KR0132342Y1

KR0132342Y1 - Sputter deposition apparatus

Info

Publication number: KR0132342Y1
Application number: KR2019920014870U
Authority: KR
Inventors: 이범국
Original assignee: 안재학; 삼성코닝주식회사
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1999-02-01
Also published as: KR940006467U

Abstract

본 고안은 스퍼터시 기판과 타겟을 대향 설치해서 그 기판상에 얇은 막을 형성시키는 마그네트론 스퍼터 장치에 있어서, 상기 기판쪽에 형성되는 다크스페이스 영역을 제거하기 위하여 상기 기판과 타켓과의 대향 간격을 조절해 주는 조절수단을 구비하여, 기판에 성막되는 막을 손상으로부터 보호하여 낮은 비저항을 갖는 고품질의 박막을 제조할 수 있는 스퍼터 장치이다.The present invention provides a magnetron sputtering apparatus in which a sputtering substrate and a target are opposed to each other to form a thin film on the substrate. The magnetron sputtering apparatus adjusts an opposing gap between the substrate and the target to remove the dark space formed on the substrate. It is a sputtering apparatus which is provided with a control means and can produce a high quality thin film with low specific resistance by protecting a film formed on a board | substrate from damage.

Description

Sputter deposition device

제1도는 종래 스퍼터 장치의 개략도.1 is a schematic view of a conventional sputter apparatus.

제2도는 본 고안에 따른 스퍼터 장치의 바람직한 실시예를 도시한 개략도.2 is a schematic view showing a preferred embodiment of the sputter apparatus according to the present invention.

제3도(a)~(b)는 제2도에 의한 주요 구성부를 개별적으로 확대 도시한 개략도이다.3 (a) to 3 (b) are schematic diagrams showing the main components according to FIG. 2 individually enlarged.

본 고안은 박막의 스퍼터(sputter) 성막 기술에 관한 것으로, 특히 저저항 투명 도전막을 형성시키는데 사용되는 마그네트론 스퍼터 장치에 관한 것이다. 스퍼터링 성막기술에 있어서, 플라즈마(plasma)에 인가하는 자계를 강하게 해서 플라즈마 밀도를 향상시켜 성막 속도의 향상을 도모하는 시도는 예를 들면, 미국특허 3,325,394호에 기재되어 있다. 즉, 타켓과 성막 대상 기판을 대향 배치하여 2개조의 전자석에 의해, 그 사이에 카스프(cusp) 자계를 형성해서 플라즈마 밀도를 향상시켜 성막속도의 향상을 도모하는 것이다.The present invention relates to a thin film sputter film formation technology, and more particularly, to a magnetron sputtering device used to form a low resistance transparent conductive film. In the sputtering film forming technique, attempts to improve the film formation speed by increasing the magnetic field applied to the plasma to improve the plasma density have been described in, for example, US Patent No. 3,325,394. That is, the target and the film-forming substrate are disposed to face each other, and two sets of electromagnets are used to form a casp magnetic field therebetween, thereby improving the plasma density and improving the film-forming speed.

성막 속도 향상을 위해서는 상기 카스프 자계의 보조에 의한 스퍼터링 성막법 보다는 그후에 널리 알려진 마그네트론(magnetron) 스퍼터 성막법이 장치 구성이 간단하고 효과가 크므로, 카스프 자계를 사용하는 것은 고려되지 않았다.In order to improve the film formation speed, the magnetron sputter deposition method, which is widely known later than the sputtering deposition method with the aid of the Casp magnetic field, has a simple device configuration and is effective, and therefore, it is not considered to use the Casp magnetic field.

종래, 이러한 종류의 마그네트론 스퍼터 장치는 타게트(target)와 성막 대상기판이 대향된 매엽식 처리 장치로, 자계에 의한 마그네트론 방전에 의해 플라즈마 칫수를 제어하면서 고속 스퍼터를 실현하고 있지만, 고진공 용기내에서 형성된 플라즈마에 의해 기판이 손상(damage)되는 문제가 있다. 더구나, 자계에 의해 플라즈마 칫수를 제어하기란 쉽지 않으며, 성막 속도의 고속화에 비례하여 기판 손상 문제는 더욱 심화되고 있다.Conventionally, this type of magnetron sputtering apparatus is a sheet-fed processing apparatus in which a target and a film forming target substrate face each other, and realize high speed sputtering while controlling the plasma dimension by magnetron discharge by magnetic field, but formed in a high vacuum container. There is a problem that the substrate is damaged by the plasma. Moreover, it is not easy to control the plasma dimension by the magnetic field, and the problem of substrate damage is intensified in proportion to the increase in the film formation speed.

제1도는 종래 스퍼터 장치의 개략적인 단면 구성도를 나타낸 것으로, 도면의 참조부호 1은 자계에 의해 양(+)으로 대전될 기판, 2는 기판 홀더, 3은 스퍼터 성막 재료로 되는 음으로 대전될 타켓, 4는 스퍼터 전극인 마그네트, 5는 마그네트론 방전에 의해 형성되는 플라즈마, 6 및 6'는 플라즈마 형성영역의 양쪽 끝과 상기 타게트(3) 및 기판(1) 사이에 각각 존재하는 다크스페이스(dark space)를 나타낸다.1 shows a schematic cross-sectional configuration diagram of a conventional sputtering apparatus, in which reference numeral 1 in the drawings denotes a substrate to be positively charged by a magnetic field, 2 is a substrate holder, and 3 is a negatively charged material made of a sputter film-forming material. The target, 4 is a magnet which is a sputter electrode, 5 is a plasma formed by magnetron discharge, and 6 and 6 'are dark spaces existing between both ends of the plasma formation region and between the target 3 and the substrate 1, respectively. space).

여기서, 상기 제1도에 도시된 종래 기술상의 문제는 대향 배치된 상기 기판(1)과 타켓(3) 사이에 형성되는 플라즈마(5)의 양쪽 끝에 존재하는 다크스페이스(6),(6') 영역들중, 상기 기판(1) 쪽에 형성되는 다크 스페이스(6')가 문제시 되고 있다. 즉, 이 다크스페이스 영역(6')의 전위차에 의해 타겟(3)에서 튀어나온 이온들을 가속화되어 기판에 손상을 주게되는바, 이는 낮은 저항을 필요로 하는 투명 도전막 등을 제작하는데 있어 커다란 장애가 되고 있다.Here, the problem in the prior art shown in FIG. 1 is that the dark spaces 6 and 6 'present at both ends of the plasma 5 formed between the substrate 1 and the target 3 disposed oppositely. Among the areas, the dark space 6 'formed on the substrate 1 side is problematic. That is, the ions protruding from the target 3 are accelerated by the potential difference of the dark space region 6 'to damage the substrate. This is a great obstacle in manufacturing a transparent conductive film that requires low resistance. It is becoming.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래 기판과 타켓이 대향된 고속 스퍼티 장치의 장점을 손상시키지 않으면서 기판에 성막되는 막의 손상을 감소시킬 수 있는 스퍼터 장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of reducing the damage of a film deposited on a substrate without compromising the advantages of the conventional high speed sputtering apparatus with which the target is opposed. .

본 고안의 스퍼터 장치는 스퍼터시에 기판과 타겟을 대향 설치해서 그 기판상에 얇은 막을 형성시키는 마그네트론 스퍼티 장치에 있어서, 상기 기판쪽에 형성되는 다크 스페이스 영역을 제거하기 위하여 상기 기판을 기판홀더와 이격하여 타겟과의 대향 간격을 조절해 주는 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.The sputtering apparatus of the present invention is a magnetron sputtering apparatus in which a substrate and a target are opposed to each other during sputtering to form a thin film on the substrate, wherein the substrate is spaced apart from the substrate holder to remove the dark space region formed on the substrate side. It characterized in that it comprises a means for adjusting the opposing interval with the target.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

제2도는 본 고안에 따른 스퍼터 장치의 개략적인 구성을 도시한 것이다. 제1도에 도시한 종래 스퍼터 장치에 있어서, 기판 앞쪽에 생기던 다크 스페이스 영역(6')을 제거하기 위하여 본 고안은 기판(11)과 타겟(13) 사이의 대향 간격을 조절해 주는 조절 수단(20)을 기판 홀더(12) 앞쪽에 설치하였다.2 shows a schematic configuration of a sputter apparatus according to the present invention. In the conventional sputtering apparatus shown in FIG. 1, in order to remove the dark space region 6 'generated in front of the substrate, the present invention provides an adjusting means for adjusting an opposing gap between the substrate 11 and the target 13. (20) was installed in front of the substrate holder (12).

다시 말해, 기판(11)과 기판 홀더(12)가 상술한 조절 수단(20)에 의해 소정거리 이격 되도록 설치된다는 것이다. 이때, 상기 조절수단(20)은 기판위에 성막되는 막의 재질에 따라 또는 챔버내의 압력 및 반응가스들의 분위기 등에 따라 그 길이가 다른 것들로 바뀌어 질 수 있다.In other words, the substrate 11 and the substrate holder 12 are installed to be spaced apart by a predetermined distance by the above-described adjusting means 20. In this case, the adjusting means 20 may be changed in length depending on the material of the film deposited on the substrate or the pressure in the chamber and the atmosphere of the reaction gases.

제3도는 본 고안의 실시예인 제2도의 조절수단(20)을 개별적으로 확대 도시한 것이다. 제3도(a)는 소정 크기를 갖는 볼트(bolt)(20a)를, 제3도(b)는 볼트(20a)와 규격이 맞는 부싱(bushing)(20b)을 각각 나타내며, 이들 재료는 모든 세라믹 절연체로 이루어진다. 상기 기판 홀더(12) 앞쪽에 기판(11)을 개재한 소정 크기의 부싱(20b) 및 볼트(20a)을 장착하여 성막시 발생하는 플라즈마(15)가 기판(11) 전체를 감싸게 함으로써, 다시말해 기판 앞쪽의 다크스페이스를 제거함으로써, 기판의 손상을 막아 낮은 비저항을 갖는 고품질의 박막을 성막할 수 있다.3 is an enlarged view of the adjusting means 20 of FIG. 2 which is an embodiment of the present invention. Fig. 3 (a) shows bolts 20a having a predetermined size, and Fig. 3 (b) shows bushings 20b conforming to the bolts 20a and these materials. Made of ceramic insulator. By mounting the bushing 20b and the bolt 20a of the predetermined size through the substrate 11 in front of the substrate holder 12 so that the plasma 15 generated during film formation surrounds the entire substrate 11. By removing the dark space in front of the substrate, it is possible to prevent damage to the substrate and to form a high quality thin film having a low specific resistance.

다음은 본 고안의 스퍼터 장치를 적용하여 ITO로 된 투명 도전막을 성막한 예로서, 사용된 타겟으로는 85%의 밀도를 갖는 ITO(In₂O₃/10 wt% SnO₂) 타겟을 사용하였으며, 그 제반 조건은 표 1에 도시하였다.The following were used as examples of the film forming a film of a transparent conductive as ITO by applying a sputtering apparatus of the present design, the target with the ITO having a density of 85% using _{_{(In 2 O 3/10 wt}} % SnO 2) Target, The conditions are shown in Table 1.

표 2는 상기 표 1의 성막 조건을 가지고 ITO막을 성막한 결과를 나타낸 것으로, 종래의 것과 본 고안의 적용 결과를 비교 설명한 것이다.Table 2 shows the results of forming the ITO film with the film forming conditions of Table 1, and compares the application results of the present invention with the conventional one.

상기 표 2에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따라 성막된 ITO막은 종전 방식에 비해 비저항이 약 0.5~0.7×10Ω·cm 정도 감소함을 알 수 있다.As shown in Table 2, the ITO film formed according to the present invention has a specific resistance of about 0.5 to 0.7 × 10 as compared to the conventional method.It can be seen that the cm · cm decreases.

상기 ITO 이외에 본 스퍼터 장치로 투명 도전막을 형성할 수 있는 재료로는 산화인듐 또는 산화주석등이 있다.In addition to the above ITO, indium oxide or tin oxide may be used as a material for forming a transparent conductive film with the sputtering device.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 의하면 종래 고속 스퍼터 장치의 장점을 손상시키지 않으면서 보다 고품질의 막을 제작할 수 있는 잇점이 있다.As described above, the present invention has the advantage that a higher quality film can be produced without compromising the advantages of the conventional high speed sputtering device.

Claims

In a magnetron sputtering apparatus in which a sputtering substrate 11 and a target 13 are disposed opposite to each other to form a thin film on the substrate, the substrate is connected with the substrate holder 12 to remove the dark space region formed on the substrate side. Magnetron sputtering device characterized in that it comprises a control means 20 for adjusting the spacing apart from the target spaced apart.

2. Magnetron sputtering device according to claim 1, characterized in that the adjusting means (20) consists of a pair of bolts (20a) and bushings (20b) made of a ceramic insulator.

3. The magnetron sputtering device according to claim 2, wherein the bolt (20a) and the bushing (20b) have a length of about 4 to 10 mm.