スパッタリング装置、磁石部材移送装置、及びスパッタリング方法
【課題】スパッタリングターゲットの効率を向上させる。
【解決手段】一面が基板に対向するスパッタリングターゲットと、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分が前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分が前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、を備える、スパッタリング装置。
【解決手段】一面が基板に対向するスパッタリングターゲットと、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分が前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分が前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、を備える、スパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置、磁石部材移送装置、及びスパッタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリングシステムは、大気圧を有するチャンバーと真空状態のチャンバーとの間で基板が移動できるように、大気圧と真空状態とを緩衝させるために、大気圧と真空状態とを交互に形成するローディング／アンローディングチャンバー、基板に金属膜のような薄膜を蒸着させるスパッタリング装置が備えられたスパッタリングチャンバー、基板に薄膜を蒸着する前に膜特性及び薄膜の均一性を向上させるために、基板の予備加熱を実施するヒーティングチャンバー、及びロボットを通じて基板の移送を行うトランスファチャンバーを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００５−００４６１７０号公報
【特許文献２】韓国登録特許第１０−０３４５９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スパッタリングチャンバーに備えられたスパッタリング装置は、基板に薄膜を蒸着させるスパッタリング工程が行われる。スパッタリング工程では、磁石部材で発生する磁場により、スパッタリングターゲットからターゲット物質が発生する。この過程で、スパッタリングターゲットが腐食されるが、往復運動する磁石部材のため、スパッタリングターゲットのエッジでは、中心部に比べて腐食の程度がはなはだしく、スパッタリングターゲットの使用効率が急激に低下するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、傾斜部を備えるガイドレール及び弾性部材を通じてスパッタリングターゲットを均一に腐食させて、スパッタリングターゲットの効率を向上させるスパッタリング装置、磁石部材移送装置、及びスパッタリング方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面によれば、一面が基板に対向するスパッタリングターゲットと、前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、を備えるスパッタリング装置を提供する。
【０００７】
ここで、前記スパッタリングターゲットの他面を支持するプレートをさらに備える。
【０００８】
ここで、前記磁石部材は、前記スパッタリングターゲットと離隔されて配置される。
【０００９】
ここで、前記スクリューラインを回転させるモータをさらに備え、前記モータにより前記スクリューラインが回転することにより、前記連結ブロックが第１方向に運動する。
【００１０】
ここで、前記弾性部材は、圧縮コイルばねであり、前記磁石部材が前記直線部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが弛緩され、前記磁石部材が前記傾斜部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが圧縮される。
【００１１】
ここで、前記磁石部材は、ベアリングを含む連結部を通じてガイドレールと連結される。
【００１２】
ここで、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記磁石部材の出発部、ターニング部または終了部のうちいずれか一つ以上に該当する。
【００１３】
本発明の他の側面によれば、スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、を備える磁石部材移送装置を提供する。
【００１４】
ここで、前記スクリューラインを回転させるモータをさらに備え、前記モータにより前記スクリューラインが回転することにより、前記連結ブロックが第１方向に運動する。
【００１５】
ここで、前記弾性部材は、圧縮コイルばねであり、前記磁石部材が前記直線部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが弛緩され、前記磁石部材が前記傾斜部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが圧縮される。
【００１６】
ここで、前記磁石部材は、ベアリングを含む連結部により前記ガイドレールと連結される。
【００１７】
ここで、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記磁石部材の出発部、ターニング部または終了部のうちいずれか一つ以上に該当する。
【００１８】
本発明のさらに他の側面によれば、一面が基板に対向するスパッタリングターゲットと、前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、を備えるスパッタリング装置のスパッタリング方法において、基板を準備するステップと、前記磁石部材が前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に運動しつつ、前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するステップと、前記磁石部材に対応する前記スパッタリングターゲットから、前記磁場によりターゲット物質が発生して、前記基板に蒸着されるステップと、を含み、前記磁場を印加するステップは、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分で、磁場の強度が変化することを特徴とするスパッタリング方法を提供する。
【００１９】
ここで、前記ガイドレールの傾斜部により、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分で、前記磁石部材が前記スパッタリングターゲットから前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなることで、前記磁場の強度が変化する。
【００２０】
前述した以外の他の側面、特徴、利点が以下の図面、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明から明確になる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、スパッタリングターゲットのエッジで、傾斜部を備えるガイドレール及び弾性部材を通じて磁石部材がスパッタリングターゲットから距離が遠くなることで、磁場が弱くなって蒸着速度が遅くなり、スパッタリングターゲットの腐食が減る。結局、スパッタリングターゲットの中心部とエッジの腐食程度の差が減り、均一にスパッタリングターゲットが腐食されて、スパッタリングターゲットの全体使用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるスパッタリング装置を備えるスパッタリングチャンバーを示す図面である。
【図２】図１のスパッタリング装置に備えられた磁石部材移送装置の一実施形態を示す図面である。
【図３】図１のスパッタリング装置に備えられた磁石部材移送装置の一実施形態を示す図面である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態によるスパッタリング装置を使用したスパッタリング方法を示す図面である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態によるスパッタリング装置を使用したスパッタリング方法を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使われるが、構成要素は、用語により限定されてはならない。用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使われる。
【００２５】
本出願で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使われたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上、明白に取り立てて意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、“含む”または“有する”などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはそれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはそれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものと理解されねばならない。
【００２６】
以下、添付された図面に示した本発明による実施形態を参照して、本発明の構成及び作用を詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態によるスパッタリング装置２００を備えるスパッタリングチャンバー１を示す図面である。
【００２８】
図１を参照すれば、スパッタリングチャンバー１は、スパッタリング装置２００を備える。スパッタリングチャンバー１は、プラズマ放電によりガラスまたはプラスチックのような基板３の表面をメタルのようなターゲット物質粒子で成膜させるように、その内部が真空に形成される。スパッタリングチャンバー１は、一側にアルゴンガスのような不活性気体を供給するガスライン５を備える。図示していないが、スパッタリングチャンバー１は、基板３を多数のピンで支持する支持台（図示せず）を備える。ここで、支持台（図示せず）は、スパッタリングチャンバー１の一側に備えられたゲート７に投入される基板３を水平状態に受けて、スパッタリングターゲット１０と平行な垂直状態に旋回させるように、ヒンジ軸またはロボットアームを含んでスパッタリングチャンバー１内に装着されている。
スパッタリング装置２００は、スパッタリングターゲット１０、スパッタリングターゲット１０を支持するプレート９、及び磁石部材移送装置１００を備える。
【００２９】
プレート９は、支持台（図示せず）が垂直状態に旋回された時、支持台（図示せず）に装着された基板３の表面がプレート９に装着されたスパッタリングターゲット１０と平行な対向状態をなすように、スパッタリングチャンバー１の一側面に固定されている。図示していないが、プレート９には、直流電源を印加させるためのパワーサプライが連結されている。スパッタリング工程では、プレート９に電源を印加させ、磁石部材移送装置１００を動作させる。
【００３０】
スパッタリングターゲット１０は、一面が基板３に対向するように配置される。スパッタリングターゲット１０は、磁場によりメタル粒子を発生させて、基板３にメタル薄膜を形成させるソースに該当する。スパッタリングターゲット１０は、アルミニウム、アルミニウム合金、耐火性金属シリサイド、金、銅、チタン、チタン−タングステン、タングステンまたはモリブデンのような金属物質、またはシリコンダイオキサイドのような無機物質で構成される。スパッタリングターゲット１０は、メタル粒子を発生させると共に腐食される。したがって、スパッタリングターゲット１０の表面上の腐食パターンと、基板３上の蒸着パターンとは一致する。スパッタリングターゲット１０は、平均して約５ｍｍないし４５ｍｍの厚さを有する。特に、スパッタリングターゲット１０は、均一な厚さを有している。したがって、磁石部材１１０（図２）の出発部、ターニング部または終了部で、スパッタリングターゲット１０の局部的な腐食が起こる場合、スパッタリングターゲット１０が該当部分のメタル粒子の発生を持続できない。この場合、スパッタリングターゲット１０の全体を交替せねばならない。かかる問題は、スパッタリングターゲット１０の全体の使用効率を低下させるという問題がある。
【００３１】
図２及び図３は、図１のスパッタリング装置２００に備えられた磁石部材移送装置１００を詳細に示す図面である。特に、図３は、図２の磁石部材移送装置１００をＩ−Ｉ′方向に沿って切断した図面である。以下では、図２及び図３を参照して、磁石部材移送装置１００について詳細に説明する。
【００３２】
磁石部材移送装置１００は、第１方向の正方向及び逆方向に往復移動しつつ、スパッタリングターゲット１０に磁場を印加する磁石部材１１０、磁石部材１１０と連結されて、磁石部材１１０をガイドするガイドレール１２０、回転運動を直線運動に変換するスクリューライン１４０、スクリューライン１４０に挟まれて、磁石部材１１０を移送させる連結ブロック１３０、及び連結ブロック１３０と磁石部材１１０とを連結する弾性部材１５０を備える。
【００３３】
磁石部材１１０は、スパッタリングターゲット１０に磁場を印加するためのものであって、スパッタリングターゲット１０の他面に対向するように配置される。これによって、磁石部材１１０で発生した磁場により、スパッタリングターゲット１０からメタル粒子が発生し、このように発生したメタル粒子は、スパッタリングターゲット１０と基板３との間でプラズマ放電を起こしつつ、磁石部材１１０が形成する移動磁場に沿ってスパッタリングターゲット１０の一面に向かう基板３にメタル粒子が成膜される。また、磁石部材１１０は、スパッタリングターゲット１０と離隔されて配置される。磁石部材１１０がスパッタリングターゲット１０と離隔された距離は、スパッタリングターゲット１０の種類、品質、必要とする薄膜の厚さ及び均一性、要求される磁場の大きさによって決定される。
【００３４】
磁石部材１１０は、連結部１６０を通じてガイドレール１２０と連結される。ガイドレール１２０は、磁石部材１１０と連結されて、磁石部材１１０を支持してガイドする。また、連結部１６０を通じて、磁石部材１１０は、ガイドレール１２０の形状通りに柔軟に動くことができる。特に、連結部１６０は、ガイドレール１２０と接する部分がボールベアリング、環状のベアリングなど多様な形状のベアリングで具現される。連結部１６０の材質は、金またはプラスチックなどが適用される。
【００３５】
ガイドレール１２０は、磁石部材１１０を支持してガイドし、直線部Ｂと傾斜部Ａとを備えることを特徴とする。直線部Ｂは、スパッタリングターゲット１０の中心部に対応する部分であって、スパッタリングターゲット１０の他面に平行な第１方向に沿って形成される。一方、傾斜部Ａは、スパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分であって、スパッタリングターゲット１０に対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成される。ここで、第１方向とは、磁石部材１１０が進む方向と平行な方向であって、スパッタリングターゲット１０の他面と平行な方向を意味する。また、第２方向とは、第１方向と垂直な方向であって、スパッタリングターゲット１０の他面と垂直な方向を意味する。ここで、スパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分とは、磁石部材１１０の出発部、ターニング部または終了部のうちいずれか一つ以上を意味する。本発明の一実施形態によれば、スパッタリング時の磁場の強度を変化させることで、基板３に蒸着される薄膜の厚さを制御できる。磁石部材１１０の出発部、ターニング部または終了部に対応するスパッタリングターゲット１０のエッジ部は、他の部分、例えば、スパッタリングターゲット１０の中心部に比べて腐食がはなはだしい。なぜならば、磁石部材１１０が出発、終了時にとどまる時間が長くなり、ターニング時にも直線運動時よりとどまる時間が長くなるためである。したがって、本発明の一実施形態によれば、スパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分で磁場の強度を変化させることで、スパッタリングターゲット１０の中心部とエッジ部との腐食を一定に制御する。具体的に、ガイドレール１２０の傾斜部Ａが存在することで、スパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分で、磁石部材１１０がスパッタリングターゲット１０から遠くなる。これにより、磁石部材１１０から発生する磁場の強度が弱くなり、結局、スパッタリングターゲット１０のエッジ部の腐食程度と中心部の腐食程度とが均一になる。
【００３６】
ガイドレール１２０の傾斜部Ａの傾斜角度は、直線部Ｂを基準として約１０°ないし６０°でありうる。傾斜角度が約１０°未満である場合、スパッタリングターゲット１０のエッジ部が中心部と均一に腐食されず、傾斜角度が約６０°を超える場合、磁石部材１１０の磁場の影響が減って、スパッタリングが行われがたい。傾斜部Ａの傾斜角度は、磁石部材１１０の材質、大きさのような構成によって変化し、要求される薄膜の特性によっても変化する。
【００３７】
ガイドレール１２０は、磁石部材１１０から延びて連結された連結部１６０がガイドレールにはめ込まれるように溝が形成される。しかし、これに限定されず、連結部１６０がはめ込まれるように開口ラインが形成されてもよい。
【００３８】
スクリューライン１４０は、ガイドレール１２０に対応して、第１方向に沿って形成される。スクリューライン１４０は、モータ１７０と連結される。モータ１７０としては、一般的なモータが使われ、ギア内蔵モータが使われる。スクリューライン１４０は、ベルトを通じてモータ１７０と連結される。
【００３９】
スクリューライン１４０は、円形の断面を有し、外面にはねじが形成されているが、ねじは連結ブロック１３０と接触する。スクリューライン１４０は、モータ１７０により回転運動しつつ、スクリューライン１４０に連結された連結ブロック１３０を第１方向の正方向または逆方向に直線運動させる。スクリューライン１４０は、回転運動を直線運動に変換させ、これによって、連結ブロック１３０及びそれと連結された磁石部材１１０を第１方向に移送する。スクリューライン１４０は、ガイドレール１２０と離隔されて形成され、スパッタリングターゲット１０とも離隔されて平行に形成される。スクリューライン１４０の長さは、基板３の一方向の長さより長い。そのようにしてはじめて、基板３の最もエッジまでメタル粒子の成膜が可能であるためである。スクリューライン１４０は、時計回り方向に回転する場合、連結ブロック１３０を第１方向の正方向に移送し、逆時計回り方向に回転する場合、連結ブロック１３０を第１方向の逆方向に移送する。しかし、これは、一実施形態に過ぎず、逆に適用されてもよい。本発明の一実施形態によれば、スクリューライン１４０は一つ備えられ、ボールスクリューラインでありうる。しかし、スクリューライン１４０の個数及び形態は、図面に示したところに限定されない。スクリューライン１４０は、二つ以上備えられもする。
【００４０】
連結ブロック１３０は、一側が磁石部材１１０と連結され、他側には螺子山が備えられた貫通孔１３１が形成されて、スクリューライン１４０がはめ込まれる。したがって、連結ブロック１３０は、スクリューライン１４０の回転運動によって、第１方向の正方向または逆方向に運動しつつ、磁石部材１１０を共に動かす。連結ブロック１３０は、金属やプラスチックを成形して製作し、その厚さ及び形態には制限がないが、一実施形態によれば、スクリューライン１４０がはめ込まれる貫通孔１３１が形成される程度の大きさであるものとする。
【００４１】
連結ブロック１３０は、スクリューライン１４０の個数によって、複数個の貫通孔１３１が形成される。貫通孔１３１の形態及び大きさは、スクリューライン１４０の断面の形態及び大きさに対応する。
【００４２】
連結ブロック１３０は、弾性部材１５０により磁石部材１１０と連結される。具体的に、連結ブロック１３０の一側と、連結ブロック１３０に対する磁石部材１１０の一側との間に、弾性部材１５０が連結される。ここで、弾性部材１５０は、圧縮コイルばねでありうる。弾性部材１５０は、磁石部材１１０を連結ブロック１３０により第１方向に移送させると共に、磁石部材１１０をガイドレール１２０に沿ってガイドさせる。すなわち、磁石部材１１０がガイドレール１２０の形状に沿って、連結ブロック１３０の運動方向に移動可能にする。
【００４３】
例えば、磁石部材１１０がガイドレール１２０の直線部Ｂに位置すれば、圧縮コイルばねが弛緩され、連結ブロック１３０が第１方向に移動するにつれて、磁石部材１１０をガイドレール１２０の直線部Ｂに沿って移動させる。一方、磁石部材１１０がガイドレール１２０の傾斜部Ａに位置すれば、圧縮コイルばねが圧縮され、連結ブロック１３０が第１方向に移動するにつれて、磁石部材１１０をガイドレール１２０の傾斜部Ａに沿って移動させる。すなわち、本発明の一実施形態によれば、弾性部材１５０が存在することで、ガイドレール１２０の傾斜部Ａから直線部Ｂに、または直線部Ｂから傾斜部Ａに磁石部材１１０の自然な移動が可能になる。なぜならば、弾性部材１５０が弛緩と収縮とを通じて磁石部材１１０と連結ブロック１３０との距離を調節できるので、磁石部材１１０が連結ブロック１３０により第１方向に移動する時、ガイドレール１２０を軌跡に沿って移動させるのである。本発明の一実施形態では、弾性部材１５０を圧縮コイルばねとして図示したが、その他にも円錐形ばね、長鼓形ばねなどを使用できる。
【００４４】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の一実施形態によるスパッタリング装置２００を使用したスパッタリング方法を示す図面である。
【００４５】
図４Ａ及び図４Ｂには、説明の便宜のために、ガイドレール１２０の軌跡及び前記軌跡に沿って存在する磁石部材１１０の形態が示されている。連結ブロック１３０、スクリューライン１４０、弾性部材１５０及びモータ１７０は、図面で省略している。
【００４６】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、基板３が準備され、基板３の下面にスパッタリングターゲット１０が配置される。また、スパッタリングターゲット１０の下面に磁石部材１１０が配置され、磁石部材１１０が第１方向に移動しつつ、スパッタリングターゲット１０に磁場を印加する。これにより、磁石部材１１０に対応する位置でプラズマ放電が起こり、スパッタリングターゲット１０からターゲット物質が発生する。このように発生したターゲット物質は基板３に蒸着されて、薄膜を形成する。
【００４７】
図４Ａを参照すれば、出発部Ｓでガイドレール１２０が傾斜部Ａを有するので、磁石部材１１０は、スパッタリングターゲット１０から距離ｄ１に存在する。したがって、スパッタリングターゲット１０に磁場Ｅ１が印加される。次いで、図示していないスクリューライン１４０が回転運動しつつ、連結ブロック１３０を第１方向に移動させ、磁石部材１１０は、ガイドレール１２０に連結されているので、ガイドレール１２０に沿って第１方向に移動する。
【００４８】
中心部Ｍでガイドレール１２０が直線部Ｂを有するので、磁石部材１１０は、スパッタリングターゲット１０から距離ｄ２に存在する。したがって、スパッタリングターゲット１０に磁場Ｅ２が印加される。次いで、図示していないスクリューライン１４０が回転運動しつつ、連結ブロック１３０を第１方向に移動させ、磁石部材１１０は、ガイドレール１２０に連結されているので、ガイドレール１２０に沿って第１方向に移動する。
【００４９】
終了部Ｅでガイドレール１２０が傾斜部Ａを有するので、磁石部材１１０は、スパッタリングターゲット１０から距離ｄ３に存在する。したがって、スパッタリングターゲット１０に磁場Ｅ３が印加される。終了部Ｅは、磁石部材１１０が第１方向の逆方向に移動する場合、ターニング部Ｔとなりうる。このように、磁石部材１１０は、第１方向を正方向及び逆方向に往復運動できる。このように印加される磁場により、スパッタリングターゲット１０からターゲット物質が発生して、基板３に金属薄膜を形成できる。
【００５０】
本発明の一実施形態によれば、ｄ１及びｄ３の長さは、ｄ２の長さより長い。したがって、磁場の大きさは、Ｅ１及びＥ３がＥ２より小さい。すなわち、スパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分で、磁場の強度が中心部に対応する部分より小さい。その理由は、磁石部材１１０がスパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分でさらに遠くなるためである。
【００５１】
これによって、本発明では、図４Ｂに示したように、スパッタリングターゲット１０のエッジ部及び中心部が均一に腐食されて、スパッタリングターゲット１０の使用効率が向上する効果がある。実験結果によれば、既存のスパッタリングターゲット１０の使用効率が約２０ないし３０％のレベルであったが、本発明の一実施形態によるスパッタリング装置２００を使用した場合、スパッタリングターゲット１０の使用効率を少なくとも４０％以上に向上させることができた。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、スパッタリングシステム関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ スパッタリングチャンバー
３ 基板
５ ガスライン
７ ゲート
９ プレート
１０ スパッタリングターゲット
１００ 磁石部材移送装置
１１０ 磁石部材
１２０ ガイドレール
１３０ 連結ブロック
１３１ 貫通孔
１４０ スクリューライン
１５０ 弾性部材
１６０ 連結部
１７０ モータ
２００ スパッタリング装置
Ａ 傾斜部
Ｂ 直線部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置、磁石部材移送装置、及びスパッタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリングシステムは、大気圧を有するチャンバーと真空状態のチャンバーとの間で基板が移動できるように、大気圧と真空状態とを緩衝させるために、大気圧と真空状態とを交互に形成するローディング／アンローディングチャンバー、基板に金属膜のような薄膜を蒸着させるスパッタリング装置が備えられたスパッタリングチャンバー、基板に薄膜を蒸着する前に膜特性及び薄膜の均一性を向上させるために、基板の予備加熱を実施するヒーティングチャンバー、及びロボットを通じて基板の移送を行うトランスファチャンバーを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００５−００４６１７０号公報
【特許文献２】韓国登録特許第１０−０３４５９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スパッタリングチャンバーに備えられたスパッタリング装置は、基板に薄膜を蒸着させるスパッタリング工程が行われる。スパッタリング工程では、磁石部材で発生する磁場により、スパッタリングターゲットからターゲット物質が発生する。この過程で、スパッタリングターゲットが腐食されるが、往復運動する磁石部材のため、スパッタリングターゲットのエッジでは、中心部に比べて腐食の程度がはなはだしく、スパッタリングターゲットの使用効率が急激に低下するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、傾斜部を備えるガイドレール及び弾性部材を通じてスパッタリングターゲットを均一に腐食させて、スパッタリングターゲットの効率を向上させるスパッタリング装置、磁石部材移送装置、及びスパッタリング方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面によれば、一面が基板に対向するスパッタリングターゲットと、前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、を備えるスパッタリング装置を提供する。
【０００７】
ここで、前記スパッタリングターゲットの他面を支持するプレートをさらに備える。
【０００８】
ここで、前記磁石部材は、前記スパッタリングターゲットと離隔されて配置される。
【０００９】
ここで、前記スクリューラインを回転させるモータをさらに備え、前記モータにより前記スクリューラインが回転することにより、前記連結ブロックが第１方向に運動する。
【００１０】
ここで、前記弾性部材は、圧縮コイルばねであり、前記磁石部材が前記直線部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが弛緩され、前記磁石部材が前記傾斜部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが圧縮される。
【００１１】
ここで、前記磁石部材は、ベアリングを含む連結部を通じてガイドレールと連結される。
【００１２】
ここで、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記磁石部材の出発部、ターニング部または終了部のうちいずれか一つ以上に該当する。
【００１３】
本発明の他の側面によれば、スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、を備える磁石部材移送装置を提供する。
【００１４】
ここで、前記スクリューラインを回転させるモータをさらに備え、前記モータにより前記スクリューラインが回転することにより、前記連結ブロックが第１方向に運動する。
【００１５】
ここで、前記弾性部材は、圧縮コイルばねであり、前記磁石部材が前記直線部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが弛緩され、前記磁石部材が前記傾斜部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが圧縮される。
【００１６】
ここで、前記磁石部材は、ベアリングを含む連結部により前記ガイドレールと連結される。
【００１７】
ここで、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記磁石部材の出発部、ターニング部または終了部のうちいずれか一つ以上に該当する。
【００１８】
本発明のさらに他の側面によれば、一面が基板に対向するスパッタリングターゲットと、前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、を備えるスパッタリング装置のスパッタリング方法において、基板を準備するステップと、前記磁石部材が前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に運動しつつ、前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するステップと、前記磁石部材に対応する前記スパッタリングターゲットから、前記磁場によりターゲット物質が発生して、前記基板に蒸着されるステップと、を含み、前記磁場を印加するステップは、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分で、磁場の強度が変化することを特徴とするスパッタリング方法を提供する。
【００１９】
ここで、前記ガイドレールの傾斜部により、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分で、前記磁石部材が前記スパッタリングターゲットから前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなることで、前記磁場の強度が変化する。
【００２０】
前述した以外の他の側面、特徴、利点が以下の図面、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明から明確になる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、スパッタリングターゲットのエッジで、傾斜部を備えるガイドレール及び弾性部材を通じて磁石部材がスパッタリングターゲットから距離が遠くなることで、磁場が弱くなって蒸着速度が遅くなり、スパッタリングターゲットの腐食が減る。結局、スパッタリングターゲットの中心部とエッジの腐食程度の差が減り、均一にスパッタリングターゲットが腐食されて、スパッタリングターゲットの全体使用効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるスパッタリング装置を備えるスパッタリングチャンバーを示す図面である。
【図２】図１のスパッタリング装置に備えられた磁石部材移送装置の一実施形態を示す図面である。
【図３】図１のスパッタリング装置に備えられた磁石部材移送装置の一実施形態を示す図面である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態によるスパッタリング装置を使用したスパッタリング方法を示す図面である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態によるスパッタリング装置を使用したスパッタリング方法を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使われるが、構成要素は、用語により限定されてはならない。用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使われる。
【００２５】
本出願で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使われたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上、明白に取り立てて意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、“含む”または“有する”などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはそれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはそれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものと理解されねばならない。
【００２６】
以下、添付された図面に示した本発明による実施形態を参照して、本発明の構成及び作用を詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態によるスパッタリング装置２００を備えるスパッタリングチャンバー１を示す図面である。
【００２８】
図１を参照すれば、スパッタリングチャンバー１は、スパッタリング装置２００を備える。スパッタリングチャンバー１は、プラズマ放電によりガラスまたはプラスチックのような基板３の表面をメタルのようなターゲット物質粒子で成膜させるように、その内部が真空に形成される。スパッタリングチャンバー１は、一側にアルゴンガスのような不活性気体を供給するガスライン５を備える。図示していないが、スパッタリングチャンバー１は、基板３を多数のピンで支持する支持台（図示せず）を備える。ここで、支持台（図示せず）は、スパッタリングチャンバー１の一側に備えられたゲート７に投入される基板３を水平状態に受けて、スパッタリングターゲット１０と平行な垂直状態に旋回させるように、ヒンジ軸またはロボットアームを含んでスパッタリングチャンバー１内に装着されている。
スパッタリング装置２００は、スパッタリングターゲット１０、スパッタリングターゲット１０を支持するプレート９、及び磁石部材移送装置１００を備える。
【００２９】
プレート９は、支持台（図示せず）が垂直状態に旋回された時、支持台（図示せず）に装着された基板３の表面がプレート９に装着されたスパッタリングターゲット１０と平行な対向状態をなすように、スパッタリングチャンバー１の一側面に固定されている。図示していないが、プレート９には、直流電源を印加させるためのパワーサプライが連結されている。スパッタリング工程では、プレート９に電源を印加させ、磁石部材移送装置１００を動作させる。
【００３０】
スパッタリングターゲット１０は、一面が基板３に対向するように配置される。スパッタリングターゲット１０は、磁場によりメタル粒子を発生させて、基板３にメタル薄膜を形成させるソースに該当する。スパッタリングターゲット１０は、アルミニウム、アルミニウム合金、耐火性金属シリサイド、金、銅、チタン、チタン−タングステン、タングステンまたはモリブデンのような金属物質、またはシリコンダイオキサイドのような無機物質で構成される。スパッタリングターゲット１０は、メタル粒子を発生させると共に腐食される。したがって、スパッタリングターゲット１０の表面上の腐食パターンと、基板３上の蒸着パターンとは一致する。スパッタリングターゲット１０は、平均して約５ｍｍないし４５ｍｍの厚さを有する。特に、スパッタリングターゲット１０は、均一な厚さを有している。したがって、磁石部材１１０（図２）の出発部、ターニング部または終了部で、スパッタリングターゲット１０の局部的な腐食が起こる場合、スパッタリングターゲット１０が該当部分のメタル粒子の発生を持続できない。この場合、スパッタリングターゲット１０の全体を交替せねばならない。かかる問題は、スパッタリングターゲット１０の全体の使用効率を低下させるという問題がある。
【００３１】
図２及び図３は、図１のスパッタリング装置２００に備えられた磁石部材移送装置１００を詳細に示す図面である。特に、図３は、図２の磁石部材移送装置１００をＩ−Ｉ′方向に沿って切断した図面である。以下では、図２及び図３を参照して、磁石部材移送装置１００について詳細に説明する。
【００３２】
磁石部材移送装置１００は、第１方向の正方向及び逆方向に往復移動しつつ、スパッタリングターゲット１０に磁場を印加する磁石部材１１０、磁石部材１１０と連結されて、磁石部材１１０をガイドするガイドレール１２０、回転運動を直線運動に変換するスクリューライン１４０、スクリューライン１４０に挟まれて、磁石部材１１０を移送させる連結ブロック１３０、及び連結ブロック１３０と磁石部材１１０とを連結する弾性部材１５０を備える。
【００３３】
磁石部材１１０は、スパッタリングターゲット１０に磁場を印加するためのものであって、スパッタリングターゲット１０の他面に対向するように配置される。これによって、磁石部材１１０で発生した磁場により、スパッタリングターゲット１０からメタル粒子が発生し、このように発生したメタル粒子は、スパッタリングターゲット１０と基板３との間でプラズマ放電を起こしつつ、磁石部材１１０が形成する移動磁場に沿ってスパッタリングターゲット１０の一面に向かう基板３にメタル粒子が成膜される。また、磁石部材１１０は、スパッタリングターゲット１０と離隔されて配置される。磁石部材１１０がスパッタリングターゲット１０と離隔された距離は、スパッタリングターゲット１０の種類、品質、必要とする薄膜の厚さ及び均一性、要求される磁場の大きさによって決定される。
【００３４】
磁石部材１１０は、連結部１６０を通じてガイドレール１２０と連結される。ガイドレール１２０は、磁石部材１１０と連結されて、磁石部材１１０を支持してガイドする。また、連結部１６０を通じて、磁石部材１１０は、ガイドレール１２０の形状通りに柔軟に動くことができる。特に、連結部１６０は、ガイドレール１２０と接する部分がボールベアリング、環状のベアリングなど多様な形状のベアリングで具現される。連結部１６０の材質は、金またはプラスチックなどが適用される。
【００３５】
ガイドレール１２０は、磁石部材１１０を支持してガイドし、直線部Ｂと傾斜部Ａとを備えることを特徴とする。直線部Ｂは、スパッタリングターゲット１０の中心部に対応する部分であって、スパッタリングターゲット１０の他面に平行な第１方向に沿って形成される。一方、傾斜部Ａは、スパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分であって、スパッタリングターゲット１０に対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成される。ここで、第１方向とは、磁石部材１１０が進む方向と平行な方向であって、スパッタリングターゲット１０の他面と平行な方向を意味する。また、第２方向とは、第１方向と垂直な方向であって、スパッタリングターゲット１０の他面と垂直な方向を意味する。ここで、スパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分とは、磁石部材１１０の出発部、ターニング部または終了部のうちいずれか一つ以上を意味する。本発明の一実施形態によれば、スパッタリング時の磁場の強度を変化させることで、基板３に蒸着される薄膜の厚さを制御できる。磁石部材１１０の出発部、ターニング部または終了部に対応するスパッタリングターゲット１０のエッジ部は、他の部分、例えば、スパッタリングターゲット１０の中心部に比べて腐食がはなはだしい。なぜならば、磁石部材１１０が出発、終了時にとどまる時間が長くなり、ターニング時にも直線運動時よりとどまる時間が長くなるためである。したがって、本発明の一実施形態によれば、スパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分で磁場の強度を変化させることで、スパッタリングターゲット１０の中心部とエッジ部との腐食を一定に制御する。具体的に、ガイドレール１２０の傾斜部Ａが存在することで、スパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分で、磁石部材１１０がスパッタリングターゲット１０から遠くなる。これにより、磁石部材１１０から発生する磁場の強度が弱くなり、結局、スパッタリングターゲット１０のエッジ部の腐食程度と中心部の腐食程度とが均一になる。
【００３６】
ガイドレール１２０の傾斜部Ａの傾斜角度は、直線部Ｂを基準として約１０°ないし６０°でありうる。傾斜角度が約１０°未満である場合、スパッタリングターゲット１０のエッジ部が中心部と均一に腐食されず、傾斜角度が約６０°を超える場合、磁石部材１１０の磁場の影響が減って、スパッタリングが行われがたい。傾斜部Ａの傾斜角度は、磁石部材１１０の材質、大きさのような構成によって変化し、要求される薄膜の特性によっても変化する。
【００３７】
ガイドレール１２０は、磁石部材１１０から延びて連結された連結部１６０がガイドレールにはめ込まれるように溝が形成される。しかし、これに限定されず、連結部１６０がはめ込まれるように開口ラインが形成されてもよい。
【００３８】
スクリューライン１４０は、ガイドレール１２０に対応して、第１方向に沿って形成される。スクリューライン１４０は、モータ１７０と連結される。モータ１７０としては、一般的なモータが使われ、ギア内蔵モータが使われる。スクリューライン１４０は、ベルトを通じてモータ１７０と連結される。
【００３９】
スクリューライン１４０は、円形の断面を有し、外面にはねじが形成されているが、ねじは連結ブロック１３０と接触する。スクリューライン１４０は、モータ１７０により回転運動しつつ、スクリューライン１４０に連結された連結ブロック１３０を第１方向の正方向または逆方向に直線運動させる。スクリューライン１４０は、回転運動を直線運動に変換させ、これによって、連結ブロック１３０及びそれと連結された磁石部材１１０を第１方向に移送する。スクリューライン１４０は、ガイドレール１２０と離隔されて形成され、スパッタリングターゲット１０とも離隔されて平行に形成される。スクリューライン１４０の長さは、基板３の一方向の長さより長い。そのようにしてはじめて、基板３の最もエッジまでメタル粒子の成膜が可能であるためである。スクリューライン１４０は、時計回り方向に回転する場合、連結ブロック１３０を第１方向の正方向に移送し、逆時計回り方向に回転する場合、連結ブロック１３０を第１方向の逆方向に移送する。しかし、これは、一実施形態に過ぎず、逆に適用されてもよい。本発明の一実施形態によれば、スクリューライン１４０は一つ備えられ、ボールスクリューラインでありうる。しかし、スクリューライン１４０の個数及び形態は、図面に示したところに限定されない。スクリューライン１４０は、二つ以上備えられもする。
【００４０】
連結ブロック１３０は、一側が磁石部材１１０と連結され、他側には螺子山が備えられた貫通孔１３１が形成されて、スクリューライン１４０がはめ込まれる。したがって、連結ブロック１３０は、スクリューライン１４０の回転運動によって、第１方向の正方向または逆方向に運動しつつ、磁石部材１１０を共に動かす。連結ブロック１３０は、金属やプラスチックを成形して製作し、その厚さ及び形態には制限がないが、一実施形態によれば、スクリューライン１４０がはめ込まれる貫通孔１３１が形成される程度の大きさであるものとする。
【００４１】
連結ブロック１３０は、スクリューライン１４０の個数によって、複数個の貫通孔１３１が形成される。貫通孔１３１の形態及び大きさは、スクリューライン１４０の断面の形態及び大きさに対応する。
【００４２】
連結ブロック１３０は、弾性部材１５０により磁石部材１１０と連結される。具体的に、連結ブロック１３０の一側と、連結ブロック１３０に対する磁石部材１１０の一側との間に、弾性部材１５０が連結される。ここで、弾性部材１５０は、圧縮コイルばねでありうる。弾性部材１５０は、磁石部材１１０を連結ブロック１３０により第１方向に移送させると共に、磁石部材１１０をガイドレール１２０に沿ってガイドさせる。すなわち、磁石部材１１０がガイドレール１２０の形状に沿って、連結ブロック１３０の運動方向に移動可能にする。
【００４３】
例えば、磁石部材１１０がガイドレール１２０の直線部Ｂに位置すれば、圧縮コイルばねが弛緩され、連結ブロック１３０が第１方向に移動するにつれて、磁石部材１１０をガイドレール１２０の直線部Ｂに沿って移動させる。一方、磁石部材１１０がガイドレール１２０の傾斜部Ａに位置すれば、圧縮コイルばねが圧縮され、連結ブロック１３０が第１方向に移動するにつれて、磁石部材１１０をガイドレール１２０の傾斜部Ａに沿って移動させる。すなわち、本発明の一実施形態によれば、弾性部材１５０が存在することで、ガイドレール１２０の傾斜部Ａから直線部Ｂに、または直線部Ｂから傾斜部Ａに磁石部材１１０の自然な移動が可能になる。なぜならば、弾性部材１５０が弛緩と収縮とを通じて磁石部材１１０と連結ブロック１３０との距離を調節できるので、磁石部材１１０が連結ブロック１３０により第１方向に移動する時、ガイドレール１２０を軌跡に沿って移動させるのである。本発明の一実施形態では、弾性部材１５０を圧縮コイルばねとして図示したが、その他にも円錐形ばね、長鼓形ばねなどを使用できる。
【００４４】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の一実施形態によるスパッタリング装置２００を使用したスパッタリング方法を示す図面である。
【００４５】
図４Ａ及び図４Ｂには、説明の便宜のために、ガイドレール１２０の軌跡及び前記軌跡に沿って存在する磁石部材１１０の形態が示されている。連結ブロック１３０、スクリューライン１４０、弾性部材１５０及びモータ１７０は、図面で省略している。
【００４６】
図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、基板３が準備され、基板３の下面にスパッタリングターゲット１０が配置される。また、スパッタリングターゲット１０の下面に磁石部材１１０が配置され、磁石部材１１０が第１方向に移動しつつ、スパッタリングターゲット１０に磁場を印加する。これにより、磁石部材１１０に対応する位置でプラズマ放電が起こり、スパッタリングターゲット１０からターゲット物質が発生する。このように発生したターゲット物質は基板３に蒸着されて、薄膜を形成する。
【００４７】
図４Ａを参照すれば、出発部Ｓでガイドレール１２０が傾斜部Ａを有するので、磁石部材１１０は、スパッタリングターゲット１０から距離ｄ１に存在する。したがって、スパッタリングターゲット１０に磁場Ｅ１が印加される。次いで、図示していないスクリューライン１４０が回転運動しつつ、連結ブロック１３０を第１方向に移動させ、磁石部材１１０は、ガイドレール１２０に連結されているので、ガイドレール１２０に沿って第１方向に移動する。
【００４８】
中心部Ｍでガイドレール１２０が直線部Ｂを有するので、磁石部材１１０は、スパッタリングターゲット１０から距離ｄ２に存在する。したがって、スパッタリングターゲット１０に磁場Ｅ２が印加される。次いで、図示していないスクリューライン１４０が回転運動しつつ、連結ブロック１３０を第１方向に移動させ、磁石部材１１０は、ガイドレール１２０に連結されているので、ガイドレール１２０に沿って第１方向に移動する。
【００４９】
終了部Ｅでガイドレール１２０が傾斜部Ａを有するので、磁石部材１１０は、スパッタリングターゲット１０から距離ｄ３に存在する。したがって、スパッタリングターゲット１０に磁場Ｅ３が印加される。終了部Ｅは、磁石部材１１０が第１方向の逆方向に移動する場合、ターニング部Ｔとなりうる。このように、磁石部材１１０は、第１方向を正方向及び逆方向に往復運動できる。このように印加される磁場により、スパッタリングターゲット１０からターゲット物質が発生して、基板３に金属薄膜を形成できる。
【００５０】
本発明の一実施形態によれば、ｄ１及びｄ３の長さは、ｄ２の長さより長い。したがって、磁場の大きさは、Ｅ１及びＥ３がＥ２より小さい。すなわち、スパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分で、磁場の強度が中心部に対応する部分より小さい。その理由は、磁石部材１１０がスパッタリングターゲット１０のエッジ部に対応する部分でさらに遠くなるためである。
【００５１】
これによって、本発明では、図４Ｂに示したように、スパッタリングターゲット１０のエッジ部及び中心部が均一に腐食されて、スパッタリングターゲット１０の使用効率が向上する効果がある。実験結果によれば、既存のスパッタリングターゲット１０の使用効率が約２０ないし３０％のレベルであったが、本発明の一実施形態によるスパッタリング装置２００を使用した場合、スパッタリングターゲット１０の使用効率を少なくとも４０％以上に向上させることができた。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、スパッタリングシステム関連の技術分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ スパッタリングチャンバー
３ 基板
５ ガスライン
７ ゲート
９ プレート
１０ スパッタリングターゲット
１００ 磁石部材移送装置
１１０ 磁石部材
１２０ ガイドレール
１３０ 連結ブロック
１３１ 貫通孔
１４０ スクリューライン
１５０ 弾性部材
１６０ 連結部
１７０ モータ
２００ スパッタリング装置
Ａ 傾斜部
Ｂ 直線部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が基板に対向するスパッタリングターゲットと、
前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、
前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、
前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、
前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、
を備える、スパッタリング装置。
【請求項２】
前記スクリューラインを回転させるモータをさらに備え、
前記モータにより前記スクリューラインが回転することにより、前記連結ブロックが第１方向に運動する、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、圧縮コイルばねであり、
前記磁石部材が前記直線部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが弛緩され、前記磁石部材が前記傾斜部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが圧縮される、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記磁石部材は、ベアリングを含む連結部を通じて前記ガイドレールと連結される、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記磁石部材の出発部、ターニング部または終了部のうちいずれか一つ以上に該当する、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記スパッタリングターゲットの前記他面を支持するプレートをさらに備える、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記磁石部材は、前記スパッタリングターゲットと離隔されて配置された、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、
前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、
前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、
前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、
を備える、磁石部材移送装置。
【請求項９】
前記スクリューラインを回転させるモータをさらに備え、
前記モータにより前記スクリューラインが回転することにより、前記連結ブロックが第１方向に運動する、請求項８に記載の磁石部材移送装置。
【請求項１０】
前記弾性部材は、圧縮コイルばねであり、
前記磁石部材が前記直線部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが弛緩され、前記磁石部材が前記傾斜部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが圧縮される、請求項８に記載の磁石部材移送装置。
【請求項１１】
前記磁石部材は、ベアリングを含む連結部により前記ガイドレールと連結される、請求項８に記載の磁石部材移送装置。
【請求項１２】
前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記磁石部材の出発部、ターニング部または終了部のうちいずれか一つ以上に該当する、請求項８に記載の磁石部材移送装置。
【請求項１３】
一面が基板に対向するスパッタリングターゲットと、
前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、
前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、
前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、
前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、を備えるスパッタリング装置のスパッタリング方法において、
前記基板を準備するステップと、
前記磁石部材が前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に運動しつつ、前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するステップと、
前記磁石部材に対応する前記スパッタリングターゲットから、前記磁場によりターゲット物質が発生して、前記基板に蒸着されるステップと、を含み、
前記磁場を印加するステップは、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分で、前記磁場の強度が変化することを特徴とする、スパッタリング方法。
【請求項１４】
前記ガイドレールの傾斜部により、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分で、前記磁石部材が前記スパッタリングターゲットから前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなることで、前記磁場の強度が変化する、請求項１３に記載のスパッタリング方法。
【請求項１】
一面が基板に対向するスパッタリングターゲットと、
前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、
前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、
前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、
前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、
を備える、スパッタリング装置。
【請求項２】
前記スクリューラインを回転させるモータをさらに備え、
前記モータにより前記スクリューラインが回転することにより、前記連結ブロックが第１方向に運動する、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、圧縮コイルばねであり、
前記磁石部材が前記直線部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが弛緩され、前記磁石部材が前記傾斜部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが圧縮される、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記磁石部材は、ベアリングを含む連結部を通じて前記ガイドレールと連結される、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記磁石部材の出発部、ターニング部または終了部のうちいずれか一つ以上に該当する、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記スパッタリングターゲットの前記他面を支持するプレートをさらに備える、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記磁石部材は、前記スパッタリングターゲットと離隔されて配置された、請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、
前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、
前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、
前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、
を備える、磁石部材移送装置。
【請求項９】
前記スクリューラインを回転させるモータをさらに備え、
前記モータにより前記スクリューラインが回転することにより、前記連結ブロックが第１方向に運動する、請求項８に記載の磁石部材移送装置。
【請求項１０】
前記弾性部材は、圧縮コイルばねであり、
前記磁石部材が前記直線部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが弛緩され、前記磁石部材が前記傾斜部に位置する場合には、前記圧縮コイルばねが圧縮される、請求項８に記載の磁石部材移送装置。
【請求項１１】
前記磁石部材は、ベアリングを含む連結部により前記ガイドレールと連結される、請求項８に記載の磁石部材移送装置。
【請求項１２】
前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記磁石部材の出発部、ターニング部または終了部のうちいずれか一つ以上に該当する、請求項８に記載の磁石部材移送装置。
【請求項１３】
一面が基板に対向するスパッタリングターゲットと、
前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するためのものであって、前記スパッタリングターゲットの他面に対向するように配置された磁石部材と、
前記磁石部材と連結されて、前記磁石部材を支持してガイドするガイドレールであって、前記スパッタリングターゲットの中心部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に沿って形成された直線部を備え、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分は、前記スパッタリングターゲットに対して、前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなるように形成された傾斜部を備えるガイドレールと、
前記ガイドレールに対向し、前記第１方向に沿って形成されたスクリューラインと、
前記磁石部材と弾性部材により連結されて、前記スクリューラインに沿って前記磁石部材を前記第１方向に運動させる連結ブロックと、を備えるスパッタリング装置のスパッタリング方法において、
前記基板を準備するステップと、
前記磁石部材が前記スパッタリングターゲットの前記他面に平行な第１方向に運動しつつ、前記スパッタリングターゲットに磁場を印加するステップと、
前記磁石部材に対応する前記スパッタリングターゲットから、前記磁場によりターゲット物質が発生して、前記基板に蒸着されるステップと、を含み、
前記磁場を印加するステップは、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分で、前記磁場の強度が変化することを特徴とする、スパッタリング方法。
【請求項１４】
前記ガイドレールの傾斜部により、前記スパッタリングターゲットのエッジ部に対応する部分で、前記磁石部材が前記スパッタリングターゲットから前記第１方向と垂直な第２方向に遠くなることで、前記磁場の強度が変化する、請求項１３に記載のスパッタリング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−３６５０２（Ｐ２０１２−３６５０２Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１６４９（Ｐ２０１１−１７１６４９）
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（３０８０４０３５１）三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｍｏｂｉｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｓａｎ ＃２４ Ｎｏｎｇｓｅｏ−Ｄｏｎｇ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ ４４６−７１１ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＫＯＲＥＡ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（３０８０４０３５１）三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｍｏｂｉｌｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｓａｎ ＃２４ Ｎｏｎｇｓｅｏ−Ｄｏｎｇ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ ４４６−７１１ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＫＯＲＥＡ
【Ｆターム（参考）】
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