KR101245046B1 - Apparatus of sputtering for liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정표시장치의 스퍼터링 장치는 유리기판 가장자리에 추가적인 배기 장치를 설치하여 파티클의 누적을 방지함으로써 상기 파티클에 의한 불량을 저감시키기 위한 것으로, 가스가 채워지는 진공 챔버; 상기 챔버 내에 구비되며, 유리기판을 로딩하여 고정시키는 서셉터; 상기 유리기판에 증착되는 박막의 소스가 되며, 플라즈마 방전 시 음극의 역할을 하는 타겟; 상기 타겟의 상대전극으로 작용하여 플라즈마 방전 시 양극의 역할을 하는 그라운드 쉴드; 상기 챔버의 벽면에 설치되어 파티클을 외부로 배출하는 배기라인; 및 상기 유리기판의 가장자리 및 상기 유리기판이 덮고 있지 않은 서셉터 영역을 덮도록 상기 챔버의 형태에 대응하는 프레임 형태로 상기 챔버 내에 설치되며, 상기 타겟으로부터 떨어져 나와 상기 유리기판의 외곽으로 향하는 파티클을 외부로 배출시키는 배기 장치를 포함한다.The sputtering apparatus of the liquid crystal display of the present invention is to reduce the defects by the particles by installing an additional exhaust device on the edge of the glass substrate to prevent the accumulation of particles, the vacuum chamber filled with gas; A susceptor provided in the chamber and configured to load and fix a glass substrate; A target serving as a source of a thin film deposited on the glass substrate and serving as a cathode during plasma discharge; A ground shield acting as a counter electrode of the target to serve as an anode during plasma discharge; An exhaust line installed on the wall of the chamber to discharge particles to the outside; And a particle installed in the chamber in a frame shape corresponding to the shape of the chamber to cover an edge of the glass substrate and a susceptor region not covered by the glass substrate, and to move particles away from the target and toward the outside of the glass substrate. And an exhaust device for discharging to the outside.
액정표시장치, 스퍼터링 장치, 배기 장치 LCD, Sputtering, Exhaust System
Description
도 1은 스퍼터링 장치의 원리를 나타내는 개략도.1 is a schematic diagram showing the principle of a sputtering apparatus.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view schematically showing a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 스퍼터링 장치에 있어서, 유리기판이 로딩된 서셉터와 배기 장치를 나타내는 평면도.3A and 3B are plan views showing a susceptor and an exhaust device loaded with a glass substrate in the sputtering apparatus shown in FIG.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
110 : 유리기판 120 : 서셉터110: glass substrate 120: susceptor
121 : 타겟 122 : 로드 애노드121: target 122: rod anode
123 : 마그네트 124 : 백킹 플레이트123: magnet 124: backing plate
125 : 그라운드 쉴드 126 : 챔버125: ground shield 126: chamber
130 : 배기 라인 140 : 배기 장치130: exhaust line 140: exhaust device
145 : 보조 배기 라인 150a~150c : 밸브145:
본 발명은 액정표시장치의 제조에 사용되는 스퍼터링(sputtering) 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버와 유리기판의 오염을 최소화한 상태에서 박막을 증착할 수 있는 액정표시장치의 스퍼터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering device used in the manufacture of a liquid crystal display device, and more particularly, to a sputtering device of a liquid crystal display device capable of depositing a thin film in a state of minimizing contamination of the chamber and the glass substrate. .
현재 평판디스플레이(Flat Panel Display; FPD)의 주력제품인 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 양산기술 확보와 연구개발의 성과로 대형화와 고해상도화가 급속도로 진전되어 노트북 컴퓨터(computer)용 뿐만 아니라 대형 모니터(monitor) 응용제품으로도 개발되어 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube; CRT) 제품을 점진적으로 대체하고 있어 디스플레이 산업에서의 그 비중이 점차 증대되고 있다. 최근의 정보화 사회에서 디스플레이는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있다. 특히, 모든 전자 제품의 경, 박, 단, 소 추세에 따라 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질, 휴대성의 중요성이 더 한층 높아지고 있다. 이에 액정표시장치는 평판디스플레이의 이러한 조건들을 만족시킬 수 있는 성능뿐만 아니라 양산성까지 갖춘 디스플레이 장치이기 때문에 이를 이용한 각종 신제품 창출이 급속도로 이루어지고 있으며 전자산업에서 반도체 이상의 파급효과를 가져오고 있다.Liquid Crystal Display (LCD), the flagship product of Flat Panel Display (FPD), is now rapidly growing in size and resolution due to mass production technology and research and development. It is also being developed as a monitor application and gradually replaces existing Cathode Ray Tube (CRT) products, which is increasing its share in the display industry. In recent information society, the importance of display is more important as a visual information transmission medium. In particular, with the trend of light, thin, short, and small in all electronic products, the importance of low power consumption, thinness, light weight, high definition, and portability is increasing. Accordingly, since the liquid crystal display device is a display device having not only performance that can satisfy these conditions of a flat panel display but also mass production, various new products are being rapidly created, and it has a ripple effect over the semiconductor industry in the electronic industry.
액정표시장치의 제조공정은 박막(thin film) 증착, 사진(photolithography), 식각(etching), 세정(cleaning) 등의 단위 공정기술로 이루어진다. 액정표시장치의 제조공정은 상기의 단위공정 기술들을 사용하여 여러 종류의 박막을 증착하고 이를 가공하는 과정을 여러 차례 반복적으로 거친다.The manufacturing process of the liquid crystal display device includes a unit process technology such as thin film deposition, photolithography, etching, and cleaning. The manufacturing process of the liquid crystal display device repeatedly passes through the process of depositing and processing various kinds of thin films using the above-described unit process techniques.
이와 같은 액정표시장치의 제조공정에서 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 탄탈 륨(Ta) 등 금속박막과 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 박막의 경우 일반적으로 스퍼터링(sputtering) 기술을 사용하여 형성한다.In the manufacturing process of the liquid crystal display device, sputtering technology is generally used for metal thin films such as aluminum (Al), chromium (Cr), and tantalum (Ta) and indium tin oxide (ITO) thin films. To form.
도 1은 스퍼터링 기술의 원리를 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating the principle of a sputtering technique.
도면에 도시된 바와 같이, 스퍼터링 기술에서는 진공 챔버(chamber)에서 증착할 금속 재질로 만들어진 타겟(target)(10)과 양극(anode) 사이에 플라즈마(plasma) 방전으로 아르곤이온(Ar+)(20)을 여기시켜 높은 전압으로 가속하여 큰 운동 에너지로 상기 금속 타겟(10)에 충돌하게 한다. 이때, 가해지는 아르곤이온(20)의 운동에너지가 금속원자간의 결합 에너지(energy)보다 클 경우 타겟(10) 표면에서 금속원자(30)가 떨어져 나오는 스퍼터링이 일어나며, 금속 타겟(10)에서 떨어져 나온 상기 금속원자(30)가 유리기판 표면에서 상호 결합하여 박막형태로 성장하게 된다.As shown in the figure, in the sputtering technique, argon ions (Ar +) 20 by plasma discharge between a
이때, 일반적인 스퍼터링 장치에서는 타겟에서 떨어져 나간 파티클(particle)은 대부분 유리기판과 서셉터(susceptor) 및 마스크(mask)에 증착되며, 그 외는 챔버 벽면의 진공 라인을 통해 배출되게 된다.In this case, the particles sputtered from the target are deposited on the glass substrate, the susceptor, and the mask in the general sputtering apparatus, and the others are discharged through the vacuum line on the chamber wall.
이에 따라 파티클에 오염된 마스크와 서셉터의 주기적인 교체 및 세정의 필요성이 있으며, 그 결과 제조공정상 시간손실 및 유지비용이 발생하는 문제가 있다.Accordingly, there is a need for periodic replacement and cleaning of the mask and susceptor contaminated with particles, and as a result, there is a problem in that time loss and maintenance costs occur in the manufacturing process.
또한, 상기 마스크와 서셉터에 부착되어 있던 파티클이 유리기판 위에 떨어져 발생하는 패턴 불량 및 유리기판의 오염으로 인해 수율이 저하되는 문제가 있다.In addition, there is a problem in that the yield is reduced due to the pattern defect and the contamination of the glass substrate particles that are attached to the mask and the susceptor falls on the glass substrate.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 누적된 파티클에 의한 유리기판의 오염 및 패턴 불량을 방지한 액정표시장치의 스퍼터링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus for a liquid crystal display device which prevents contamination of a glass substrate and pattern defect due to accumulated particles.
본 발명의 다른 목적은 챔버 내 오염을 최소화하고 발생된 파티클을 빠른 시간 내에 배기시킴으로써 펌핑 시간을 단축시킨 액정표시장치의 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sputtering apparatus for a liquid crystal display device, which minimizes contamination in a chamber and shortens pumping time by quickly exhausting generated particles.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.Other objects and features of the present invention will be described in the following description of the invention and claims.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시장치의 스퍼터링 장치는 가스가 채워지는 진공 챔버; 상기 챔버 내에 구비되며, 유리기판을 로딩하여 고정시키는 서셉터; 상기 유리기판에 증착되는 박막의 소스가 되며, 플라즈마 방전 시 음극의 역할을 하는 타겟; 상기 타겟의 상대전극으로 작용하여 플라즈마 방전 시 양극의 역할을 하는 그라운드 쉴드; 상기 챔버의 벽면에 설치되어 파티클을 외부로 배출하는 배기라인; 및 상기 유리기판의 가장자리 및 상기 유리기판이 덮고 있지 않은 서셉터 영역을 덮도록 상기 챔버의 형태에 대응하는 프레임 형태로 상기 챔버 내에 설치되며, 상기 타겟으로부터 떨어져 나와 상기 유리기판의 외곽으로 향하는 파티클을 외부로 배출시키는 배기 장치를 포함한다.In order to achieve the above object, the sputtering apparatus of the liquid crystal display device of the present invention comprises a vacuum chamber filled with gas; A susceptor provided in the chamber and configured to load and fix a glass substrate; A target serving as a source of a thin film deposited on the glass substrate and serving as a cathode during plasma discharge; A ground shield acting as a counter electrode of the target to serve as an anode during plasma discharge; An exhaust line installed on the wall of the chamber to discharge particles to the outside; And a particle installed in the chamber in a frame shape corresponding to the shape of the chamber to cover an edge of the glass substrate and a susceptor region not covered by the glass substrate, and to move particles away from the target and toward the outside of the glass substrate. And an exhaust device for discharging to the outside.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 액정표시장치의 스퍼터링 장치를 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명한다.Hereinafter, the sputtering apparatus of the liquid crystal display device of the present invention configured as described above will be described in detail through a preferred embodiment.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 개략적으로 나타내는 단면 도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 스퍼터링 장치는 크게 아르곤 가스가 채워지는 진공 챔버(126)와 상기 챔버(126) 내에 설치되는 서셉터(susceptor)(120), 타겟(target)(121), 그라운드 쉴드(ground shield)(125) 및 마그네트(magnet)(123)로 이루어진다.As shown in the figure, the sputtering apparatus according to the present embodiment includes a
이때, 상기 서셉터(120)는 진공 챔버(126) 내로 로딩되는 유리기판(110)을 고정시키고 온도를 일정하게 유지시키는 역할을 하며, 상기 타겟(121)은 상기 유리기판(110) 위에 증착되는 박막의 소스(source)가 되는 금속물질로 이루어지며 상기 서셉터(120)에 대응하여 전압이 인가되는 백킹 플레이트(baking plate)(124)에 고정되어 플라즈마(plasma) 방전시 음극(cathode) 역할을 한다.In this case, the
그리고, 상기 그라운드 쉴드(ground shield)(125)는 알루미늄과 같은 전기 전도성이 있는 재질로 이루어져 음의 전하가 걸려있는 타겟(121)의 상대전극으로 작용하여 플라즈마 방전시 양극(anode) 역학을 하며, 상기 타겟(121)과 일정 거리를 유지하여 방전(discharge)이 발생되게 유도한다.The
상기 마그네트(123)는 박막 증착을 촉진시키기 위해 전자를 포집하는 역할을 하는 부분으로 상기 타겟(121)의 상부에 설치되어 박막 증착 공정의 진행시 회전하며 자기장을 형성한다.The
또한, 상기 챔버(126) 내의 서셉터(120)와 타겟(121) 사이에 설치된 로드 애노드(rod anode)(122)는 박막의 증착 균일도를 향상시키는 역할을 한다.In addition, a
이때, 기존에는 상기 유리기판(110)의 가장자리 상부에 마스크(mask)가 설치 되어 증착시 타겟(121)으로부터 떨어져 나오는 파티클(particle)이 서셉터(120)를 포함하여 챔버(126)에 달라붙지 못하도록 하는 역할을 하는데, 상기 타겟(121)에서 떨어진 파티클은 대부분 상기 유리기판(110)이나 서셉터(120) 및 마스크에 증착되며, 그 외는 챔버(126) 벽면의 배기 라인(130)을 통해 외부로 배출되게 된다. 이에 따라 전술한 바와 같이 상기 파티클로 오염된 마스크와 서셉터(120)의 주기적인 교체 및 세정의 필요성이 있으며, 파티클이 유리기판(110) 위에 떨어져 발생하는 패턴 불량 및 유리기판(110)의 오염으로 인해 수율이 저하되는 문제가 있었다.In this case, in the past, a mask is installed on the edge of the
이에 대응하여 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치는 기존의 마스크 대신에 상기 유리기판(110)의 가장자리에 추가적인 배기 장치(140)를 설치함으로써 상기 유리기판(110)의 외곽으로 향하여 떨어지는 파티클이 상기 배기 장치(140)를 통해 외부로 배출되게 된다.Correspondingly, in the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention, an
이때, 상기 배기 장치(140)는 상기 챔버(126) 벽면에 형성된 배기 라인(130) 또는 별도의 펌프와 연결된 보조 배기 라인(145)에 연결되어 상기 타겟(121)에서 떨어진 파티클을 외부로 배출시킨다. 또한, 상기 배기 장치(140)는 배기부의 각도를 상기 타겟(121)과 유리기판(110) 사이의 거리와 상기 타겟(121)에서 파티클이 떨어지는 각도를 고려하여, 상기 유리기판(110)에 대한 임의의 수직방향을 기준으로 소정 각도(α)로 경사지게 구성할 수 있다.At this time, the
또한, 상기 스퍼터링 장치는 다수개의 밸브(150a~150c)를 구비하는데, 상기 다수개의 밸브(150a~150c)는 상기 배기 장치(140) 사면의 배기 압력을 조절하는 매뉴얼 방식의 제 1, 제 2 밸브(150a, 150b)와 상기 배기의 온/오프(on/off)를 자동 으로 제어할 수 있는 제 3 밸브(150c)를 포함한다.In addition, the sputtering device has a plurality of valves (150a ~ 150c), the plurality of valves (150a ~ 150c) is a manual first and second valves for adjusting the exhaust pressure of the slope of the
이와 같이 구성된 본 발명의 스퍼터링 장치는 타겟(121)으로부터 떨어진 파티클이 대부분은 유리기판(110)에 떨어져 상기 유리기판(110) 표면에 증착되고, 그 외 영역으로 떨어진 파티클은 상기 배기 장치(140)를 통해 보조 배기 라인(145)을 따라 배출되게 된다. 따라서, 기존의 마스크 제거가 가능하며 챔버(126)와 서셉터(120)의 오염을 최소화할 수 있게 되어 오염된 마스크 및 서셉터(120)의 교체 또는 세정 작업이 필요 없어 비용이 절감되는 효과를 제공한다.In the sputtering apparatus of the present invention configured as described above, particles separated from the
또한, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 마스크 및 서셉터(126)에 증착된 파티클의 박리(peel off)에 의한 패턴 불량이 방지되어 수율이 향상되는 효과를 제공한다.In addition, the sputtering apparatus according to the present invention provides the effect that the pattern defect due to the peel off (peel off) of the particles deposited on the mask and
또한, 상기 챔버(126) 내에 발생된 파티클을 빠른 시간 내에 배기(排氣)시킴으로써 펌핑 시간이 단축되는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the pumping time is shortened by quickly exhausting the particles generated in the
이와 같이 구성된 상기 배기 장치(140)는 기존의 마스크영역 및 유리기판(110)이 덮고 있지 않은 서셉터(120)영역까지 덮도록 구성될 수 있으며, 이를 다음의 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상세히 설명한다.The
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 스퍼터링 장치에 있어서, 유리기판이 로딩된 서셉터와 배기 장치를 나타내는 평면도로써, 도 3a는 서셉터 위에 유리기판이 로딩된 상태를 나타내며 도 3b는 상기 유리기판의 가장자리를 덮도록 배기 장치가 설치된 상태를 예를 들어 나타내고 있다.3A and 3B are plan views illustrating a susceptor loaded with a glass substrate and an exhaust device in the sputtering apparatus shown in FIG. 2, and FIG. 3A shows a glass substrate loaded on the susceptor, and FIG. The state which installed the exhaust apparatus so that the edge of a board | substrate is covered, for example is shown.
도면에 도시된 바와 같이, 서셉터(120) 위에 유리기판(110)이 로딩되어 있으 며, 상기 유리기판(110)의 가장자리 및 상기 유리기판(110)이 덮고 있지 않은 서셉터(120)영역까지 본 발명의 배기 장치(140)가 덮고 있다.As shown in the drawing, the
이때, 상기 배기 장치(140)는 사각형의 프레임 형태를 가지나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 상기 챔버(126)의 형태에 대응하는 형태이기만 하면 원형과 같은 다른 형태를 가질 수도 있다.In this case, the
또한, 상기 배기 장치(140)는 챔버(126)의 네 측면에 형성된 보조 배기 라인(145)과 연결되어 있으며, 상기 보조 배기 라인(145)을 통해 상기 배기 장치(140)로 유입되는 파티클이 외부로 배출되게 된다.In addition, the
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.Many details are set forth in the foregoing description but should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents to the appended claims and the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 스퍼터링 장치는 기존의 마스크 제거가 가능하며 챔버와 서셉터의 오염을 최소화할 수 있게 되어 오염된 마스크와 서셉터의 주기적인 교체 및 세정 작업이 필요 없어 비용이 절감되는 효과를 제공한다.As described above, the sputtering apparatus of the liquid crystal display according to the present invention can remove the existing mask and minimize the contamination of the chamber and the susceptor, so that the periodic replacement and cleaning of the contaminated mask and the susceptor is necessary. No cost savings.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치의 스퍼터링 장치는 마스크 및 서셉터에 증착된 파티클의 박리에 의한 패턴 불량이 방지되어 수율이 향상되는 효과를 제공한다.In addition, the sputtering apparatus of the liquid crystal display device according to the present invention provides the effect that the pattern defect due to the peeling of the particles deposited on the mask and the susceptor is prevented to improve the yield.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치의 스퍼터링 장치는 챔버 내에 발생된 파티클을 빠른 시간 내에 배기시킴으로써 펌핑 시간을 단축시킬 수 있게 되는 효과를 제공한다.In addition, the sputtering apparatus of the liquid crystal display according to the present invention provides an effect that can shorten the pumping time by quickly exhausting the particles generated in the chamber.
Claims (11)
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| KR1020060059971A KR101245046B1 (en) | 2006-06-29 | 2006-06-29 | Apparatus of sputtering for liquid crystal display device |
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