1 (b) form of the use efficiency and productivity compared to Figure 1 (a) It may be a way to increase.

하지만, 도 1의 (b)와 같을 경우, 평면형 캐소드(30a,30b)가 두 개 필요하기 때문에 실질적으로 장치의 제조비용은 높아질 수밖에 없는 단점이 있다.However, as shown in FIG. 1B, since two planar cathodes 30a and 30b are required, the manufacturing cost of the apparatus is inevitably high.

이에, 근자에 들어서는 그 일면에만 타겟(20a,20b)이 결합되는 위치 고정된 타입의 평면형 캐소드(30a,30b) 대신에 회전이 가능한 회전형 캐소드를 적용함으로써 증착 공정에 있어서의 사용 효율 및 생산성을 높일 수 있도록 하는 기술을 연구 중에 있다.Therefore, instead of the position-fixed planar cathodes 30a and 30b where the targets 20a and 20b are coupled to only one surface thereof, the rotatable cathode can be used to improve the use efficiency and productivity in the deposition process. We are working on a technology that will allow us to increase it.

실제 이러한 기술이 상용화된다면 종래기술처럼 타겟을 빈번하게 교체하는데 따른 제반적인 로스(loss)를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 감소시킬 수 있고, 무엇보다도 증착 공정에 있어서의 사용 효율 및 생산성을 높일 수 있을 것이라 기대된다.In fact, if such a technology is commercialized, it can not only reduce the overall loss caused by frequent replacement of targets as in the prior art, but also reduce the cost, and above all, can improve the use efficiency and productivity in the deposition process. It is expected.

이처럼 회전형 캐소드를 적용할 경우, 다양한 장점이 있음에도 불구하고 현재까지 연구된 바에 따르면 도 1의 (b) 형태에서 평면형 캐소드(30a,30b) 대신에 회전형 캐소드를 대체하는 정도에 지나지 않았기 때문에 회전형 캐소드의 적용 시 파생될 수 있는 다양한 장점을 활용하지 못하고 있는 실정이다.In the case of applying the rotatable cathode, although there are various advantages, it has been studied so far in the form of FIG. 1 (b), since it is only a replacement of the rotatable cathode instead of the planar cathodes 30a and 30b. The application of the typical cathode does not take advantage of the various advantages that can be derived.

본 발명의 목적은, 회전형 캐소드를 적용함에 따라 파생될 수 있는 다양한 장점을 최대한 활용할 수 있어 종래기술처럼 타겟을 빈번하게 교체하는데 따른 제반적인 로스(loss)를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 감소시킬 수 있고, 무엇보다도 증착 공정에 있어서의 사용 효율 및 생산성을 높일 수 있는 스퍼터 장치를 제공하는 것이다.The object of the present invention is to maximize the various advantages that can be derived by applying the rotating cathode, as well as to reduce the overall loss (loss) caused by frequent replacement of the target as in the prior art as well as to reduce the cost It is possible to provide a sputtering device capable of increasing the use efficiency and productivity in the deposition process.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 상호 이격 배치되는 다수의 기판에 대한 증착 공간을 형성하는 챔버 바디; 및 상기 챔버 바디 내에 마련되되 상기 다수의 기판 사이에서 회전 가능하며, 외벽에 마련되어 상기 다수의 기판 모두를 향하여 증착 물질을 제공하는 타겟과, 상기 타겟의 내측에 상호 이격 배치되게 마련되는 다수의 마그네트 유닛을 구비하는 회전형 캐소드를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치에 의해 달성된다.The object is, according to the present invention, a chamber body for forming a deposition space for a plurality of substrates spaced apart from each other; And a target provided in the chamber body and rotatable between the plurality of substrates and provided on an outer wall to provide a deposition material toward all of the plurality of substrates, and a plurality of magnet units disposed to be spaced apart from the inside of the target. It is achieved by a sputter device, characterized in that it comprises a rotatable cathode having a.

여기서, 상기 다수의 마그네트 유닛은 상기 회전형 캐소드의 회전축심을 기준으로 상호 대칭되게 배치될 수 있다.Here, the plurality of magnet units may be arranged symmetrically with respect to the axis of rotation of the rotatable cathode.

상기 회전형 캐소드는, 상기 다수의 마그네트 유닛을 외부에서 둘러싸고 상기 타겟이 그 외벽에 마련되는 캐소드 백킹 플레이트(cathode backing plate); 및 상기 캐소드 백킹 플레이트와 연결되어 상기 캐소드 백킹 플레이트의 회전축심을 형성하며, RF 또는 DC 전원의 파워(power)가 전기적으로 연결되는 캐소드 회전축을 더 포함할 수 있다.The rotatable cathode includes: a cathode backing plate surrounding the plurality of magnet units from outside and the target provided on an outer wall thereof; And a cathode rotation axis connected to the cathode backing plate to form a rotation axis of the cathode backing plate, and to which a power of RF or DC power is electrically connected.

상기 회전형 캐소드는, 상기 캐소드 백킹 플레이트와 상기 캐소드 회전축 사이에 마련되어 상기 캐소드 백킹 플레이트와 상기 캐소드 회전축을 결합시키는 백킹튜브를 더 포함할 수 있다.The rotatable cathode 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 챔버 바디의 외부에서 상기 회전형 캐소드와 연결되되 상기 캐소드 백킹 플레이트의 내부 일측으로 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관; 및 상기 냉각수 유입관에 인접되게 배치되며, 상기 캐소드 백킹 플레이트의 내부로부터 냉각수가 배출되는 냉각수 배출관을 더 포함할 수 있다.A coolant inlet pipe connected to the rotatable cathode from the outside of the chamber body and allowing coolant to flow into one side of the cathode backing plate; And a coolant discharge pipe disposed adjacent to the coolant inlet pipe and configured to discharge coolant from the inside of the cathode backing plate.

상기 다수의 기판은 제1 및 제2 기판일 수 있으며, 상기 다수의 마그네트 유닛은 상기 제1 및 제2 기판에 대응되는 제1 및 제2 마그네트 유닛일 수 있으며, 상기 제1 및 제2 마그네트 유닛은 상호간 대칭되는 동일 구조로 마련될 수 있다.The plurality of substrates may be first and second substrates, the plurality of magnet units may be first and second magnet units corresponding to the first and second substrates, and the first and second magnet units. May be provided in the same structure that is mutually symmetrical.

상기 제1 및 제2 마그네트 유닛 각각은, 실질적으로 자기장을 발생시키는 다수의 마그네트; 베이스(base)를 형성하는 베이스 폴 플레이트; 및 상기 베이스 폴 플레이트에 대해 상대 위치 조정 가능하게 상기 베이스 폴 플레이트에 결합되며, 상기 다수의 마그네트가 개별적으로 각각 접착되는 다수의 개별 폴 플레이트를 포함할 수 있다.Each of the first and second magnet units may include: a plurality of magnets that substantially generate a magnetic field; A base pole plate forming a base; And a plurality of individual pole plates coupled to the base pole plate to be adjustable relative to the base pole plate and to which the plurality of magnets are individually bonded.

상기 베이스 폴 플레이트와 상기 개별 폴 플레이트를 상호간 체결시키는 다수의 세팅볼트를 더 포함할 수 있다.It may further include a plurality of setting bolts for fastening the base pole plate and the individual pole plate to each other.

상기 다수의 세팅볼트는, 상기 베이스 폴 플레이트에 대해 상기 개별 폴 플레이트의 갭 또는 각도를 조절하는 조절볼트; 및 상기 베이스 폴 플레이트와 상기 개별 폴 플레이트를 상호간 체결시키는 체결볼트를 포함할 수 있다.The plurality of setting bolts, the adjustment bolt for adjusting the gap or angle of the individual pole plate with respect to the base pole plate; And a fastening bolt for fastening the base pole plate and the individual pole plate to each other.

상기 다수의 마그네트는, 상기 베이스 폴 플레이트의 중앙 영역에 배치되는 중심부 마그네트; 및 상기 중심부 마그네트의 외곽에서 상기 베이스 폴 플레이트의 외곽에 배치되되 상기 베이스 폴 플레이트에 대한 돌출 높이가 상기 중심부 마그네트보다 낮거나 상기 중심부 마그네트의 사이즈보다 부피가 작은 다수의 외곽부 마그네트를 포함할 수 있다.The plurality of magnets, the central magnet disposed in the central region of the base pole plate; And a plurality of outer magnets disposed at an outer side of the base pole plate at an outer side of the central magnet, the protrusion height of the base pole plate being lower than the central magnet or smaller than the size of the central magnet. .

상기 회전형 캐소드와 상기 다수의 기판 사이의 영역 각각에서 상기 챔버 바디의 내벽에 결합되어 상기 기판의 외측 영역으로 상기 증착 물질이 향하는 것을 저지하는 쉴드(shield); 상기 다수의 기판에 각각 접촉되어 상기 다수의 기판을 이송 가능하게 지지하는 기판 이송 지지부; 및 상기 다수의 기판에 각각 인접하게 배치되어 상기 다수의 기판을 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.A shield coupled to an inner wall of the chamber body in each of the regions between the rotatable cathode and the plurality of substrates to prevent the deposition material from directing to an outer region of the substrate; A substrate transfer support part in contact with the plurality of substrates to support the plurality of substrates so as to be transportable; And a heater disposed adjacent to each of the plurality of substrates to heat the plurality of substrates.

상기 챔버 바디의 내부에는 상기 다수의 기판과 그 사이에 배치되는 하나의 상기 회전형 캐소드로 형성되는 하나의 증착단위체가 다수 개 마련될 수 있다.A plurality of deposition units formed of the plurality of substrates and one of the rotatable cathodes disposed therebetween may be provided in the chamber body.

상기 챔버 바디는 상기 기판이 수평 방향으로 배치된 상태에서 증착되는 수평형 타입 또는 상기 기판이 수직 방향으로 배치된 상태에서 증착되는 수직형 타입일 수 있다.The chamber body may be a horizontal type deposited in a state where the substrate is disposed in a horizontal direction or a vertical type deposited in a state where the substrate is disposed in a vertical direction.

본 발명에 따르면, 회전형 캐소드를 적용함에 따라 파생될 수 있는 다양한 장점을 최대한 활용할 수 있어 종래기술처럼 타겟을 빈번하게 교체하는데 따른 제반적인 로스(loss)를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 감소시킬 수 있고, 무엇보다도 증착 공정에 있어서의 사용 효율 및 생산성을 높일 수 있다.According to the present invention, it is possible to take full advantage of the various advantages that can be derived by applying the rotary cathode can not only reduce the overall loss (loss) caused by frequent replacement of the target as in the prior art but also reduce the cost First of all, the use efficiency and productivity in the vapor deposition step can be improved.

도 1은 종래기술에 따른 스퍼터 장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터 장치의 구조도이다.
도 3은 회전형 캐소드 영역의 측면 구조도이다.
도 4는 마그네트 유닛의 평면 구조도이다.
도 5는 도 4의 종방향 단면 구조로서의 마그네트 유닛과 타겟 간의 배치 상태도이다.
도 6은 도 4의 횡방향 단면 구조로서의 마그네트 유닛과 타겟 간의 배치 상태도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터 장치의 종단면 구조도이다.
도 8은 도 7의 횡단면 구조도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스퍼터 장치의 종단면 구조도이다.
도 10은 도 9의 횡단면 구조도이다.1 is a structural diagram of a sputtering apparatus according to the prior art.
2 is a structural diagram of a sputter apparatus according to a first embodiment of the present invention.
3 is a side structural view of a rotatable cathode region.
4 is a plan view of the magnet unit.
FIG. 5 is a layout view of the magnet unit and the target as the longitudinal cross-sectional structure of FIG. 4.
FIG. 6 is a layout view of the magnet unit and the target as the lateral cross-sectional structure of FIG. 4.
7 is a longitudinal cross-sectional structural view of the sputter apparatus according to the second embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional structural view of FIG. 7.
9 is a vertical cross-sectional structural view of the sputter apparatus according to the third embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional structural view of FIG. 9.

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.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 스퍼터 장치의 구조도이고, 도 3은 회전형 캐소드 영역의 측면 구조도이며, 도 4는 마그네트 유닛의 평면 구조도이고, 도 5는 도 4의 종방향 단면 구조로서의 마그네트 유닛과 타겟 간의 배치 상태도이며, 도 6은 도 4의 횡방향 단면 구조로서의 마그네트 유닛과 타겟 간의 배치 상태도이다.FIG. 2 is a structural diagram of a sputtering apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a side structural view of a rotatable cathode region, FIG. 4 is a planar structural diagram of a magnet unit, and FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional structure of FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating an arrangement state between the magnet unit and the target, and FIG. 6 is a diagram illustrating an arrangement state between the magnet unit and the target as the lateral cross-sectional structure of FIG. 4.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 스퍼터 장치는, 상호 이격 배치되는 제1 및 제2 기판에 대한 증착 공간을 형성하는 챔버 바디(110, chamber body)와, 챔버 바디(110) 내에 마련되되 제1 및 제2 기판 사이에서 회전 가능하며 제1 및 제2 기판 모두를 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스(sputter source)로서의 타겟(120)이 외벽에 마련되는 회전형 캐소드(130)를 포함한다.As shown in these figures, the sputtering apparatus of this embodiment is provided in the chamber body 110 and the chamber body 110 forming a deposition space for the first and second substrates spaced apart from each other, A rotatable cathode 130 rotatable between the first and second substrates and provided with a target 120 as a sputter source for providing deposition material towards both the first and second substrates, the outer wall being provided. .

본 실시예에서 제1 및 제2 기판은 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.In the present exemplary embodiment, the first and second substrates may be planar display substrates such as liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), and organic light emitting diodes (OLEDs), or may be solar cell substrates or semiconductor wafer substrates. In the following description, the term "substrate" will be used without any distinction.

그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 스퍼터 장치는 제1 및 제2 기판 사이에 하나의 회전형 캐소드(130)가 마련되어 제1 및 제2 기판 모두에 동시에 증착막을 형성시키는 구조를 개시하고 있는데, 만일 제1 및 제2 기판의 사이즈가 일반적인 경우보다 크다면 회전형 캐소드(130)는 두 개 이상 병렬적으로 배치될 수도 있다.As shown in FIG. 2, the sputtering apparatus of the present embodiment discloses a structure in which one rotatable cathode 130 is provided between the first and second substrates to simultaneously form a deposition film on both the first and second substrates. If the size of the first and second substrates is larger than the general case, two or more rotatable cathodes 130 may be arranged in parallel.

또한 본 실시예의 설명에서 제1 및 제2 기판이라 함은 단순히 2장의 기판일 수도 있지만 별도의 트레이나 팔렛트에 지지된 다수 장의 기판일 수도 있다. 예컨대, 태양전지용 기판은 그 사이즈가 작기 때문에 별도의 트레이나 팔렛트에 여러 장이 함께 지지되어 한번에 증착될 수도 있는데, 이러한 경우라면 도 2에 도시된 제1 및 제2 기판의 위치에 다수의 기판이 지지되는 트레이나 팔렛트가 배치될 것이므로 제1 및 제2 기판이 단순히 2장의 기판이라고 간주되어서는 아니될 것이다. 이하, 스퍼터 장치의 구성에 대해 하나씩 순차적으로 설명한다.In addition, in the description of the present embodiment, the first and second substrates may be simply two substrates, but may also be a plurality of substrates supported by separate trays or pallets. For example, since a substrate for a solar cell is small in size, several sheets may be supported together in separate trays or pallets and deposited at a time. In this case, a plurality of substrates are supported at positions of the first and second substrates shown in FIG. 2. The first and second substrates should not be regarded simply as two substrates since the trays or pallets will be arranged. Hereinafter, the structure of a sputter apparatus is demonstrated one by one sequentially.

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 장착된다. 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 mounted 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 제1 및 제2 기판이 각각 인입되는 기판입구(113a,114a)가 형성되고, 챔버 바디(110)의 타측벽에는 챔버 바디(110)로부터의 제1 및 제2 기판이 각각 인출되는 기판출구(113b,114b)가 형성된다. 도시하고 있지는 않지만 기판입구(113a,114a)와 기판출구(113b,114b)에도 별도의 게이트 밸브가 마련될 수 있다.Substrate openings 113a and 114a through which the first and second substrates are respectively inserted into the chamber body 110 are formed at one side wall of the chamber body 110, and the chamber body is formed at the other side wall of the chamber body 110. Substrate outlets 113b and 114b through which the first and second substrates from 110 are drawn out, respectively, are formed. Although not shown, separate gate valves may be provided at the substrate inlets 113a and 114a and the substrate outlets 113b and 114b.

제1 및 제2 기판 모두는 챔버 바디(110) 내에서 기판 이송 지지부(115)에 의해 이송 가능하게 지지된다. 기판 이송 지지부(115)는 챔버 바디(110) 내의 상부 및 하부 영역에 배치되어 제1 및 제2 기판을 지지함과 동시에 기판입구(113a,114a)로 인입된 제1 및 제2 기판을 기판출구(113b,114b)로 이송시키는 역할을 겸한다.Both the first and second substrates are transportably supported by the substrate transfer support 115 in the chamber body 110. The substrate transfer support 115 is disposed in the upper and lower regions of the chamber body 110 to support the first and second substrates, and simultaneously the first and second substrates introduced into the substrate inlets 113a and 114a. It also serves as a transfer to (113b, 114b).

본 실시예에서 기판 이송 지지부(115)는 롤러로 적용될 수 있다. 통상 챔버 바디(110)의 내부가 고온 상태를 유지한다는 점을 감안할 때 기판 이송 지지부(115)는 내열성 및 내구성이 우수한 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 하지만, 기판 이송 지지부(115)가 반드시 롤러일 필요는 없다.In this embodiment, the substrate transfer support 115 may be applied as a roller. Considering that the inside of the chamber body 110 maintains a high temperature, the substrate transfer support 115 is preferably made of a material having excellent heat resistance and durability. However, the substrate transfer support 115 does not necessarily need to be a roller.

제1 및 제2 기판의 인접 영역에는 기판 이송 지지부(115) 상에 놓이거나 지지되는 제1 및 제2 기판을, 특히 제1 및 제2 기판의 증착면을 가열하는 히터(116)가 마련된다. 히터(116)는 타겟(120)으로부터 제공되는 증착 물질이 제1 및 제2 기판에 잘 증착될 수 있도록 제1 및 제 기판을 수백도 이상으로 가열하는 역할을 한다. 이러한 히터(116)는 제1 및 제2 기판의 전면을 골고루, 또한 급속으로 가열할 수 있도록 제1 및 제2 기판의 사이즈와 유사하거나 그보다 큰 사이즈를 가질 수 있다.Adjacent regions of the first and second substrates are provided with heaters 116 for heating the first and second substrates, particularly the deposition surfaces of the first and second substrates, on or supported by the substrate transfer support 115. . The heater 116 serves to heat the first and second substrates by several hundred degrees or more so that the deposition material provided from the target 120 can be well deposited on the first and second substrates. The heater 116 may have a size that is similar to or larger than that of the first and second substrates so as to evenly and rapidly heat the front surfaces of the first and second substrates.

그리고 회전형 캐소드(130)와 제1 및 제2 기판 사이 영역에는 증착 물질이 제1 및 제2 기판의 후방으로 향하는 것을 저지하는 쉴드(117, shield)가 마련된다. 쉴드(117)는 챔버 바디(110)의 내벽에서 내부 영역으로 돌출되는 형태로 결합될 수도 있고 위치 이동이 자유로운 형태가 될 수도 있다.In addition, a shield 117 is provided in the region between the rotatable cathode 130 and the first and second substrates to prevent the deposition material from being directed backwards of the first and second substrates. The shield 117 may be coupled to protrude from the inner wall of the chamber body 110 to the inner region or may be freely moved.

한편, 회전형 캐소드(130)는 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 기판 사이의 영역에 마련되어 증착 공정 시 제1 및 제2 기판 모두를 향해 증착 물질을 제공하는 역할을 한다. 회전형 캐소드(130)는 원통 구조를 가질 수 있다. 여기서 원통 구조란 단면이 완전한 원 형상을 비롯하여 타원 형상까지를 포함한다.Meanwhile, as described above, the rotatable cathode 130 is provided in a region between the first and second substrates to serve as a deposition material toward both the first and second substrates during the deposition process. Rotating cathode 130 may have a cylindrical structure. Here, the cylindrical structure includes an elliptic shape including a complete circular shape in cross section.

이처럼 회전형 캐소드(130)가 제1 및 제2 기판 사이에서 제1 및 제2 기판 모두를 향해 증착 물질을 제공하면서 한번에 함께 증착 공정을 진행함에 따라 종래의 도 1과는 달리 회전형 캐소드(130)를 적용함에 따라 파생될 수 있는 다양한 장점을 최대한 활용할 수 있게 된다. 예컨대, 종래기술처럼 타겟(20a,20b, 도 1 참조)을 빈번하게 교체하는데 따른 제반적인 로스(loss)를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 감소시킬 수 있고, 무엇보다도 증착 공정에 있어서의 사용 효율 및 생산성을 높일 수 있게 된다. 결과적으로 본 실시예의 경우에는 회전형 캐소드(130) n개(n은 자연수임)로 2n개 이상의 기판에 대한 증착 공정을 동시에 진행할 수 있는 장점이 있다.As such, the rotatable cathode 130 proceeds through the deposition process together at once while providing the deposition material toward both the first and second substrates between the first and second substrates. ), You can take full advantage of the various benefits that can be derived. For example, as in the prior art, not only can the overall loss caused by frequent replacement of the targets 20a, 20b (see FIG. 1), but also the cost can be reduced, and above all, the efficiency of use in the deposition process and Productivity can be increased. As a result, the present embodiment has the advantage that the deposition process for 2n or more substrates can be performed simultaneously with n pieces of rotatable cathodes 130 (n is a natural number).

이러한 회전형 캐소드(130)는, 제1 및 제2 기판과 대응되게 마련되고 제1 및 제2 기판과의 사이에 증착을 위한 자기장(도 5 및 도 6 참조)을 발생시키는 제1 및 제2 마그네트 유닛(150)과, 제1 및 제2 마그네트 유닛(150)을 외부에서 둘러싸며 그 외벽에 타겟(120)이 마련되는 캐소드 백킹 플레이트(121, cathode backing plate)와, 캐소드 백킹 플레이트(121)와 연결되고 캐소드 백킹 플레이트(121)의 회전축심을 형성하는 캐소드 회전축(122)을 구비한다.The rotatable cathode 130 is provided to correspond to the first and second substrates, and generates first and second magnetic fields (see FIGS. 5 and 6) for deposition between the first and second substrates. A cathode backing plate 121 and a cathode backing plate 121 that surround the magnet unit 150, the first and second magnet units 150, and the target 120 is provided on an outer wall thereof. And a cathode rotating shaft 122 which is connected to and forms a rotating shaft center of the cathode backing plate 121.

제1 및 제2 마그네트 유닛(150)의 설명에 앞서 캐소드 백킹 플레이트(121)에 대해 먼저 설명한다. 캐소드 백킹 플레이트(121)에는 RF 또는 DC 전원의 파워(140, power)가 전기적으로 인가된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 파워(140)는 캐소드 회전축(122)에 연결되어 캐소드 백킹 플레이트(121)로 인가된다. 이때, 회전형 캐소드(130) 영역이 음극(cathode)을 형성하고 제1 및 제2 기판 영역이 양극(anode)을 형성한다.Prior to the description of the first and second magnet units 150, the cathode backing plate 121 will be described first. Power of the RF or DC power source 140 is electrically applied to the cathode backing plate 121. As shown in FIG. 3, the power 140 is connected to the cathode rotation shaft 122 and applied to the cathode backing plate 121. At this time, the rotatable cathode region 130 forms a cathode and the first and second substrate regions form an anode.

타겟(120)은 제1 및 제2 기판을 향하여 증착 물질을 제공하는 스퍼터 소스(sputter source)의 역할을 담당한다. 이러한 타겟(120)은 캐소드 백킹 플레이트(121)의 외벽에 결합 또는 접착될 수 있는데, 이때 캐소드 백킹 플레이트(121)의 둘레면 모두에 타겟(120)이 마련될 수도 있고 부분적인 일 영역에만 마련될 수도 있다.The target 120 serves as a sputter source for providing deposition material towards the first and second substrates. The target 120 may be coupled to or adhered to the outer wall of the cathode backing plate 121. At this time, the target 120 may be provided on all of the circumferential surfaces of the cathode backing plate 121 or may be provided only in a partial region. It may be.

캐소드 회전축(122)은 회전형 캐소드(130)의 회전축심을 이루는 부분이다. RF 또는 DC 전원의 파워(140, power)가 전기적으로 연결된다. 회전형 캐소드(130)가 회전되는 구조체이므로 캐소드 회전축(122)에 파워(140)가 연결될 때는 캐소드 회전축(122) 영역에서 아킹이나 스파크가 발생되지 않고 안정적으로 전압이 공급될 수 있도록 하는 것이 유리할 것이다. 캐소드 회전축(122)에는 캐소드 회전축(122)을 회전 구동시키기 위한 회전동력을 제공하는 회전동력 제공부(124)가 결합된다.The cathode rotation shaft 122 is a portion constituting the rotation axis of the rotatable cathode (130). Power 140 of the RF or DC power source is electrically connected. Since the rotatable cathode 130 is a structure that rotates, when the power 140 is connected to the cathode rotating shaft 122, it may be advantageous to stably supply voltage without generating arcing or sparking in the cathode rotating shaft 122 region. . The cathode rotation shaft 122 is coupled to the rotational power providing unit 124 for providing a rotational power for rotating the cathode rotation shaft 122.

회전동력 제공부(124)는 모터와 벨트 등의 조합에 의해 마련될 수 있는데, 이 부품들은 챔버 바디(110) 내에 설치되기 어렵기 때문에 캐소드 회전축(122) 영역은 챔버 바디(110)의 외측으로 노출되어 별도의 하우징(125)에 커버링되는 정도의 구조를 가질 수 있다. 이러한 경우, 회전형 캐소드(130)와 하우징(125)은 부분 부분에서 실링처리된다.The rotational power providing unit 124 may be provided by a combination of a motor and a belt. Since the components are hard to be installed in the chamber body 110, the cathode rotation shaft 122 region is moved outward of the chamber body 110. It may have a structure that is exposed and covered in a separate housing 125. In this case, the rotatable cathode 130 and the housing 125 are sealed in part.

이러한 캐소드 회전축(122)과 캐소드 백킹 플레이트(121) 사이에는 캐소드 백킹 플레이트(121)와 캐소드 회전축(122)을 결합시키는 백킹튜브(123)가 설치된다.The backing tube 123 is coupled between the cathode rotating shaft 122 and the cathode backing plate 121 to couple the cathode backing plate 121 and the cathode rotating shaft 122.

회전형 캐소드(130)의 냉각을 위해 챔버 바디(110)의 외측에서 냉각수 유입관(126)과 냉각수 배출관(127)이 회전형 캐소드(130)의 내부와 연결된다.The cooling water inlet pipe 126 and the cooling water discharge pipe 127 are connected to the inside of the rotating cathode 130 at the outside of the chamber body 110 to cool the rotating cathode 130.

한편, 제1 및 제2 마그네트 유닛(150)은, 회전형 캐소드(130)의 내부 즉 캐소드 백킹 플레이트(121)의 내부에 마련되어 제1 및 제2 기판과의 사이에 증착을 위한 자기장(도 5 및 도 6 참조)을 발생시키는 역할을 한다.Meanwhile, the first and second magnet units 150 are provided inside the rotatable cathode 130, that is, inside the cathode backing plate 121, to form a magnetic field for deposition between the first and second substrates (FIG. 5). And FIG. 6).

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 제1 및 제2 마그네트 유닛(150)은 상호간 대칭되는 동일 구조로 마련된다. 따라서 본 실시예의 설명에서 제1 및 제2 마그네트 유닛(150)에 모두 동일한 참조부호를 부여하였다.As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the first and second magnet units 150 are provided in the same structure that is symmetrical with each other. Therefore, in the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to both the first and second magnet units 150.

이러한 마그네트 유닛(150)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 타겟(120)에 대한 간격 또는 위치가 조정 가능하도록 타겟(120)에 대하여 상대 이동 가능한 다수의 마그네트(161~163)와, 다수의 마그네트(161~163)에 대한 베이스(base)를 형성하는 베이스 폴 플레이트(170)와, 베이스 폴 플레이트(170)에 대해 다수의 마그네트(161~163)를 개별적으로 지지하는 개별 폴 플레이트(181~183)를 구비한다.As shown in FIGS. 4 to 6, the magnet unit 150 includes a plurality of magnets 161 to 163 which are relatively movable with respect to the target 120 such that an interval or a position with respect to the target 120 is adjustable. A base pole plate 170 that forms a base for the plurality of magnets 161 to 163, and an individual pole plate that individually supports the plurality of magnets 161 to 163 to the base pole plate 170. 181 to 183, respectively.

다수의 마그네트(161~163)는 베이스 폴 플레이트(170)의 중앙 영역에 배치되는 중심부 마그네트(161)와, 중심부 마그네트(161)의 외곽에서 중심부 마그네트(161)의 외곽에 배치되는 외곽부 마그네트(162,163)를 구비한다.The plurality of magnets 161 to 163 may include a central magnet 161 disposed in a central area of the base pole plate 170, and an outer magnet disposed outside the central magnet 161 at the outer side of the central magnet 161. 162, 163).

이때, 외곽부 마그네트(162,163)는 외곽부 마그네트(162,163)에 대한 그 돌출 높이가 중심부 마그네트(161)보다 낮거나 혹은 중심부 마그네트(161)의 사이즈보다 부피가 작게 마련된다. 이는 자기장의 흐름 또는 세기를 고려한 디자인인데, 경우에 따라 변경될 수도 있다. 외곽부 마그네트(162,163)들은 도 4에 도시된 바와 같이, 위치별로 그 사이즈가 다르게 마련될 수 있다.In this case, the outer magnets 162 and 163 may have a protruding height with respect to the outer magnets 162 and 163 lower than the center magnet 161 or smaller in volume than the size of the center magnet 161. This is a design in consideration of the flow or strength of the magnetic field, which may be changed in some cases. As shown in FIG. 4, the outer magnets 162 and 163 may have different sizes for each location.

베이스 폴 플레이트(170)는 개별 폴 플레이트(181~183)를 통해 다수의 마그네트(161~163)를 지지하는 부분이다. 베이스 폴 플레이트(170)로 인해 개별 폴 플레이트(181~183)와 다수의 마그네트(161~163)는 일체형의 한 유닛 구조를 형성할 수 있다. 도면에 보면 베이스 폴 플레이트(170)의 두께가 개별 폴 플레이트(181~183)의 두께보다 두껍게 도시되어 있지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다.The base pole plate 170 supports a plurality of magnets 161 to 163 through individual pole plates 181 to 183. Due to the base pole plate 170, the individual pole plates 181 to 183 and the plurality of magnets 161 to 163 may form a unitary unit structure. Although the thickness of the base pole plate 170 is shown to be thicker than the thickness of the individual pole plate (181 ~ 183) in the drawings, the scope of the present invention is not necessarily limited thereto.

개별 폴 플레이트(181~183)는 베이스 폴 플레이트(170)에 대하여 마그네트(161~163)들을 개별적으로 지지하는 부분이다. 예컨대 도 4처럼 중심부 마그네트(161)와 외곽부 마그네트(162,163)의 개수가 11개라면 개별 폴 플레이트(181~183) 역시 11개가 마련되어 해당 위치에서 마그네트(161~163)들을 개별적으로 지지한다. 따라서 마그네트(161~163)들과 개별 폴 플레이트(181~183)들은 상호간 대응되는 것끼리 결합되어 있어야 하는데 이들은 접착 방식에 의해 결합될 수 있다.The individual pole plates 181 to 183 are portions that individually support the magnets 161 to 163 with respect to the base pole plate 170. For example, if the number of the central magnet 161 and the outer magnets (162, 163) is 11, as shown in FIG. 4, 11 individual pole plates (181 to 183) are also provided to support the magnets (161 to 163) individually at the corresponding positions. Therefore, the magnets 161 to 163 and the individual pole plates 181 to 183 should be coupled to each other, which may be coupled by an adhesive method.

마그네트(161~163)들을 개별적으로 지지하는 개별 폴 플레이트(181~183)들은 다수의 세팅볼트(191,192)에 의해 베이스 폴 플레이트(170)에 체결될 수 있다. 다수의 세팅볼트(191,192)는 그 위치 또는 기능에 따라 베이스 폴 플레이트(170)와 개별 폴 플레이트(181~183)를 상호간 체결시키는 체결볼트(191)와, 베이스 폴 플레이트(170)에 대해 개별 폴 플레이트(181~183)의 갭 또는 각도를 조절하는 조절볼트(192)로 나뉠 수 있다.Individual pole plates 181 to 183 that individually support the magnets 161 to 163 may be fastened to the base pole plate 170 by a plurality of setting bolts 191 and 192. The plurality of setting bolts 191 and 192 are fastening bolts 191 for fastening the base pole plate 170 and the individual pole plates 181 to 183 according to their positions or functions, and individual poles to the base pole plate 170. It may be divided into a control bolt 192 for adjusting the gap or angle of the plate (181 ~ 183).

예컨대, 사이즈가 가장 큰 중심부 마그네트(161)를 그 예로 들면, 중심부 마그네트(161)의 개별 폴 플레이트(181)에는 체결볼트(191)를 사이에 두고 양측에 조절볼트(192)가 결합될 수 있다. 물론, 사이즈에 따라 중심부 마그네트(161)에 마련되는 체결볼트(191)와 조절볼트(192)의 개수는 더 증가될 수도 있다.For example, the central magnet 161 having the largest size may be used as an example. The adjustment poles 192 may be coupled to both sides of the central pole 161 with the fastening bolts 191 interposed therebetween. . Of course, the number of fastening bolts 191 and adjusting bolts 192 provided in the central magnet 161 may be further increased depending on the size.

그리고 도면에는 단면의 위치상 외곽부 마그네트(162,163)들에 조절볼트(192)만이 도시되어 있지만 외곽부 마그네트(162,163)들에도 체결볼트(191)와 조절볼트(192)가 결합될 수 있다.In addition, although only the adjusting bolt 192 is shown in the outer magnets 162 and 163 in the cross-sectional position, the fastening bolt 191 and the adjusting bolt 192 may also be coupled to the outer magnets 162 and 163.

이처럼 체결볼트(191)와 조절볼트(192)가 마련되는 경우, 조절볼트(192)를 먼저 조절하여 베이스 폴 플레이트(170)에 대해 개별 폴 플레이트(181~183)의 갭 또는 각도를 조절한 상태에서 체결볼트(191)를 통해 베이스 폴 플레이트(170)에 대해 개별 폴 플레이트(181~183)를 견고하게 고정시키면 된다.When the fastening bolts 191 and the adjusting bolts 192 are provided as described above, the gaps or angles of the individual pole plates 181 to 183 are adjusted with respect to the base pole plate 170 by adjusting the adjustment bolt 192 first. In the fastening bolt 191 through the base pole plate 170 to the individual pole plate (181 ~ 183) is to be fixed firmly.

물론, 도 5 및 도 6의 그림은 하나의 예시에 불과하므로 만약 조절의 기능을 수행하면서 체결할 수 있는 볼트라면 베이스 폴 플레이트(170)와 모든 개별 폴 플레이트(181~183)에 하나씩의 체결볼트(191) 혹은 조절볼트(192)만이 결합되어도 좋고, 아니면 체결볼트(191)와 조절볼트(192)가 하나씩 혹은 다수 개씩 결합되어도 좋다.Of course, Figure 5 and Figure 6 is only one example, so if the bolt that can be tightened while performing the function of adjustment, one fastening bolt on the base pole plate 170 and all individual pole plate (181 ~ 183) Only 191 or the adjustment bolt 192 may be coupled, or the fastening bolt 191 and the adjustment bolt 192 may be combined one by one or a plurality.

어떠한 조합을 갖더라도 본 실시예의 마그네트 유닛(150)의 경우에는 마그네트(161~163)들을 개별적으로 지지하는 개별 폴 플레이트(181~183)가 베이스 폴 플레이트(170)에 대해 조절될 수 있기 때문에, 도 5 및 도 6처럼 타겟(120)에 대한 마그네트(161~163)들의 간격(L1,L2,L3) 조정이 자유롭다. 때문에 타겟(120)과의 간격, 타겟(120)의 재질 및 두께 등의 요인에 따라 달라질 수 있는 자기장의 세기 등에 기초한 시뮬레이션을 통해 마그네트(161~163)들의 위치를 세팅하는 세팅 작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.In the case of the magnet unit 150 of the present embodiment, any pole plate 181 to 183 that individually supports the magnets 161 to 163 can be adjusted with respect to the base pole plate 170. 5 and 6, the distances L1, L2, and L3 of the magnets 161 to 163 with respect to the target 120 may be freely adjusted. Therefore, the setting operation of setting the positions of the magnets 161 to 163 is easily performed through simulation based on the strength of the magnetic field, which may vary depending on factors such as the distance from the target 120 and the material and thickness of the target 120. You can do it.

이처럼 개별 폴 플레이트(181~183)를 적용하는 것이 세팅에 상대적으로 유리한 측면이 있지만, 필요에 따라 개별 폴 플레이트(181~183) 없이 베이스 폴 플레이트(170)에 직접 마그네트(161~163)들을 접착시킨 형태 역시 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.Although applying the individual pole plates 181 to 183 is relatively advantageous in setting, the magnets 161 to 163 are directly adhered to the base pole plate 170 without the individual pole plates 181 to 183 as necessary. It will be said that the form also belongs to the scope of the present invention.

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

챔버 바디(110)의 기판입구(113a,114a)를 통해 제1 및 제2 기판이 유입되어 기판 이송 지지부(115) 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 유지하며, 회전형 캐소드(130)는 회전을 개시한다.First and second substrates are introduced through the substrate inlets 113a and 114a of the chamber body 110 to be disposed at a deposition position on the substrate transfer support 115, and a deposition process is started. That is, for example, argon (Ar) gas is filled into the chamber body 110, the chamber body 110 maintains a high vacuum while the inside thereof is sealed, and the rotatable cathode 130 starts to rotate.

이 상태에서 파워(140)로부터 회전형 캐소드(130)로 음극 전압이 가해지면 타겟(120)으로부터 방출된 전자들이 아르곤(Ar) 가스와 충돌하여 아르곤(Ar) 가스가 이온화된다.In this state, when a cathode voltage is applied from the power 140 to the rotatable cathode 130, electrons emitted from the target 120 collide with the argon (Ar) gas to ionize the argon (Ar) gas.

이온화된 아르곤(Ar) 가스는 전위차에 의해 타겟(120) 방향으로 가속되어 타겟(120)의 표면과 충돌하게 되고, 이때 타겟(120) 원자, 즉 증착 물질이 타겟(120)으로부터 발생되는데, 회전형 캐소드(130)가 회전을 하고 있는 관계로 증착 물질은 도 2의 화살표 방향대로 퍼지면서 제1 및 제2 기판의 증착면으로 향하게 되면서 증착 공정이 진행된다.The ionized argon (Ar) gas is accelerated toward the target 120 by the potential difference and collides with the surface of the target 120, wherein target 120 atoms, that is, deposition materials are generated from the target 120. As the typical cathode 130 is being rotated, the deposition material is spread toward the deposition surfaces of the first and second substrates while spreading in the direction of the arrow of FIG.

증착 공정이 완료되면, 챔버 바디(110) 내의 진공이 해제되고 기판출구(113b,114b)가 열리면서 기판출구(113b,114b)를 통해 제1 및 제2 기판이 취출되고, 다시 새로운 기판이 기판입구(113a,114a) 쪽으로 유입되어 증착 공정을 진행하게 된다.When the deposition process is completed, the vacuum in the chamber body 110 is released, and the substrate outlets 113b and 114b are opened, and the first and second substrates are taken out through the substrate outlets 113b and 114b. Flow into the (113a, 114a) to proceed the deposition process.

이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예의 스퍼터 장치에 따르면, 회전형 캐소드(130)를 적용함에 따라 파생될 수 있는 다양한 장점을 최대한 활용할 수 있어 종래기술처럼 타겟(20a,20b, 도 1 참조)을 빈번하게 교체하는데 따른 제반적인 로스(loss)를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 감소시킬 수 있고, 무엇보다도 증착 공정에 있어서의 사용 효율 및 생산성을 높일 수 있게 된다.According to the sputtering apparatus of this embodiment having such a structure and operation, it is possible to maximize the various advantages that can be derived by applying the rotatable cathode 130 to target the target (20a, 20b, see Fig. 1) as in the prior art Not only can the overall loss due to frequent replacement, but also the cost, and above all, the efficiency and productivity of the deposition process can be improved.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스퍼터 장치의 종단면 구조도이고, 도 8은 도 7의 횡단면 구조도이다.7 is a longitudinal cross-sectional structural view of the sputter apparatus according to the second embodiment of the present invention, Figure 8 is a cross-sectional structural view of FIG.

전술한 실시예의 경우, 챔버 바디(110) 내에 하나의 회전형 캐소드(130)가 마련되고 그 외측으로 제1 및 제2 기판이 배치되어 제1 및 제2 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 구조를 개시하였다. 편의를 위해, 도 2에서 챔버 바디(110) 내의 구성 전체를 증착단위체(100, 도 7 참조)라 하기로 한다.In the above-described embodiment, the rotatable cathode 130 is provided in the chamber body 110, and the first and second substrates are disposed outside the chamber body 110, and the deposition process for the first and second substrates is performed. Started. For convenience, the entire configuration in the chamber body 110 in FIG. 2 will be referred to as a deposition unit 100 (see FIG. 7).

이에 반해, 도 7 및 도 8에 도시된 스퍼터 장치는, 하나의 챔버 바디(110a) 내에 도 2의 챔버 바디(110) 내의 구조가 2개 배치되는 구조를 갖는다. 다시 말해, 하나의 회전형 캐소드(130)에 대해 그 외측으로 제1 및 제2 기판이 배치되는 증착 공정이 진행되는 증착단위체(100)가 본 실시예의 경우에는 2개 마련된다.In contrast, the sputtering apparatus illustrated in FIGS. 7 and 8 has a structure in which two structures in the chamber body 110 of FIG. 2 are disposed in one chamber body 110a. In other words, two deposition units 100, in which the deposition process in which the first and second substrates are disposed outside of one rotatable cathode 130, are provided in this embodiment.

도 7 및 도 8과 같을 경우, 기판에 대한 증착 공정의 수율이 높아질 수 있음은 물론 도 2를 통해 설명된 게이트 밸브(111) 및 진공 펌프(112) 등의 구성과 심지어 파워(140)까지도 공용으로 사용될 수 있기 때문에 공간 절약뿐만 아니라 원가 절감에 크게 기여할 수 있다.7 and 8, the yield of the deposition process for the substrate can be increased, as well as the configuration of the gate valve 111 and the vacuum pump 112 and the like described with reference to FIG. Because it can be used as a system, it can greatly contribute not only to saving space but also to cost.

도 7 및 도 8과 관련하여 제1 실시예에서 설명된 구성에 대한 중복 설명은 생략하였으며, 요부의 구성에만 간략하게 참조부호를 기재하였다.In FIG. 7 and FIG. 8, redundant description of the configuration described in the first embodiment is omitted, and reference numerals are briefly described only in the configuration of the main parts.

도 7 및 도 8과 같이 적용하더라도 회전형 캐소드(130)를 적용함에 따라 파생될 수 있는 다양한 장점을 최대한 활용할 수 있어 종래기술처럼 타겟(20a,20b, 도 1 참조)을 빈번하게 교체하는데 따른 제반적인 로스(loss)를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 감소시킬 수 있고, 무엇보다도 증착 공정에 있어서의 사용 효율 및 생산성을 높일 수 있는 효과를 제공할 수 있다.7 and 8 can be utilized to maximize the various advantages that can be derived by applying the rotary cathode 130, so as to replace the target (20a, 20b, see Figure 1) as in the prior art In addition to reducing the loss (loss), it is possible to reduce the cost, and above all, it is possible to provide the effect of increasing the use efficiency and productivity in the deposition process.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스퍼터 장치의 종단면 구조도이고, 도 10은 도 9의 횡단면 구조도이다.9 is a longitudinal cross-sectional structural view of the sputter apparatus according to the third embodiment of the present invention, Figure 10 is a cross-sectional structural view of FIG.

전술한 실시들에서 소개된 챔버 바디(110,110a)는 제1 및 제2 기판이 수평 방향으로 배치된 상태에서 증착되는 수평형 타입이었다.The chamber bodies 110 and 110a introduced in the above-described embodiments were of a horizontal type in which the first and second substrates were deposited in a horizontal direction.

하지만, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 챔버 바디(110b)는 제1 및 제2 기판이 수직 방향으로 배치된 상태에서 증착되는 수직형 타입일 수도 있다. 수직형 타입의 챔버 바디(110b)라 할지라도 그 내부의 구조는 전술한 실시예들과 동일하므로 중복 설명은 생략하도록 한다.However, as shown in FIGS. 9 and 10, the chamber body 110b may be a vertical type in which the first and second substrates are deposited in a vertical direction. Even in the vertical type chamber body 110b, the internal structure thereof is the same as the above-described embodiments, and thus redundant description thereof will be omitted.

본 실시예와 같은 수직형 타입의 챔버 바디(110b)가 적용된다 하더라도 회전형 캐소드(130)를 적용함에 따라 파생될 수 있는 다양한 장점을 최대한 활용할 수 있어 종래기술처럼 타겟(20a,20b, 도 1 참조)을 빈번하게 교체하는데 따른 제반적인 로스(loss)를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 원가를 감소시킬 수 있고, 무엇보다도 증착 공정에 있어서의 사용 효율 및 생산성을 높일 수 있는 효과를 제공할 수 있다.Even if the vertical type chamber body 110b as in the present embodiment is applied, various advantages that can be derived by applying the rotary cathode 130 can be utilized to the maximum. It is possible to reduce the overall loss due to frequent replacement) and to reduce the cost, and above all, to increase the use efficiency and productivity in the deposition process.

이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 대해 자세히 설명하였으나 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니다.Although various embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, the scope of the present invention is not limited thereto.

예컨대, 전술한 실시예에서는 챔버 바디를 대략 사각 형상으로 제작하였으나 만약에 챔버 바디를 사각 형상에서 벗어나 반구형이나 혹은 기타 다각 형상으로 제작한다면 회전형 캐소드의 배치를 전술한 실시예와는 달리 구성할 수 있고, 따라서 보다 많은 수의 또한 보다 넓은 영역에서의 기판에 대한 증착 공정을 진행할 수 있을 것이며, 이러한 구조 또는 이를 통해 예상될 수 있는 구조 역시 본 발명의 권리범위 내에 속한다 하여야 할 것이다.For example, in the above-described embodiment, the chamber body is manufactured in a substantially rectangular shape, but if the chamber body is manufactured in a hemispherical shape or other polygonal shape away from the rectangular shape, the arrangement of the rotatable cathode can be configured differently from the above-described embodiment. Therefore, it will be possible to proceed with the deposition process for a larger number of substrates in a larger area, and such a structure or a structure that can be expected through it should also fall within the scope of the present invention.

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 115 : 기판 이송 지지부
116 : 히터 120 : 타겟
121 : 캐소드 백킹 플레이트 122 : 캐소드 회전축
123 : 백킹튜브 125 : 하우징
126 : 냉각수 유입관 127 : 냉각수 배출관
130 : 회전형 캐소드 140 : 파워
150 : 마그네트 유닛 161~163 : 마그네트
170 : 베이스 폴 플레이트 181~183 : 개별 폴 플레이트
191 : 체결볼트 192 : 조절볼트110: chamber body 111: gate valve
112: vacuum pump 115: substrate transfer support
116: heater 120: target
121: cathode backing plate 122: cathode rotation axis
123: backing tube 125: housing
126: coolant inlet pipe 127: coolant discharge pipe
130: rotatable cathode 140: power
150: magnet unit 161 to 163: magnet
170: base pole plate 181 to 183: individual pole plate
191: fastening bolt 192: adjusting bolt

Claims

상호 이격 배치되는 다수의 기판에 대한 증착 공간을 형성하는 챔버 바디; 및
상기 챔버 바디 내에 마련되되 상기 다수의 기판 사이에서 회전 가능하며, 외벽에 마련되어 상기 다수의 기판 모두를 향하여 증착 물질을 제공하는 타겟과, 상기 타겟의 내측에 상호 이격 배치되게 마련되는 다수의 마그네트 유닛을 구비하는 회전형 캐소드를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.A chamber body forming a deposition space for a plurality of substrates spaced apart from each other; And
A target provided in the chamber body and rotatable between the plurality of substrates and provided on an outer wall to provide a deposition material toward all of the plurality of substrates, and a plurality of magnet units disposed to be spaced apart from the inside of the target A sputtering apparatus comprising a rotatable cathode provided.

제1항에 있어서,
상기 다수의 마그네트 유닛은 상기 회전형 캐소드의 회전축심을 기준으로 상호 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 1,
And the plurality of magnet units are arranged symmetrically with respect to the axis of rotation of the rotatable cathode.

제2항에 있어서,
상기 회전형 캐소드는,
상기 다수의 마그네트 유닛을 외부에서 둘러싸고 상기 타겟이 그 외벽에 마련되는 캐소드 백킹 플레이트(cathode backing plate); 및
상기 캐소드 백킹 플레이트와 연결되어 상기 캐소드 백킹 플레이트의 회전축심을 형성하며, RF 또는 DC 전원의 파워(power)가 전기적으로 연결되는 캐소드 회전축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 2,
The rotatable cathode,
A cathode backing plate surrounding the plurality of magnet units from the outside and the target provided on an outer wall thereof; And
And a cathode rotation axis connected to the cathode backing plate to form a rotation axis of the cathode backing plate, and to which a power of RF or DC power is electrically connected.

제3항에 있어서,
상기 회전형 캐소드는, 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 3,
The rotatable cathode further comprises 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.

제3항에 있어서,
상기 챔버 바디의 외부에서 상기 회전형 캐소드와 연결되되 상기 캐소드 백킹 플레이트의 내부 일측으로 냉각수가 유입되는 냉각수 유입관; 및
상기 냉각수 유입관에 인접되게 배치되며, 상기 캐소드 백킹 플레이트의 내부로부터 냉각수가 배출되는 냉각수 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 3,
A coolant inlet pipe connected to the rotatable cathode from the outside of the chamber body and allowing coolant to flow into one side of the cathode backing plate; And
And a coolant discharge pipe disposed adjacent to the coolant inlet pipe and configured to discharge coolant from the inside of the cathode backing plate.

제2항에 있어서,
상기 다수의 기판은 제1 및 제2 기판이며,
상기 다수의 마그네트 유닛은 상기 제1 및 제2 기판에 대응되는 제1 및 제2 마그네트 유닛이며,
상기 제1 및 제2 마그네트 유닛은 상호간 대칭되는 동일 구조로 마련되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 2,
The plurality of substrates are first and second substrates,
The plurality of magnet units are first and second magnet units corresponding to the first and second substrates,
The first and the second magnet unit is a sputtering device, characterized in that provided in the same structure symmetrical with each other.

제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 마그네트 유닛 각각은,
실질적으로 자기장을 발생시키는 다수의 마그네트;
베이스(base)를 형성하는 베이스 폴 플레이트; 및
상기 베이스 폴 플레이트에 대해 상대 위치 조정 가능하게 상기 베이스 폴 플레이트에 결합되며, 상기 다수의 마그네트가 개별적으로 각각 접착되는 다수의 개별 폴 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 6,
Each of the first and second magnet units may be
A plurality of magnets generating a substantially magnetic field;
A base pole plate forming a base; And
And a plurality of individual pole plates coupled to the base pole plate so as to be adjustable relative to the base pole plate, wherein the plurality of magnets are individually bonded to each other.

제7항에 있어서,
상기 베이스 폴 플레이트와 상기 개별 폴 플레이트를 상호간 체결시키는 다수의 세팅볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 7, wherein
And a plurality of setting bolts for fastening the base pole plate and the individual pole plate to each other.

제8항에 있어서,
상기 다수의 세팅볼트는,
상기 베이스 폴 플레이트에 대해 상기 개별 폴 플레이트의 갭 또는 각도를 조절하는 조절볼트; 및
상기 베이스 폴 플레이트와 상기 개별 폴 플레이트를 상호간 체결시키는 체결볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 8,
The plurality of setting bolts,
Adjusting bolt for adjusting the gap or angle of the individual pole plate relative to the base pole plate; And
And a fastening bolt for fastening the base pole plate and the individual pole plate to each other.

제7항에 있어서,
상기 다수의 마그네트는,
상기 베이스 폴 플레이트의 중앙 영역에 배치되는 중심부 마그네트; 및
상기 중심부 마그네트의 외곽에서 상기 베이스 폴 플레이트의 외곽에 배치되되 상기 베이스 폴 플레이트에 대한 돌출 높이가 상기 중심부 마그네트보다 낮거나 상기 중심부 마그네트의 사이즈보다 부피가 작은 다수의 외곽부 마그네트를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 7, wherein
The plurality of magnets,
A central magnet disposed in the central area of the base pole plate; And
And a plurality of outer magnets disposed at an outer side of the base pole plate at an outer side of the central magnet, the protrusion height of the base pole plate being lower than the central magnet or smaller than the size of the central magnet. Sputter device.

제1항에 있어서,
상기 회전형 캐소드와 상기 다수의 기판 사이의 영역 각각에서 상기 챔버 바디의 내벽에 결합되어 상기 기판의 외측 영역으로 상기 증착 물질이 향하는 것을 저지하는 쉴드(shield);
상기 다수의 기판에 각각 접촉되어 상기 다수의 기판을 이송 가능하게 지지하는 기판 이송 지지부; 및
상기 다수의 기판에 각각 인접하게 배치되어 상기 다수의 기판을 가열하는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 1,
A shield coupled to an inner wall of the chamber body in each of the regions between the rotatable cathode and the plurality of substrates to prevent the deposition material from directing to an outer region of the substrate;
A substrate transfer support part in contact with the plurality of substrates to support the plurality of substrates so as to be transportable; And
And a heater arranged to be adjacent to each of the plurality of substrates to heat the plurality of substrates.

제1항에 있어서,
상기 챔버 바디의 내부에는 상기 다수의 기판과 그 사이에 배치되는 하나의 상기 회전형 캐소드로 형성되는 하나의 증착단위체가 다수 개 마련되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 1,
And a plurality of deposition units formed of the plurality of substrates and one of the rotatable cathodes disposed therebetween in the chamber body.

제12항에 있어서,
상기 챔버 바디는 상기 기판이 수평 방향으로 배치된 상태에서 증착되는 수평형 타입 또는 상기 기판이 수직 방향으로 배치된 상태에서 증착되는 수직형 타입인 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.The method of claim 12,
And the chamber body is a horizontal type deposited in a state where the substrate is disposed in a horizontal direction or a vertical type deposited in a state where the substrate is disposed in a vertical direction.