KR102273472B1 - 물리적 기상 증착 장치 - Google Patents

Abstract

물리적 기상 증착 장치를 개시한다. 일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치는 기판의 증착 공정이 수행되는 처리 챔버; 상기 처리 챔버 내측에 배치되는 타겟; 상기 타겟을 지지하고, 상기 타겟에 자기장을 인가하며, 상기 기판에 대한 공정 과정에서 상기 타겟의 하면을 선택적으로 노출시키는 소스 모듈; 상기 처리 챔버 내에서 상기 기판을 지지하고, 상기 기판을 회전시키는 기판 홀더; 및 상기 타겟에 전압을 인가하는 전원 공급부를 포함할 수 있다.

Description

물리적 기상 증착 장치{PHYSICAL VAPOR DISPOSITION DEVICE}

아래의 실시 예는 물리적 기상 증착 장치에 관한 것이다.

기상 증착법(Vapor Deposition)은 크게 두 가지로 분류된다. 하나는 PVD(Physical Vapor Deposition)이고 다른 하나는 CVD(Chemical Vapor Deposition)로 이 둘의 차이는 증착시키려는 물질(타겟)이 증착 대상물인 기판에서 기체 상태(일반적으로 이온화된 원자 상태)로부터 고체 상 태로 변태될 때 어떤 과정을 거치느냐에 따라 결정된다.

공정상의 뚜렷한 차이점은 PVD는 진공 환경을 요구한다. PVD에 해당하는 증착법에는 스퍼터링(Sputtering), 전자빔 증착법(E-beam evaporation), 열 증착법 (Thermal evaporation), 레이저분자빔 증착법(L-MBE, Laser Molecular Beam Epitaxy), 펄스레이저 증착법(PLD, Pulsed Laser Deposition) 등이 있다. 이 방법들이 공통적으로 PVD에 묶일 수 있는 이유는 증착시키려는 물질이 기판에 증착될 때 기체 상태가 고체 상태로 바뀌는 과정이 물리적인 변화이기 때문이다.

많이 쓰이는 산화물 반도체나 GaAs(갈륨비소) 등을 증착시킬 때 PVD 방법들은 그 화합물들을 우선 소결하거나 녹여서 고체 상태의 타겟(target)으로 제조해서 열이나 전자빔으로 휘발시켜서 기판에 증착시키거나, 각각의 원 료 물질을 셀(cell, effusion cell)에 넣은 다음에 셀의 문을 열고 닫는 것으로 원료 물질을 열, 레이저, 전자 빔 등을 통해 기체상태로 날려서 보내고 날아간 원료 물질이 기판에 닿았을 때 고체 상태로 변화되어 증착된다.

이때 일단 기판에 붙은 물질의 화학적 조성은 기판에 도착한 기체상태의 물질의 조성과 동일하다. PVD는 증착시키려는 물질을 기체 상태로 만들어서 날려보내는 것이므로 진공을 요구하는데, 이는 중간에 다른 기체 분자 들과 부딪혀서 기판에 닿지 못하거나 중간에 열을 잃어버려서 고체로 변해버리는 문제를 막기 위함이다.

일 실시 예에 따른 목적은 기판의 증착 공정 과정에서 플라즈마에 대한 타겟 면의 노출 정도를 조절하여 효율적인 기판 증착 공정을 수행하는 물리적 기상 증착 장치를 제공하는 것이다

일 실시 예에 따른 목적은 기판 증착 과정에서 타겟 면 전체가 고르게 침식되도록 타겟의 침식 부위를 조절할 수 있는 물리적 기상 증착 장치를 제공하는 것이다.

일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치는, 기판의 증착 공정이 수행되는 처리 챔버; 상기 처리 챔버 내측에 배치되는 타겟; 상기 타겟을 지지하고, 상기 타겟에 자기장을 인가하며, 상기 기판에 대한 공정 과정에서 상기 타겟의 하면을 선택적으로 노출시키는 소스 모듈; 상기 처리 챔버 내에서 상기 기판을 지지하고, 상기 기판을 회전시키는 기판 홀더; 및 상기 기판에 전압을 인가하는 전원 공급부를 포함할 수 있다.

상기 소스 모듈은 상기 타겟의 상면에 접촉되고, 상기 타겟을 파지하는 백킹 플레이트; 상기 백킹 플레이트에 연결되고, 상기 처리 챔버에 고정되는 고정 플레이트; 상기 백킹 플레이트 및 고정 플레이트 사이에 배치되고, 상기 타겟에 자기장을 인가하는 마그네틱부; 및 상기 타겟의 하면을 커버하도록 상기 처리 챔버에 배치되고, 상기 타겟의 하면이 상기 기판을 향해 노출되도록 회전 작동하는 타겟 커버를 포함할 수 있다.

상기 소스 모듈은 상기 처리 챔버의 상면을 관통하여 상기 타겟 커버에 연결되고, 상기 타겟 면에 수직한 축을 중심으로 회전하는 회전 실린더를 더 포함하고, 타겟 면을 바라본 상태를 기준으로, 상기 회전 실린더의 회전에 따라 상기 타겟 커버 및 타겟 면의 중첩(Overlap)정도가 조절될 수 있다.

상기 물리적 기상 증착 장치는 상기 소스 모듈의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 기판의 증착상태가 목표 프로파일(profile)에 도달하도록 상기 회전 실린더의 작동을 제어하여 상기 타겟의 침식(erosion)을 조절할 수 있다.

상기 백킹 플레이트는 타겟 면에 수직한 중심 축을 중심으로 회전 가능하고, 상기 마그네틱부는 상기 백킹 플레이트의 회전에 따라 타겟 면에 대해 회전할 수 있다.

상기 소스 모듈은 상기 백킹 플레이트 및 고정 플레이트 사이로 유체를 유동시켜, 상기 타겟의 온도를 조절하기 위한 냉각 라인을 더 포함할 수 있다.

상기 소스 모듈은 복수개가 구비되고, 상기 복수의 소스 모듈은 상기 챔버 내에 위치한 기판의 중심을 기준으로, 원주 방향을 따라 배치될 수 있다.

상기 기판 홀더는 상기 챔버 내에 위치한 상기 기판의 하면을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 지지부를 기판 면에 수직한 축을 중심으로 회전시키는 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트의 높이를 조절하는 높이 조절부; 및 상기 기판의 엣지(edge)를 지지하는 복수의 지지핀을 포함할 수 있다.

상기 기판 홀더는 상기 기판이 챔버에 삽입되는 과정에서 상기 복수의 지지핀을 통해 기판을 지지하고, 상기 기판의 삽입이 완료된 상태에서, 상기 높이 조절부의 작동을 통해 상기 기판 지지부가 상기 기판의 하면을 지지하도록 작동할 수 있다.

상기 물리적 기상 증착 장치는 상기 기판 홀더의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 기판의 증착상태가 목표 프로파일에 도달하도록 상기 챔버 상의 기판의 위치 및 기판의 회전속도를 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치는, 기판의 증착 공정 과정에서 플라즈마에 대한 타겟 면의 노출 정도를 조절하여 효율적인 기판 증착 공정을 수행할 수 있다.

일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치는, 기판 증착 과정에서 타겟 면 전체가 고르게 침식되도록 타겟의 침식 부위를 조절할 수 있다.

일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 소스 모듈의 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 소스 모듈의 단면도이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치의 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치의 분해 사시도이며, 도 3은 일 실시 예에 따른 소스 모듈의 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 소스 모듈의 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치(1)는 기판(W)의 표면에 박막을 형성하는데 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치(1)는 스퍼터링 기법(sputtering)을 통해 기판(W)의 표면에 박막을 증착시킬 수 있다. 구체적으로, 물리적 기상 증착 장치(1)는 박막의 소스 물질을 포함하는 타겟(T)으로부터 원자를 분출하여 대상 기판(W)의 표면에 증착함으로써, 박막을 형성할 수 있다.

물리적 기상 증착 장치(1)를 통해 박막이 형성되는 기판(W)은 반도체의 베이스가 되는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 일 수 있다. 또한, 기판(W)은 액정표시장치(liquid crystal display, LCD)나 플라즈마 표시 장치(Plasma display panel, PDP)와 같은 평판 디스플레이(flat panel display, FPD) 장치용 유리 기판(W)일 수 있다. 다만, 기판(W)의 종류가 상술한 용도에 따른 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 기판(W)이 원반 형태를 가지는 것으로 도시하였으나, 기판(W)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 기판(W)이 원반형태를 가지는 경우를 예시하여 설명하도록 한다.

일 실시 예에 따른 물리적 기상 증착 장치(1)는, 처리 챔버(10), 타겟(T), 기판 홀더(12), 소스 모듈(11), 전원 공급부(13) 및 제어부(14)를 포함할 수 있다.

처리 챔버(10)는 기판(W)의 증착 공정이 수행되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 처리 챔버(10)는 기판(W) 및, 기판(W) 상에 스퍼터링 된 박막 층을 형성하기 위한 타겟(T)을 수용할 수 있다. 처리 챔버(10)는 처리 공간 내에 처리 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(15)와 연결될 수 있다. 가스 공급부가 공급하는 처리 가스는 예를 들어, 네온, 아르곤, 크립톤과 같은 불활성 기체나, 질화막을 형성하기 위한 질소 또는 산화막을 형성하기 위한 산소와 같은 반응성 가스를 포함할 수 있다. 한편, 처리 챔버(10)는 스퍼터링 과정에서 챔버 내의 오염물질을 제거되도록 처리 공간을 진공상태로 형성하는 배기부(미도시)를 포함할 수 있다. 한편, 처리 챔버(10)에는 처리 공간으로부터의 기판(W)의 인입 또는 인출이 가능하도록 측면에 형성되고 개폐 가능한 기판(W) 출입구가 형성될 수 있다.

타겟(T)은 기판(W)의 표면에 증착하고자 하는 소스 물질을 포함할 수 있다. 타겟(T)은 원반형태로 제공될 수 있으며, 기판(W)의 증착과정에서 표면의 침식을 통해 소모될 수 있다. 타겟(T)은 처리 챔버(10)의 내측, 예를 들어, 처리 공간의 상부에 배치될 수 있다. 타겟(T)이 포함하는 소스 물질은 증착 과정에서 기판(W) 표면에 증착되기 때문에, 타겟(T)의 침식이 발생하는 타겟(T)면과 증착이 일어나는 기판(W)의 증착면이 서로를 바라보도록 기판(W) 및 타겟(T)이 처리 챔버(10) 내에 배치될 수 있다.

기판 홀더(12)는 처리 챔버(10) 내부에 구비되고, 처리 공간으로 삽입된 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 홀더(12)는 처리 공간 내에서의 기판(W)의 위치를 정렬하는 동시에, 처리 공정 과정에서 기판(W)의 효율적인 박막 형성을 위해 기판(W)을 회전시키거나 타겟(T)에 대한 기판(W)의 위치를 조절할 수 있다. 기판 홀더(12)는 기판 지지부(121), 회전 샤프트(122), 높이 조절부(123) 및 지지핀(124)을 포함할 수 있다.

기판 지지부(121)는 챔버 내로 삽입된 기판(W)의 하면을 지지할 수 있다. 다시 말해, 기판(W)은 처리 공간 내의 정렬된 위치에서 기판 지지부(121)에 안착될 수 있다. 기판 지지부(121)는 회전 샤프트(122)에 의해 회전할 수 있다. 회전 샤프트(122)는 모터와 연결되고, 기판 지지부(121)를 기판(W) 면에 수직한 축을 중심으로 회전시킬 수 있다. 따라서, 기판 지지부(121)에 안착된 기판(W)은 회전 샤프트(122)의 회전 동작에 따라 처리 공간 내에서 회전할 수 있다. 기판 지지부(121)는 기판(W) 면보다 작은 상부 면적을 가질 수 있다.

높이 조절부(123)는 처리 공간 내에서의 기판 지지부(121)의 높이를 조절할 수 있다. 예를 들어, 높이 조절부(123)는 회전 샤프트(122)에 피스톤 형태로 연결되고, 피스톤 동작을 통해 회전 샤프트(122)를 길이 방향을 따라 이동시킬 수 있다. 높이 조절부(123)의 작동에 따라 기판 지지부(121)의 높이가 조절되기 때문에, 처리 공간 내에서의 기판(W)의 높이가 조절될 수 있다. 처리 공간 내에서의 타겟(T)의 위치는 고정되어 있기 때문에, 기판(W)의 높이가 조절됨에 따라 기판(W) 및 타겟(T) 사이의 평균 입자 이동거리(MFP, Mean Free Path)가 조절될 수 있다.

지지핀(124)은 기판(W) 하면의 엣지(edge)를 지지할 수 있다. 지지핀(124)은 복수개로 구비되고, 기판 지지부(121)의 둘레 방향을 따라 배치될 수 있다. 기판 지지부(121)가 기판(W) 면보다 작은 면적을 가지는 경우, 지지핀(124)은 기판 지지부(121) 지지하지 못하는 기판(W)의 엣지 영역을 지지할 수 있다.

지지핀(124)은 처리 챔버(10)에 대한 기판(W)의 인입 또는 인출과정에서 기판(W)을 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기판(W)이 처리 공간에 삽입되는 과정에서, 기판(W)은 기판 이송 로봇(R)(미도시)를 통해 처리 챔버(10) 내부로 삽입될 수 있다. 이 경우, 기판(W)은 복수의 지지핀(124)에 의해 지지되고, 기판 지지부(121)는 높이 조절부(123)의 작동에 따라 기판(W)으로부터 이격되도록 하강 작동할 수 있다. 기판(W)의 인입과정에서 기판 지지부(121)가 하측으로 하강하기 때문에, 기판 이송 로봇(R)이 기판 지지부(121)와 충돌하는 문제가 해결될 수 있다. 이후, 처리 공간에 대한 기판(W)의 삽입이 완료되어 기판 이송 로봇(R)이 처리 챔버(10) 외부로 이동하면, 기판 지지부(121)는 기판(W)의 하면을 지지하도록 상승 작동할 수 있다.

소스 모듈(11)은 처리 챔버(10)에 연결되고, 타겟(T)을 지지할 수 있다. 소스 모듈(11)은 처리 챔버(10)의 상부를 관통하여 연결될 수 있다. 따라서, 소스 모듈(11)의 상측은 처리 챔버(10)의 외부에 위치하고, 하측은 처리 챔버(10)의 내부에 위치할 수 있다. 이 경우, 소스 모듈(11)의 하측에는 타겟(T)이 연결될 수 있다. 소스 모듈(11)은 타겟(T)에 자기장을 인가함으로써, 기판(W)에 대한 스퍼터링 공정을 수행할 수 있다. 소스 모듈(11)은 기판(W)에 대한 증착 공정 과정에서, 타겟(T)면을 선택적으로 노출시킴으로써 기판(W)에 대한 박막 증착 상태를 조절할 수 있다. 소스 모듈(11)은 백킹 플레이트(111), 고정 플레이트(112), 연결 부재(117), 마그네틱부(116), 냉각 라인(113), 타겟 커버(114) 및 회전 실린더(115)를 포함할 수 있다.

백킹 플레이트(111)는 타겟(T)을 파지할 수 있다. 백킹 플레이트(111)는 타겟(T)의 상면, 즉, 타겟(T) 면의 반대면에 접촉할 수 있다. 백킹 플레이트(111)는 처리 챔버(10)의 내측에 위치할 수 있다. 백킹 플레이트(111)에 의해 타겟(T)은 처리 공간 내에 매달린 상태로 배치될 수 있다. 백킹 플레이트(111)는 타겟(T) 면에 수직한 중심 축을 중심으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 백킹 플레이트(111)는 후술하는 고정 플레이트(112)에 대해 회전 가능하게 연결될 수 있다. 백킹 플레이트(111)는 타겟(T)을 파지하고 있기 때문에, 타겟(T)은 백킹 플레이트(111)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있다. 이러한 회전 작동에 따라, 기판(W)에 대한 타겟(T)의 노출 부위가 조절될 수 있다.

고정 플레이트(112)는 처리 챔버(10)에 고정될 수 있다. 고정 플레이트(112)는 처리 챔버(10)의 외측 상단에 고정될 수 있다. 고정 플레이트(112) 및 백킹 플레이트(111)는 연결 부재(117)에 의해 연결될 수 있다. 연결 부재(117)는 고정 플레이트(112)의 하측에 연결되고, 처리 공간 내부를 향해 연장되어 백킹 플레이트(111)와 연결될 수 있다.

마그네틱부(116)는 타겟(T)에 자기장을 인가할 수 있다. 마그네틱부(116)는 백킹 플레이트(111) 및 고정 플레이트(112) 사이에 배치될 수 있다. 마그네틱부(116)는 타겟(T) 주위에 인접한 자기장을 생성함으로써, 스퍼터링된 입자를 기판(W) 방향으로 방출시킬 수 있다.

냉각 라인(113)은 타겟(T)의 온도를 조절할 수 있다. 냉각 라인(113)은 백킹 플레이트(111) 및 고정 플레이트(112) 사이의 공간, 예를 들어, 마그네틱부(116)가 위치한 공간으로 냉각 유체를 유동시켜 공정 과정에서 타겟(T)의 온도를 조절할 수 있다. 냉각 라인(113)이 공급하는 유체는 연결 부재(117)의 내부 공간으로 공급될 수 있는데, 이 경우, 냉각 라인(113)은 백킹 플레이트(111) 및 고정 플레이트(112) 사이의 공간으로 유체를 공급하는 유체 공급관 및, 유체를 배출하는 유체 배출관을 포함할 수 있다.

타겟 커버(114)는 타겟(T)의 하면, 즉, 타겟(T)면이 기판(W)을 향해 노출되는 정도를 선택적으로 조절함으로써, 기판(W)의 박막 증착 상태를 조절할 수 있다. 타겟 커버(114)는 타겟(T)의 하측에 배치되고, 회전 작동에 따라 타겟(T)의 커버 정도를 조절할 수 있다. 타겟 커버(114)는 회전 실린더(115)를 통해 고정 플레이트(112)에 연결될 수 있다. 회전 실린더(115)는 처리 챔버(10)의 상면을 관통하여 타겟 커버(114) 및 고정 플레이트(112)를 연결할 수 있다. 회전 실린더(115)는 길이 방향에 나란한 축을 중심으로 회전 작동할 수 있다. 회전 실린더(115)의 작동에 따라 타겟 커버(114)는 회전 실린더(115)의 축을 중심으로 회전할 수 있는데, 타겟(T) 면을 바라본 상태에서, 회전 실린더(115)의 작동에 따라 타겟 커버(114) 및 타겟(T) 면의 중첩정도가 조절될 수 있다.

이와 같은 구조에 의하면, 타겟 커버(114)의 작동에 따라 기판(W)에 대한 타겟(T)의 노출 정도가 달라지게 되므로, 타겟(T)의 각 부위의 침식(erosion)이 조절될 수 있다. 특히, 기판(W)에 대한 타겟(T)의 침식 부위를 조절할 수 있기 때문에, 기판(W)의 증착 상태를 목표 프로파일에 맞추어 조절할 수 있다.

또한, 타겟 커버(114)는 타겟(T)에서 침식이 많이 발생한 국부적 부위는 커버하는 동시에, 상대적으로 침식이 적게 발생한 부위는 노출시킴으로써 타겟(T)의 일부 부위에만 침식이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 소스 모듈(11)은 하나의 물리적 기상 증착 장치(1)에 복수개가 구비될 수도 있다. 예를 들어, 소스 모듈(11)은 도 2와 같이, 기판(W)의 중심을 기준으로 원주 방향을 따라 복수개가 배치될 수 있다. 이 경우, 복수의 소스 모듈(11)은 기판(W)에 대한 타겟(T)의 노출 정도를 각각 제어함으로써, 기판(W)의 부위별 증착 상태를 조절할 수 있다. 또한, 복수의 소스 모듈(11)에 서로 다른 타겟(T)이 구비되는 경우, 물리적 기상 증착 장치(1)는 복수의 소스 모듈(11)의 개별적 작동을 통해, 원하는 종류의 소스 물질을 기판(W)의 표면에 증착시킬 수 있다.

전원 공급부(13)는 처리 공간 내에 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(13)는 타겟(T)에 일정한 전압의 직류 전원을 공급함으로써, 플라즈마 상태의 처리 기체를 타겟(T)에 충돌시킬 수 있다.

제어부(14)는 소스 모듈(11) 및 기판 홀더(12)의 작동을 제어할 수 있다. 제어부(14)는 기판(W)의 증착 상태가 목표 프로파일에 도달하도록 소스 모듈(11) 또는 기판 홀더(12)의 작동을 실시간으로 제어할 수 있다. 제어부(14)는 예를 들어, 회전 실린더(115)의 회전 작동을 제어함으로써 타겟(T)의 침식(erosion)을 조절하거나, 기판 홀더(12)를 제어함으로써 처리 챔버(10) 내부의 기판(W)의 위치나 기판(W)의 회전속도를 조절할 수 있다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

1: 물리적 기상 증착 장치
10: 챔버
11: 소스 모듈
12: 기판 홀더

Claims (10)

1. 내부에 기판의 증착 공정이 수행되는 처리 공간이 형성된 처리 챔버;
   처리 공간 내에 처리 가스를 공급하기 위한 가스 공급부;
   복수개가 배치되고, 상기 처리 챔버의 상측에 배치되고, 일부가 상기 처리 챔버 외부로 노출되고 나머지가 상기 처리 공간 내부에 배치되는 소스 모듈;
   상기 소스 모듈의 하측에 배치되고, 상기 처리 챔버 내에서 기판을 지지하며, 상기 기판을 상하 방향으로 이동시키고, 상기 기판을 회전시키는 기판 홀더;
   상기 소스 모듈에 배치되는 타겟;
   상기 타겟에 전압을 인가하는 전원 공급부;
   상기 각 소스 모듈 및 기판 홀더의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 복수의 소스 모듈은 상기 챔버 내에 위치한 기판의 중심을 기준으로, 원주 방향을 따라 배치되며,
   상기 각 소스 모듈은,
   상기 처리 챔버에 고정되는 고정 플레이트;
   상기 고정 플레이트와 이격되어 하측에 배치되는 백킹 플레이트;
   상기 고정 플레이트 및 백킹 플레이트를 연결하는 연결부재;
   상기 고정 플레이트 및 백킹 플레이트 사이에 배치되고, 상기 타겟에 자기장을 인가하는 마그네틱부;
   상기 처리 공간에 배치되고, 상기 타겟의 하측에 배치되며, 상기 타겟의 하면 전체를 커버할 수 있는 1개로 구성되고, 회전되어 상기 타겟 하면의 노출을 조절하는 타겟 커버;
   상기 고정 플레이트 및 타겟 커버를 연결하는 회전 실린더;
   상기 백킹 플레이트 및 고정 플레이트 사이의 공간으로 냉각 유체를 공급하는 냉각 라인;을 포함하고,
   상기 백킹 플레이트는 상기 타겟을 파지하고, 상기 타겟(T) 면에 수직한 중심 축을 중심으로 상기 파지된 타겟과 함께 상기 고정플레이트에 대해 회전되며,
   상기 기판 홀더는,
   상기 타겟의 하부에 배치되고, 상기 챔버 내에 위치한 상기 기판의 하면을 지지하는 기판 지지부;
   상기 기판 지지부를 기판 면에 수직한 축을 중심으로 회전시키는 회전 샤프트;
   상기 회전샤프트를 수직 방향으로 이동시켜 상기 기판 지지부의 높이를 조절하는 높이 조절부; 및
   상기 높이 조절부에 배치되고, 상기 기판의 엣지(edge)를 지지하는 복수의 지지핀;을 포함하고,
   상기 복수개의 지지핀은 상기 기판 지지부의 반경 방향 외측에 배치되며, 상기 기판 지지부의 둘레 방향을 따라 배치되고,
   상기 높이 조절부는 상기 처리 챔버 내부에 고정되게 배치되고,
   상기 복수개의 지지핀은 상기 높이 조절부 상측에 고정되어 상기 높이 조절부의 상측으로 돌출되며,
   상기 기판 지지부는 상기 복수개의 지지핀들 사이에 배치되고, 상기 높이 조절부에 의해 상기 복수개의 지지핀들 사이에서 상하 방향으로 이동되고,
   상기 기판 홀더는,
   상기 기판이 챔버에 삽입되는 과정에서 상기 복수의 지지핀을 통해 기판을 지지하고, 상기 기판의 삽입이 완료된 상태에서, 상기 높이 조절부의 작동을 통해 상기 기판 지지부가 상승하여 상기 기판의 하면을 지지하고, 상기 지지핀 및 기판을 이격시키며,
   복수개의 상기 타겟 커버들은 상기 처리 챔버 내에 위치한 기판의 중심을 기준으로, 원주 방향을 따라 배치되며,
   상기 연결 부재는 상기 마그네틱부의 외측을 감싸게 형성되어 상기 냉각 유체가 공급되는 공간을 형성하고,
   상기 백킹 플레이트의 저면에 상기 타겟이 배치되어 상기 타겟의 상면에 상기 백킹 플레이트가 접촉되며,
   상기 회전 실린더는 상기 고정 플레이트를 관통하여 상기 처리 챔버의 외부로 노출되고,
   상기 냉각 라인은 상기 고정 플레이트를 관통하게 배치되며,
   상기 각 소스 모듈에 배치되는 각각의 상기 타겟 커버는, 상기 각 타겟과 대향된 상태에서 상기 각 회전 실린더를 중심으로 회전되고,
   상기 소스 모듈은, 타겟 면을 바라본 상태를 기준으로, 상기 회전 실린더의 회전에 따라 상기 타겟 커버 및 타겟 면의 중첩(Overlap)정도가 조절되며,
   상기 소스 모듈의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 기판의 증착상태가 목표 프로파일(profile)에 도달하도록 상기 회전 실린더의 작동을 제어하여 상기 타겟의 침식(erosion)을 조절하고,
   상기 냉각 라인은 유체 공급관 및 유체 배출관을 포함하고, 상기 냉각 라인은 상기 마그네틱부에 유체를 공급하며,
   상기 제어부는, 상기 기판의 증착상태가 목표 프로파일에 도달하도록, 상기 회전 실린더의 회전 작동을 제어함으로써 타겟(T)의 침식을 조절하거나, 상기 기판 홀더를 제어함으로써 상기 처리 챔버 내부의 기판(W)의 위치나 기판(W)의 회전속도를 제어하는 물리적 기상 증착 장치.
   
   
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