KR102739682B1 - Anode bar and sputtering device having the same - Google Patents
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Abstract
애노드 바 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치가 개시된다. 본 발명의 애노드 바는, 기판 전면에 막을 형성하는 스퍼터링 장치에 구비되어 타겟과 사이에 전기장을 형성하고, 중심축 방향으로 긴 애노드 바로서, 내부에 냉각수가 흐르는 중공유로를 형성하고, 중심축 방향 양단이 개방된 제1 중공관; 제1 중공관의 외면을 둘러싸는 주변유로를 형성하고, 중심축 방향 양단이 개방된 제2 중공관; 및 제2 중공관의 일측 개구를 막고, 중공유로와 주변유로를 연결하는 연결유로를 형성하는 마개를 포함하고, 냉각수는 연결유로에서 흐름 방향이 전환되어 중공유로와 주변유로에서 서로 반대쪽으로 흐르는 것을 특징으로 한다. An anode bar and a sputtering device including the same are disclosed. The anode bar of the present invention is provided in a sputtering device for forming a film on the entire surface of a substrate, forms an electric field between the anode bar and a target, and is an anode bar long in the direction of a central axis, and includes: a first hollow tube forming a hollow passage through which cooling water flows inside, and having both ends in the direction of the central axis open; a second hollow tube forming a peripheral passage surrounding an outer surface of the first hollow tube and having both ends in the direction of the central axis open; and a plug that blocks one opening of the second hollow tube and forms a connecting passage connecting the hollow passage and the peripheral passage, and the cooling water is characterized in that the flow direction is changed in the connecting passage and flows in opposite directions in the hollow passage and the peripheral passage.
Description
본 발명은 애노드 바 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 타겟과 사이에 전기장을 형성하도록 이루어지는 애노드 바 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an anode bar and a sputtering device including the same, and more particularly, to an anode bar configured to form an electric field between the anode bar and a target and a sputtering device including the same.
스퍼터링(Sputtering)은 집적회로 생산라인 공정에서 많이 쓰이는 진공 증착법의 일종으로 비교적 낮은 진공도에서 플라즈마를 이온화된 아르곤 등의 가스를 가속하여 타겟에 충돌시키고, 원자를 분출시켜 웨이퍼나 유리 같은 기판상에 막을 만드는 방법을 뜻하며, 다양한 스퍼터링 기법이 개발되어 있다. Sputtering is a type of vacuum deposition method widely used in integrated circuit production line processes. It involves accelerating ionized gas such as argon and plasma in a relatively low vacuum, colliding it with a target, and ejecting atoms to create a film on a substrate such as a wafer or glass. Various sputtering techniques have been developed.
마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)은 타겟 뒷면에 영구자석 또는 전자석을 설치하여 전기장으로부터 방출되는 전자를 타겟 바깥으로 형성되는 자기장 내에 국부적으로 모아 아르곤 등 가스와 충돌을 촉진시킴으로써 스퍼터링율을 높일 수 있다. Magnetron sputtering can increase the sputtering rate by installing a permanent magnet or electromagnet on the back of the target to locally collect electrons emitted from an electric field within a magnetic field formed outside the target and promote collisions with gases such as argon.
이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제2025917호(이하 '선행문헌')는 증착 소스, 진공 증착 장치, 및 그 동작 방법들을 개시하고 있다. 선행문헌의 증착 소스는 증착될 타겟 재료를 제공하기 위한 캐소드; 적어도 캐소드의 제1 부분과 대면하는 제1 애노드 세그먼트, 및 캐소드의 제2 부분과 대면하는 제2 애노드 세그먼트를 갖는 적어도 하나의 애노드 조립체; 및 커넥터 조립체를 포함한다. In this regard, Korean Patent Publication No. 2025917 (hereinafter referred to as “prior document”) discloses a deposition source, a vacuum deposition apparatus, and an operating method thereof. The deposition source of the prior document includes a cathode for providing a target material to be deposited; at least one anode assembly having a first anode segment facing at least a first portion of the cathode, and a second anode segment facing a second portion of the cathode; and a connector assembly.
애노드 조립체는 캐소드의 옆쪽에 위치한다. 애노드 조립체와 캐소드 사이에 위치된 가스에 전기장이 인가되고, 아르곤 등의 가스가 이온화한다. 이온화된 가스 입자는 음극으로 대전된 타겟에 충돌하고, 타겟의 원자가 튀어나와 기판 전면에 막을 형성한다. 이때 타겟 원자의 일부는 애노드 조립체의 표면에도 부착된다. The anode assembly is located on the side of the cathode. An electric field is applied to the gas located between the anode assembly and the cathode, and the gas, such as argon, is ionized. The ionized gas particles collide with the negatively charged target, and the atoms of the target are ejected to form a film on the entire surface of the substrate. At this time, some of the target atoms are also attached to the surface of the anode assembly.
그러나 선행문헌의 진공 증착 장치는 애노드 조립체의 표면에 부착된 물질이 쉽게 이탈하여 이에 의한 방전이 발생하는 문제가 있다. 이는 기판 전면에 부착된 막 두께를 불균일하게 하는 요소로 작용한다. However, the vacuum deposition device of the prior art has a problem in that the material attached to the surface of the anode assembly is easily detached, causing discharge. This acts as a factor that makes the thickness of the film attached to the entire surface of the substrate uneven.
도 1은 종래 애노드 바(50)의 종단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 애노드 바(50)는 제1 중공바(51)와 제2 중공바(52)를 포함한다. 제1 중공바(51)는 길이방향으로 냉각수가 흐르는 제1 유로(51a)를 형성한다. 제1 중공바(51)는 제2 중공바(52) 내에 위치한다. 제2 중공바(52)는 제1 중공바(51)의 둘레에서 길이방향으로 냉각수가 흐르는 제2 유로(52a)를 형성한다. Fig. 1 is a cross-sectional view of a conventional anode bar (50). As shown in Fig. 1, the conventional anode bar (50) includes a first hollow bar (51) and a second hollow bar (52). The first hollow bar (51) forms a first flow path (51a) through which cooling water flows in the longitudinal direction. The first hollow bar (51) is located within the second hollow bar (52). The second hollow bar (52) forms a second flow path (52a) through which cooling water flows in the longitudinal direction around the first hollow bar (51).
냉각수는 제1 중공바(51)의 일단에서 유입된다. 제1 중공바(51)의 타단은 막힌다. 제1 중공바(51)의 타단부에는 복수의 통과홀(51b)이 형성된다. 따라서 냉각수는 제1 중공바(51)의 일단에서 타단측으로 흐르다가 통과홀(51b)들을 통해 제2 중공바(52)의 타단부로 유입된다. 그리고 냉각수는 제2 중공바(52)의 일단측으로 흘러 일단에서 배출된다. Cooling water flows into one end of the first hollow bar (51). The other end of the first hollow bar (51) is blocked. A plurality of through holes (51b) are formed in the other end of the first hollow bar (51). Accordingly, the cooling water flows from one end of the first hollow bar (51) to the other end and flows into the other end of the second hollow bar (52) through the through holes (51b). Then, the cooling water flows into one end of the second hollow bar (52) and is discharged from one end.
그러나 종래 애노드 바(50)는 제1 중공바(51)의 타단이 막힘에 따라, 냉각수가 제1 중공바(51)의 타단부에서 와류현상이 발생하게 된다. 와류현상에 의해 냉각수는 제1 중공바(51)에서 제2 중공바(52)로 자연스럽게 순환하지 못하고 흐름이 지체된다. 따라서 종래 애노드 바(50)는 내부에서 냉각수의 순환이 원활하지 못하여 냉각효과가 저하되는 문제가 있다. However, since the other end of the first hollow bar (51) is blocked in the conventional anode bar (50), a vortex phenomenon occurs in the coolant at the other end of the first hollow bar (51). Due to the vortex phenomenon, the coolant cannot naturally circulate from the first hollow bar (51) to the second hollow bar (52), and the flow is delayed. Therefore, the conventional anode bar (50) has a problem in that the cooling effect is reduced because the coolant does not circulate smoothly inside.
본 발명의 목적은, 냉각수의 흐름이 지체되지 않고 원활하게 순환하여 냉각효과가 최대화되고, 표면에 부착된 막 물질의 이탈과 이에 따른 방전현상이 방지되어 기판 전면의 막이 균일한 두께를 형성하도록 이루어지는 애노드 바 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide an anode bar and a sputtering device including the same, which allows the flow of cooling water to circulate smoothly without delay to maximize the cooling effect, and prevent detachment of a film material attached to the surface and the resulting discharge phenomenon, thereby forming a film with a uniform thickness on the entire surface of a substrate.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판 전면에 막을 형성하는 스퍼터링 장치에 구비되어 타겟과 사이에 전기장을 형성하고, 중심축 방향으로 긴 애노드 바로서, 내부에 냉각수가 흐르는 중공유로를 형성하고, 상기 중심축 방향 양단이 개방된 제1 중공관; 상기 제1 중공관의 외면을 둘러싸는 주변유로를 형성하고, 상기 중심축 방향 양단이 개방된 제2 중공관; 및 상기 제2 중공관의 일측 개구를 막고, 상기 중공유로와 상기 주변유로를 연결하는 연결유로를 형성하는 마개를 포함하고, 냉각수는 상기 연결유로에서 흐름 방향이 전환되어 상기 중공유로와 상기 주변유로에서 서로 반대쪽으로 흐르는 것을 특징으로 하는 애노드 바에 의하여 달성된다.The above object is achieved by, according to the present invention, by an anode bar which is provided in a sputtering device for forming a film on the entire surface of a substrate, forms an electric field between the target and the anode bar, is long in the direction of the central axis, forms a hollow channel through which cooling water flows inside, and is open at both ends in the direction of the central axis; a second hollow tube forms a peripheral channel surrounding an outer surface of the first hollow tube and is open at both ends in the direction of the central axis; and a plug which blocks one opening of the second hollow tube and forms a connecting channel connecting the hollow channel and the peripheral channel, and is characterized in that the cooling water has its flow direction changed in the connecting channel and flows in opposite directions in the hollow channel and the peripheral channel.
상기 마개는, 상기 제2 중공관의 일측 개구 둘레를 따라 결합되는 막음부; 상기 제1 중공관의 일측 개구에 삽입되는 삽입관부; 및 상기 삽입관부와 상기 막음부를 연결하고, 상기 연결유로와 상기 주변유로를 연결하는 연결홀을 형성하는 연결부를 포함하도록 이루어질 수 있다.The above plug may be configured to include a blocking portion coupled along the circumference of one side opening of the second hollow tube; an insertion tube portion inserted into one side opening of the first hollow tube; and a connecting portion connecting the insertion tube portion and the blocking portion and forming a connecting hole connecting the connecting channel and the peripheral channel.
상기 연결홀은 복수로 구비되어 상기 중심축을 중심으로 회전대칭(rotational symmetry)을 이룰 수 있다.The above connecting holes are provided in multiple numbers to achieve rotational symmetry around the central axis.
상기 제2 중공관의 타측 개구 둘레를 따라 결합되고, 상기 중공유로에 연결되는 도입유로, 및 상기 주변유로에 연결되는 배출유로를 형성하는 연결관을 포함하도록 이루어질 수 있다.It may be configured to include a connecting pipe that is coupled along the circumference of the other side opening of the second hollow tube and forms an introduction path connected to the hollow path, and an exhaust path connected to the peripheral path.
상기 연결관은 상기 제1 중공관의 타측 개구에 삽입되는 삽입관부를 포함하도록 이루어질 수 있다.The above connecting tube may be configured to include an insertion tube portion inserted into the other opening of the first hollow tube.
상기 배출유로는 복수로 구비되어 상기 중심축을 중심으로 회전대칭(rotational symmetry)을 이룰 수 있다.The above discharge paths may be provided in multiple numbers to achieve rotational symmetry around the central axis.
상기 제2 중공관은, 상기 기판 전면이 마주하는 영역에 위치하는 내영역부; 및 상기 내영역부를 기준으로 상기 마개와 반대쪽에 구비되는 외영역부를 포함하고, 상기 내영역부의 외면에 다수의 돌기가 형성되도록 이루어질 수 있다.The second hollow tube may include an inner region located in an area facing the front surface of the substrate; and an outer region provided on the opposite side of the plug with respect to the inner region, and may be formed such that a number of protrusions are formed on the outer surface of the inner region.
상기 제2 중공관은, 상기 기판 전면이 마주하는 영역에 위치하는 내영역부; 및 상기 내영역부를 기준으로 상기 마개와 반대쪽에 구비되는 외영역부를 포함하고, 상기 내영역부의 외면은 상기 중심축을 중심으로 회전대칭(rotational symmetry)인 다각형 면을 형성하도록 이루어질 수 있다.The second hollow tube may include an inner region located in an area facing the front surface of the substrate; and an outer region provided on the opposite side of the plug based on the inner region, and an outer surface of the inner region may be formed to form a polygonal surface having rotational symmetry about the central axis.
상기 주변유로의 단면적은 상기 중공유로의 단면적보다 넓도록 이루어질 수 있다.The cross-sectional area of the above peripheral passage can be made wider than the cross-sectional area of the above hollow passage.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 상기 애노드 바; 및 상기 애노드 바와 사이에 전기장을 형성하는 원통형 타겟을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치에 의하여 달성된다. In addition, the above object is achieved by a sputtering device characterized in that it includes the anode bar; and a cylindrical target forming an electric field between the anode bar and the sputtering device according to the present invention.
본 발명에 의하면, 냉각수는 연결유로에서 흐름 방향이 전환되어 중공유로와 주변유로에서 서로 반대쪽으로 흐름으로써, 냉각수의 흐름이 지체되지 않고 원활하게 순환하여 냉각효과가 최대화되도록 이루어지는 애노드 바 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치를 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, an anode bar and a sputtering device including the same can be provided in which the flow direction of the coolant is changed in a connecting passage and flows in opposite directions in a hollow passage and a peripheral passage, thereby allowing the flow of the coolant to circulate smoothly without delay and maximizing the cooling effect.
또한, 내영역부의 외면에 다수의 돌기가 형성됨으로써, 표면에 부착된 막 물질의 이탈과 이에 따른 방전현상이 방지되어 기판 전면의 막이 균일한 두께를 형성하도록 이루어지는 애노드 바 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치를 제공할 수 있게 된다.In addition, by forming a number of protrusions on the outer surface of the inner region, it is possible to provide an anode bar and a sputtering device including the same, which prevents detachment of a film material attached to the surface and a discharge phenomenon resulting therefrom, thereby forming a film with a uniform thickness on the entire surface of the substrate.
도 1은 종래 애노드 바의 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 애노드 바를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 애노드 바의 분해사시도이다.
도 5는 도 4의 제2 중공관의 내영역부의 횡단면도이다.
도 6은 도 3의 애노드 바의 종단면도이다. Figure 1 is a cross-sectional view of a conventional anode bar.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing a sputtering device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view showing the anode bar of Figure 2.
Figure 4 is an exploded perspective view of the anode bar of Figure 3.
Figure 5 is a cross-sectional view of the inner area of the second hollow tube of Figure 4.
Figure 6 is a cross-sectional view of the anode bar of Figure 3.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, in describing the present invention, descriptions of functions or configurations already known will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치(1)를 개략적으로 나타내는 사시도이다. Figure 2 is a perspective view schematically showing a sputtering device (1) according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 애노드 바(10)를 나타내는 사시도이다. 도 4는 도 3의 애노드 바(10)의 분해사시도이다. Fig. 3 is a perspective view showing the anode bar (10) of Fig. 2. Fig. 4 is an exploded perspective view of the anode bar (10) of Fig. 3.
도 5는 도 4의 제2 중공관(200)의 내영역부(210)의 횡단면도이다. 도 6은 도 3의 애노드 바(10)의 종단면도이다. Fig. 5 is a cross-sectional view of the inner area (210) of the second hollow tube (200) of Fig. 4. Fig. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the anode bar (10) of Fig. 3.
본 발명의 애노드 바(10) 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치(1)는, 냉각수의 흐름이 지체되지 않고 원활하게 순환하여 냉각효과가 최대화되고, 표면에 부착된 막 물질의 이탈과 이에 따른 방전현상이 방지되어 기판(3) 전면의 막이 균일한 두께를 형성하도록 이루어진다.The anode bar (10) of the present invention and the sputtering device (1) including the same are configured so that the cooling effect is maximized by smoothly circulating the flow of cooling water without delay, and detachment of the film material attached to the surface and the resulting discharge phenomenon are prevented, so that the film on the entire surface of the substrate (3) is formed with a uniform thickness.
본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치(1)는 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 장치로 이루어질 수 있다. A sputtering device (1) according to an embodiment of the present invention may be formed of a magnetron sputtering device.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치(1)는 타겟(2), 기판(3), 진공챔버(4) 및 애노드 바(10)를 포함한다. As shown in FIG. 2, a sputtering device (1) according to an embodiment of the present invention includes a target (2), a substrate (3), a vacuum chamber (4), and an anode bar (10).
스퍼터링(Sputtering)은 집적회로 생산라인 공정에서 많이 쓰이는 진공 증착법의 일종으로 비교적 낮은 진공도에서 플라즈마를 이온화된 아르곤 등의 가스를 가속하여 타겟(2)에 충돌시키고, 원자를 분출시켜 웨이퍼나 유리 같은 기판(3)상에 막을 만드는 방법을 뜻한다. Sputtering is a type of vacuum deposition method widely used in integrated circuit production line processes. It refers to the method of accelerating ionized gas such as argon and colliding it with a target (2) at a relatively low vacuum level, and ejecting atoms to create a film on a substrate (3) such as a wafer or glass.
스퍼터링 장치(1), 및 이를 구성하는 타겟(2) 및 진공챔버(4)는 진공 증착 분야에서 널리 공지된 기술이므로 간략하게 설명하고자 한다. The sputtering device (1), the target (2) and the vacuum chamber (4) constituting the device are widely known technologies in the field of vacuum deposition, so they will be briefly described.
기판(3)은 별도의 이송장치(미도시)에 의해 진공챔버(4)의 어느 한쪽 개폐밸브(미도시)를 통해 진공챔버(4) 내로 이송되고, 막 형성 후 진공챔버(4)의 다른 한쪽 개폐밸브(미도시)를 통해 진공챔버(4) 외로 이송될 수 있다. The substrate (3) can be transferred into the vacuum chamber (4) through one opening/closing valve (not shown) of the vacuum chamber (4) by a separate transfer device (not shown), and after film formation, can be transferred out of the vacuum chamber (4) through the other opening/closing valve (not shown) of the vacuum chamber (4).
스퍼터링시 애노드 바(10)와 타겟(2)은 전원(미도시)에 연결된다. 애노드 바(10)는 양의 전기 전위에 연결되고, 타겟(2)은 음의 전기 전위에 연결된다. 애노드 바(10)와 타겟(2) 사이에 위치한 아르곤 등 가스에 전기장이 인가되어 가스가 이온화된다. During sputtering, the anode bar (10) and the target (2) are connected to a power source (not shown). The anode bar (10) is connected to a positive electric potential, and the target (2) is connected to a negative electric potential. An electric field is applied to a gas such as argon located between the anode bar (10) and the target (2), so that the gas is ionized.
타겟(2)은 기판(3)상에 증착될 재료를 포함한다. 일 예로, 타겟(2)은 알루미늄, 실리콘, 탄탈룸, 몰리브덴, 니오븀, 티타늄, 인듐, 갈륨, 아연, 주석, 은, 및 구리 중 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. The target (2) includes a material to be deposited on the substrate (3). For example, the target (2) may include one or more materials from among aluminum, silicon, tantalum, molybdenum, niobium, titanium, indium, gallium, zinc, tin, silver, and copper.
도 2에 도시된 바와 같이, 타겟(2)은 중심축(X) 방향으로 긴 원통 형태를 형성할 수 있다. 중심축(X)은 원통 형태의 중심축(X)을 의미한다. 스퍼터링시 타겟(2)은 별도의 구동장치(미도시)에 의해 중심축(X)을 중심으로 회전할 수 있다. As shown in Fig. 2, the target (2) can form a long cylindrical shape in the direction of the central axis (X). The central axis (X) means the central axis (X) of the cylindrical shape. During sputtering, the target (2) can rotate around the central axis (X) by a separate driving device (not shown).
타겟(2)은 중공 바(bar) 형태를 형성하여 내부에 마그네트론(magnetron)을 수용할 수 있다. The target (2) is formed in a hollow bar shape and can accommodate a magnetron inside.
애노드 바(10)와 타겟(2)은 기판(3) 전면으로부터 일정 간격 이격된다. 애노드 바(10)와 타겟(2)은 복수로 구비될 수 있다. 애노드 바(10)는 몰리브덴(molybdenum)을 포함한다. The anode bar (10) and the target (2) are spaced apart from the front surface of the substrate (3) by a certain distance. The anode bar (10) and the target (2) may be provided in multiple numbers. The anode bar (10) contains molybdenum.
애노드 바(10)는 중심축(X) 방향으로 긴 원통 형태를 형성한다. 중심축(X)은 원통 형태의 중심축(X)을 의미한다. 애노드 바(10)는 타겟(2)의 양쪽 측부에 위치한다. 애노드 바(10)의 중심축(X)과 타겟(2)의 중심축(X)은 나란하게 배치된다. The anode bar (10) forms a long cylindrical shape in the direction of the central axis (X). The central axis (X) means the central axis (X) of the cylindrical shape. The anode bar (10) is located on both sides of the target (2). The central axis (X) of the anode bar (10) and the central axis (X) of the target (2) are arranged parallel.
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 애노드 바(10)는 제1 중공관(100), 제2 중공관(200), 마개(300) 및 연결관(400)을 포함한다. As shown in FIGS. 4 and 6, the anode bar (10) includes a first hollow tube (100), a second hollow tube (200), a plug (300), and a connecting tube (400).
제1 중공관(100)은 글자 그대로 중공관(hollow pipe) 형태를 형성한다. 제1 중공관(100)의 중심축(X) 방향 양단은 개방된다. 제1 중공관(100)은 내부에 냉각수가 흐르는 중공유로(101)를 형성한다. The first hollow pipe (100) literally forms a hollow pipe shape. Both ends of the first hollow pipe (100) in the direction of the central axis (X) are open. The first hollow pipe (100) forms a hollow flow path (101) through which cooling water flows inside.
제2 중공관(200)도 글자 그대로 중공관(hollow pipe) 형태를 형성한다. 제2 중공관(200)의 중심축(X) 방향 양단은 개방된다. The second hollow pipe (200) also literally forms a hollow pipe shape. Both ends of the second hollow pipe (200) in the direction of the central axis (X) are open.
제1 중공관(100)은 제2 중공관(200) 내부에 위치한다. 제2 중공관(200)은 제1 중공관(100)의 외면을 둘러싸는 주변유로(201)를 형성한다. 제1 중공관(100)의 중심축(X)과 제2 중공관(200)의 중심축(X)은 일치한다. The first hollow tube (100) is located inside the second hollow tube (200). The second hollow tube (200) forms a peripheral passage (201) surrounding the outer surface of the first hollow tube (100). The central axis (X) of the first hollow tube (100) and the central axis (X) of the second hollow tube (200) are coincident.
도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 중공관(200)은 내영역부(210) 및 외영역부(220)를 포함한다. As shown in FIG. 2 and FIG. 6, the second hollow tube (200) includes an inner region (210) and an outer region (220).
애노드 바(10)는 타겟(2)의 옆쪽에 위치한다. 애노드 바(10)와 타겟(2) 사이에 위치된 가스에 전기장이 인가되고, 아르곤 등의 가스가 이온화한다. The anode bar (10) is located on the side of the target (2). An electric field is applied to the gas located between the anode bar (10) and the target (2), and the gas, such as argon, is ionized.
이온화된 가스 입자는 음극으로 대전된 타겟(2)에 충돌하고, 타겟(2)의 원자가 튀어나와 기판(3) 전면에 막을 형성한다. 이때 타겟(2) 원자의 일부는 애노드 바(10)의 표면에도 부착된다. The ionized gas particles collide with the negatively charged target (2), and the atoms of the target (2) are ejected to form a film on the entire surface of the substrate (3). At this time, some of the atoms of the target (2) are also attached to the surface of the anode bar (10).
내영역부(210)는 기판(3) 전면이 마주하는 영역에 위치하는 부분이다. 외영역부(220)는 기판(3) 전면이 마주하는 영역 밖에 위치하는 부분이다. 외영역부(220)는 내영역부(210)를 기준으로 마개(300)와 반대쪽에 구비된다. The inner area (210) is a part located in an area facing the front surface of the substrate (3). The outer area (220) is a part located outside the area facing the front surface of the substrate (3). The outer area (220) is provided on the opposite side of the plug (300) with respect to the inner area (210).
내영역부(210)의 외면은 용사(thermal spray) 처리된다. 용사란 분말 또는 선형재료를 가스의 연소 및 방전에 의한 고온열원에 혼합하여 용융입자로 변화시켜, 고속으로 모재에 충돌시켜 급냉 응고하는 기술이다. The outer surface of the inner area (210) is treated with thermal spray. Thermal spray is a technology that mixes powder or linear material with a high-temperature heat source by combustion and discharge of gas, changes it into molten particles, and causes them to collide with the base material at high speed to rapidly cool and solidify.
용사처리를 통해 내영역부(210)의 표면 조도를 거칠게 하여 마찰력을 증가시키게 된다. 따라서 내영역부(210) 외면에 부착된 물질의 이탈을 구조적으로 구속하여, 부착된 물질의 이탈이 방지될 수 있다. The frictional force is increased by roughening the surface of the inner area (210) through the treatment of the frictional agent. Accordingly, the detachment of the material attached to the outer surface of the inner area (210) is structurally restricted, and detachment of the attached material can be prevented.
용사 처리는 평면보다 호(arc) 형태의 곡면에서 상대적으로 작업성이 떨어진다. 내영역부(210)의 외면은 중심축(X)을 중심으로 회전대칭(rotational symmetry)인 다각형 면(211)을 형성한다. 따라서 내영역부(210)의 외면에 대한 용사처리의 작업성이 향상된다. The workability of the spray treatment is relatively lower on an arc-shaped curved surface than on a flat surface. The outer surface of the inner area (210) forms a polygonal surface (211) with rotational symmetry around the central axis (X). Therefore, the workability of the spray treatment on the outer surface of the inner area (210) is improved.
내영역부(210)의 외면에 다수의 돌기(212)가 형성된다. 돌기(212)들은 중심축(X) 방향을 따라, 그리고 중심축(X)을 중심으로 원주방향을 따라 내영역부(210)의 외면에 배치된다. A number of protrusions (212) are formed on the outer surface of the inner area (210). The protrusions (212) are arranged on the outer surface of the inner area (210) along the direction of the central axis (X) and along the circumferential direction centered on the central axis (X).
도 5에 도시된 바와 같이, 돌기(212)는 등변사다리꼴(isosceles trapezoid) 형태를 형성할 수 있다. 돌기(212)는 중심축(X)을 기준으로 반경방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태를 형성할 수 있다. As illustrated in Fig. 5, the protrusion (212) may form an isosceles trapezoid shape. The protrusion (212) may form a shape whose width becomes narrower in the radial direction based on the central axis (X).
따라서 돌기(212)들에 의해 내영역부(210)의 표면적이 넓어져 부착된 막의 두께가 얇아지고, 이에 따라 부착된 물질의 이탈이 방지될 수 있다. 또한, 돌기(212)들의 사이 오목한 부분에서 부착된 물질의 이탈을 구조적으로 구속하여, 부착된 물질의 이탈이 방지될 수 있다. Accordingly, the surface area of the inner region (210) is increased by the protrusions (212), and the thickness of the attached film is reduced, thereby preventing detachment of the attached material. In addition, detachment of the attached material can be prevented by structurally restraining detachment of the attached material in the concave portion between the protrusions (212).
따라서 기판(3) 전면이 마주하는 영역에서 애노드 바(10) 표면에 부착된 물질의 이탈이 방지되고, 이에 따라 본 발명의 애노드 바(10) 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치(1)는 기판(3) 전면에 고른 막 두께를 형성할 수 있다. Accordingly, the detachment of the material attached to the surface of the anode bar (10) in the area where the front surface of the substrate (3) faces is prevented, and accordingly, the anode bar (10) of the present invention and the sputtering device (1) including the same can form a uniform film thickness on the front surface of the substrate (3).
연결관(400)은 제2 중공관(200)의 타측 개구 둘레를 따라 결합된다. 연결관(400)은 중공유로(101)에 연결되는 도입유로(401)를 형성한다. 도입유로(401)의 중심축(X) 방향 양단은 개방된다. The connecting pipe (400) is joined along the circumference of the other side opening of the second hollow pipe (200). The connecting pipe (400) forms an introduction path (401) connected to the hollow path (101). Both ends of the introduction path (401) in the direction of the central axis (X) are open.
도입유로(401)의 외측 개구는 냉각수 배관(미도시)에 연결된다. 냉각수는 도입유로(401)를 통해 애노드 바(10) 내부로 유입된다. The outer opening of the introduction channel (401) is connected to a cooling water pipe (not shown). Cooling water flows into the anode bar (10) through the introduction channel (401).
연결관(400)은 제2 삽입관부(410)를 포함한다. 제2 삽입관부(410)는 제1 중공관(100)의 타측 개구에 삽입되는 구성이다. 제2 삽입관부(410)는 제1 중공관(100)의 타측 개구에 억지 끼워맞춤될 수 있다. 제2 삽입관부(410)의 구속에 의해 제1 중공관(100) 타측의 유동이 차단된다. The connecting tube (400) includes a second insertion tube portion (410). The second insertion tube portion (410) is configured to be inserted into the other side opening of the first hollow tube (100). The second insertion tube portion (410) can be force-fitted into the other side opening of the first hollow tube (100). The flow of the other side of the first hollow tube (100) is blocked by the restraint of the second insertion tube portion (410).
제2 삽입관부(410)는 도입유로(401)와 중공유로(101)를 연결하는 유로를 형성한다. 따라서 도입유로(401)로 유입된 냉각수는 제2 삽입관부(410)를 통해 중공유로(101)로 이동한다. The second insertion tube (410) forms a path connecting the introduction path (401) and the hollow path (101). Therefore, the cooling water introduced into the introduction path (401) moves to the hollow path (101) through the second insertion tube (410).
연결관(400)은 주변유로(201)에 연결되는 복수의 배출유로(402)를 형성한다. 배출유로(402)의 중심축(X) 방향 양단은 개방된다. 배출유로(402)의 외측 개구는 냉각수 배관(미도시)에 연결된다. 냉각수는 배출유로(402)를 통해 애노드 바(10) 외부로 배출된다. The connecting pipe (400) forms a plurality of discharge channels (402) connected to the peripheral channel (201). Both ends of the discharge channels (402) in the direction of the central axis (X) are open. The outer opening of the discharge channels (402) is connected to a cooling water pipe (not shown). The cooling water is discharged to the outside of the anode bar (10) through the discharge channels (402).
배출유로(402)들은 도입유로(401)보다 중심축(X)으로부터 이격된다. 배출유로(402)들은 중심축(X)을 중심으로 회전대칭(rotational symmetry)을 이룬다. 따라서 배출유로(402)들을 흐르는 냉각수의 유량은 동일하게 유지된다. The discharge paths (402) are spaced apart from the central axis (X) more than the inlet path (401). The discharge paths (402) have rotational symmetry around the central axis (X). Therefore, the flow rate of the cooling water flowing through the discharge paths (402) is maintained the same.
마개(300)는 제2 중공관(200)의 일측 개구를 막는다. 마개(300)는 중공유로(101)와 주변유로(201)를 연결하는 연결유로(301)를 형성한다. 마개(300)는 막음부(310), 제1 삽입관부(320) 및 연결부(330)를 포함한다. A plug (300) blocks one opening of the second hollow tube (200). The plug (300) forms a connecting passage (301) connecting the hollow passage (101) and the peripheral passage (201). The plug (300) includes a blocking portion (310), a first insertion tube portion (320), and a connecting portion (330).
막음부(310)는 제2 중공관(200)의 일측 개구를 막는 구성이다. 막음부(310)는 제2 중공관(200)의 일측 개구 둘레를 따라 용접 등에 의해 결합된다. The blocking member (310) is configured to block one side opening of the second hollow tube (200). The blocking member (310) is joined by welding or the like along the circumference of one side opening of the second hollow tube (200).
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 삽입관부(320)는 제1 중공관(100)의 일측 개구에 삽입되는 구성이다. 제1 삽입관부(320)는 제1 중공관(100)의 일측 개구에 억지 끼워맞춤될 수 있다. As illustrated in Fig. 6, the first insertion tube part (320) is configured to be inserted into one opening of the first hollow tube (100). The first insertion tube part (320) can be force-fitted into one opening of the first hollow tube (100).
제1 삽입관부(320)의 구속에 의해 제1 중공관(100) 일측의 유동이 차단된다. 제1 삽입관부(320)는 중공유로(101)와 연결유로(301)를 연결하는 유로를 형성한다. The flow on one side of the first hollow tube (100) is blocked by the restraint of the first insertion tube (320). The first insertion tube (320) forms a path connecting the hollow path (101) and the connecting path (301).
연결부(330)는 삽입관부와 막음부(310)를 연결한다. 마개(300)는 삽입관부와 막음부(310) 사이에 연결유로(301)를 형성한다. The connecting portion (330) connects the insertion tube portion and the blocking portion (310). The plug (300) forms a connecting passage (301) between the insertion tube portion and the blocking portion (310).
연결부(330)는 삽입관부와 막음부(310) 사이에 복수의 연결홀(331)을 형성한다. 연결홀(331)들은 연결유로(301)와 주변유로(201)를 연결한다. 연결홀(331)들은 중심축(X)을 중심으로 회전대칭(rotational symmetry)을 이룬다. 따라서 연결홀(331)들을 통과하는 냉각수의 유량은 동일하게 유지된다. The connecting portion (330) forms a plurality of connecting holes (331) between the insertion tube portion and the blocking portion (310). The connecting holes (331) connect the connecting path (301) and the peripheral path (201). The connecting holes (331) have rotational symmetry around the central axis (X). Therefore, the flow rate of the cooling water passing through the connecting holes (331) is maintained the same.
냉각수는 연결유로(301)에서 흐름 방향이 180도 전환되어 중공유로(101)와 주변유로(201)에서 서로 반대쪽으로 흐르게 된다. The coolant flow direction is changed 180 degrees in the connecting passage (301) and flows in opposite directions in the hollow passage (101) and the peripheral passage (201).
따라서 중공유로(101) 및 주변유로(201)에서 냉각수의 와류현상이 차단되고, 중공유로(101)의 냉각수는 연결유로(301)를 통해 주변유로(201)로 원활하게 흐르게 된다. 따라서 본 발명의 실시예에 다른 애노드 바(10)는 냉각수에 의한 냉각효율이 극대화된다. Accordingly, the vortex phenomenon of the coolant in the hollow passage (101) and the peripheral passage (201) is blocked, and the coolant in the hollow passage (101) flows smoothly into the peripheral passage (201) through the connecting passage (301). Therefore, the anode bar (10) according to the embodiment of the present invention maximizes the cooling efficiency by the coolant.
제1 중공관(100)은 내부에 냉각수가 흐르는 중공유로(101)를 형성한다. 제2 중공관(200)은 제1 중공관(100)의 외면을 둘러싸는 주변유로(201)를 형성한다. 따라서 제2 중공관(200)의 열에너지는 주변유로(201)의 냉각수로 1차 전달되고, 제1 중공관(100)을 통해 중공유로(101)로 2차 전달된다. The first hollow tube (100) forms a hollow passage (101) through which cooling water flows. The second hollow tube (200) forms a peripheral passage (201) surrounding the outer surface of the first hollow tube (100). Therefore, the thermal energy of the second hollow tube (200) is first transferred to the cooling water of the peripheral passage (201) and secondarily transferred to the hollow passage (101) through the first hollow tube (100).
주변유로(201)의 단면적은 중공유로(101)의 단면적보다 넓다. 일 예로, 주변유로(201)의 단면적은 중공유로(101)의 단면적보다 5배 이상이다. The cross-sectional area of the peripheral channel (201) is wider than that of the hollow channel (101). For example, the cross-sectional area of the peripheral channel (201) is more than five times that of the hollow channel (101).
따라서 냉각수는 중공유로(101)보다 주변유로(201)에서 상대적으로 20% 이하의 작은 유속을 가지게 된다. 따라서 주변유로(201)의 냉각수로 1차 전달되는 제2 중공관(200)의 열에너지가 증가하여, 냉각효율이 향상된다. Accordingly, the coolant has a relatively small flow rate of 20% or less in the peripheral passage (201) than in the hollow passage (101). Accordingly, the heat energy of the second hollow tube (200) that is primarily transferred to the coolant in the peripheral passage (201) increases, thereby improving the cooling efficiency.
본 발명에 의하면, 냉각수는 연결유로(301)에서 흐름 방향이 전환되어 중공유로(101)와 주변유로(201)에서 서로 반대쪽으로 흐름으로써, 냉각수의 흐름이 지체되지 않고 원활하게 순환하여 냉각효과가 최대화되도록 이루어지는 애노드 바(10) 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치(1)를 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, an anode bar (10) and a sputtering device (1) including the same can be provided, in which the flow direction of the coolant is changed in the connecting passage (301) and flows in opposite directions in the hollow passage (101) and the peripheral passage (201), so that the flow of the coolant is smoothly circulated without delay, thereby maximizing the cooling effect.
또한, 내영역부(210)의 외면에 다수의 돌기(212)가 형성됨으로써, 표면에 부착된 막 물질의 이탈과 이에 따른 방전현상이 방지되어 기판(3) 전면의 막이 균일한 두께를 형성하도록 이루어지는 애노드 바(10) 및 이를 포함하는 스퍼터링 장치(1)를 제공할 수 있게 된다.In addition, by forming a number of protrusions (212) on the outer surface of the inner area (210), the detachment of the film material attached to the surface and the resulting discharge phenomenon are prevented, thereby providing an anode bar (10) and a sputtering device (1) including the same, in which the film on the entire surface of the substrate (3) is formed with a uniform thickness.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 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 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.Although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, such modifications or variations should not be understood individually from the technical spirit or perspective of the present invention, and the modified embodiments should fall within the scope of the claims of the present invention.
1 : 스퍼터링 장치
2 : 타겟
3 : 기판
4 : 진공챔버
10 : 애노드 바 300 : 마개
100 : 제1 중공관 301 : 연결유로
101 : 중공유로 310 : 막음부
200 : 제2 중공관 320 : 제1 삽입관부
201 : 주변유로 330 : 연결부
210 : 내영역부 331 : 연결홀
211 : 다각형 면 X : 중심축
212 : 돌기
220 : 외영역부
400 : 연결관
401 : 도입유로
402 : 배출유로
410 : 제2 삽입관부1: Sputtering device
2: Target
3: Substrate
4: Vacuum chamber
10: Anode bar 300: Plug
100: 1st hollow tube 301: connecting passage
101 : Hollow Euro 310 : Block
200: Second hollow tube 320: First insertion tube
201: Peripheral Euro 330: Connection
210: Internal area 331: Connection hole
211 : Polygon face X : Central axis
212 : Protrusion
220: External area
400 : Connector
401: Introduction Euro
402 : Exhaust path
410: Second insertion tube
Claims (7)
내부에 냉각수가 흐르는 중공유로를 형성하고, 상기 중심축 방향 양단이 개방된 제1 중공관;
상기 제1 중공관의 외면을 둘러싸는 주변유로를 형성하고, 상기 중심축 방향 양단이 개방된 제2 중공관; 및
상기 제2 중공관의 일측 개구를 막고, 상기 중공유로와 상기 주변유로를 연결하는 연결유로를 형성하는 마개를 포함하고,
냉각수는 상기 연결유로에서 흐름 방향이 전환되어 상기 중공유로와 상기 주변유로에서 서로 반대쪽으로 흐르고,
상기 제2 중공관은,
상기 기판 전면이 마주하는 영역에 위치하는 내영역부; 및
상기 내영역부를 기준으로 상기 마개와 반대쪽에 구비되는 외영역부를 포함하고,
상기 내영역부의 외면은 상기 중심축을 중심으로 회전대칭(rotational symmetry)인 다각형 면을 형성하는 것을 특징으로 하는 애노드 바.Equipped with a sputtering device that forms a film on the entire surface of a substrate, it forms an electric field between the target and the anode bar, which is long in the direction of the central axis.
A first hollow tube having a hollow passage through which cooling water flows and having both ends open in the direction of the central axis;
A second hollow tube forming a peripheral passage surrounding the outer surface of the first hollow tube and having both ends open in the direction of the central axis; and
Including a plug that blocks one side opening of the second hollow tube and forms a connecting passage connecting the hollow passage and the peripheral passage,
The coolant flows in opposite directions in the hollow passage and the peripheral passage, changing its flow direction in the above connecting passage.
The above second hollow tube,
An inner region located in an area facing the front surface of the above substrate; and
Including an outer region provided on the opposite side of the plug based on the inner region,
An anode bar characterized in that the outer surface of the inner region forms a polygonal surface having rotational symmetry about the central axis.
상기 마개는,
상기 제2 중공관의 일측 개구 둘레를 따라 결합되는 막음부;
상기 제1 중공관의 일측 개구에 삽입되는 삽입관부; 및
상기 삽입관부와 상기 막음부를 연결하고, 상기 연결유로와 상기 주변유로를 연결하는 연결홀을 형성하는 연결부를 포함하고,
상기 연결홀은 복수로 구비되어 상기 중심축을 중심으로 회전대칭(rotational symmetry)을 이루는 것을 특징으로 하는 애노드 바.In the first paragraph,
The above plug,
A blocking member coupled along the circumference of one side opening of the second hollow tube;
An insertion tube portion inserted into one side opening of the first hollow tube; and
It includes a connecting part that connects the above insertion tube part and the blocking part and forms a connecting hole that connects the connecting path and the peripheral path.
An anode bar characterized in that the above connecting holes are provided in multiple numbers and have rotational symmetry around the central axis.
상기 제2 중공관의 타측 개구 둘레를 따라 결합되고, 상기 중공유로에 연결되는 도입유로, 및 상기 주변유로에 연결되는 배출유로를 형성하는 연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 애노드 바.In the first paragraph,
An anode bar characterized by including a connecting pipe coupled along the circumference of the other side opening of the second hollow tube and forming an introduction path connected to the hollow path, and an exhaust path connected to the peripheral path.
상기 연결관은 상기 제1 중공관의 타측 개구에 삽입되는 삽입관부를 포함하는 것을 특징으로 하는 애노드 바.In the third paragraph,
An anode bar, characterized in that the above connecting tube includes an insertion tube portion inserted into the other side opening of the first hollow tube.
상기 배출유로는 복수로 구비되어 상기 중심축을 중심으로 회전대칭(rotational symmetry)을 이루는 것을 특징으로 하는 애노드 바.In the third paragraph,
An anode bar characterized in that the above-mentioned discharge paths are provided in multiple numbers and have rotational symmetry about the central axis.
상기 주변유로의 단면적은 상기 중공유로의 단면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 애노드 바.In the first paragraph,
An anode bar, characterized in that the cross-sectional area of the peripheral passage is wider than the cross-sectional area of the hollow passage.
상기 애노드 바와 사이에 전기장을 형성하는 원통형 타겟을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.Anode bar of clause 1; and
A sputtering device characterized by including a cylindrical target forming an electric field between the anode bar.
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