KR100659085B1 - Target apparatus for sputtering, and sputtering apparatus therewith, sputtering method, manufacturing method of organic light emitting device, and manufacturing method of organic TFT thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 형성시 발생되는 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌에 의한 막의 손상을 방지할 수 있도록 하기 위한 것으로, 일측에 개구를 갖는 케이스와, 상기 개구를 통해 일면이 노출되도록 상기 케이스에 수용되는 스퍼터링 타켓과, 상기 케이스에 수용되고, 상기 스퍼터링 타겟의 타면을 지지하는 타겟 몸체와, 상기 타겟 몸체에 수용된 자계 발생 블록과, 상기 타겟 몸체와 자계 발생 블록의 사이에 개재된 냉각로를 포함하는 타겟부를 한 쌍을 구비하고, 상기 각 타겟부는, 상기 각 케이스의 개구가 서로 대향되도록 배치되어, 상기 각 스퍼터링 타겟이 서로 대향되도록 하며, 상기 각 자계 발생 블록은 서로 대향되는 부분이 서로 다른 극성을 띠도록 배치된 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 타겟 장치 및 이를 구비한 스퍼터링 장치, 상기 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 방법, 유기 박막 트랜지스터의 제조방법, 및 유기 전계 발광 표시장치의 제조방법에 관한 것이다. The present invention is to prevent damage to the film due to the collision of the substrate of the particles having a high energy generated when forming a thin film, the case having an opening on one side, and is accommodated in the case so that one surface is exposed through the opening A target including a sputtering target, a target body accommodated in the case and supporting the other surface of the sputtering target, a magnetic field generating block accommodated in the target body, and a cooling path interposed between the target body and the magnetic field generating block. And a pair of parts, wherein each of the target parts is arranged such that the openings of the respective cases face each other, so that the respective sputtering targets face each other, and each of the magnetic field generating blocks has different polarities. Sputtering target device and a sputtering device having the same, characterized in that disposed so as to A sputtering method using a terminating device, a method of manufacturing an organic thin film transistor, and a method of manufacturing an organic light emitting display device.
Description
도 1은 종래의 스퍼터링 장치를 이용하여 형성된 유기 전계 발광 표시 장치의 누설 전류를 나타내는 도면,1 is a view showing a leakage current of an organic light emitting display device formed using a conventional sputtering device;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 개략도,2 is a schematic view for explaining a counter-target sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링용 타겟장치를 나타내는 단면도,3A is a cross-sectional view illustrating a target device for sputtering according to an embodiment of the present invention;
도 3b는 도 3a의 스퍼터링용 타겟장치의 사시도,Figure 3b is a perspective view of the target device for sputtering of Figure 3a,
도 3c는 도 3a의 스퍼터링용 타겟장치의 회동부의 작동에 의해 제1타겟부 및 제2타겟부가 회동한 상태를 도시한 사시도,3C is a perspective view illustrating a state in which the first target part and the second target part are rotated by the operation of the rotating part of the target device for sputtering of FIG. 3A;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 개략도. 4 is a schematic view for explaining a counter-target sputtering apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 스퍼터링 장치에 의해 제조되는 유기 박막 트랜지스터의 일 예를 도시한 단면도,5 is a cross-sectional view showing an example of an organic thin film transistor manufactured by the sputtering apparatus of the present invention;
도 6은 본 발명의 스퍼터링 장치에 의해 제조되는 유기 박막 트랜지스터의 다른 일 예를 도시한 단면도,6 is a cross-sectional view showing another example of an organic thin film transistor manufactured by a sputtering apparatus of the present invention;
도 7은 본 발명의 스퍼터링 장치에 의해 제조되는 유기 박막 트랜지스터의 또 다른 일 예를 도시한 단면도,7 is a cross-sectional view showing another example of an organic thin film transistor manufactured by a sputtering apparatus of the present invention;
도 8은 본 발명의 스퍼터링 장치에 의해 제조되는 유기 전계 발광 표시장치의 일 예를 도시한 단면도,8 is a cross-sectional view illustrating an example of an organic light emitting display device manufactured by a sputtering apparatus of the present invention;
도 9는 본 발명의 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용하여 제조한 유기 전계 발광 표시 장치의 누설 전류를 설명하기 위한 도면. FIG. 9 is a view for explaining a leakage current of an organic light emitting display device manufactured by using the opposite target type sputtering device of the present invention. FIG.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for main parts of drawing)
100; 챔버부 110; 챔버100;
120; 기판 장착부 130; 타겟부 이송 장치 120; A
140; 방착판 140; Barrier plate
200, 400, 500; 스퍼터링용 타겟장치200, 400, 500; Target device for sputtering
200a; 제 1 타겟부 200b; 제 2 타겟부200a; A
210a,210b; 스퍼터링 타겟 220a,220b; 케이스210a, 210b;
230a,230b; 타겟 몸체 232a,232b; 지지플레이트230a, 230b;
240a,240b; 자계 발생 블록 244a,244b; 마그넷240a, 240b; Magnetic
246a,246b; 요크 250a,250b; 냉각로246a, 246b; Yoke 250a, 250b; Cooling furnace
260a,260b; 가스 공급 수단 272a,272b; 수평 이동부260a, 260b; Gas supply means 272a, 272b; Horizontal moving parts
274a,274b; 회동부 300; 전원 공급 장치274a, 274b;
본 발명은 스퍼터링용 타겟 장치, 및 이를 구비한 스퍼터링 장치, 상기 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 방법, 유기 박막 트랜지스터의 제조방법, 및 유기 전계 발광 표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스퍼터링 타겟이 서로 대향된 대향 타겟식 스퍼터링용 타겟 장치, 및 이를 구비한 스퍼터링 장치, 상기 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 방법, 유기 박막 트랜지스터의 제조방법, 및 유기 전계 발광 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sputtering target device, a sputtering device having the same, a sputtering method using the sputtering device, a method of manufacturing an organic thin film transistor, and a method of manufacturing an organic light emitting display device. The present invention relates to a target device for sputtering opposed to each other, and a sputtering device having the same, a sputtering method using the sputtering device, a method of manufacturing an organic thin film transistor, and a method of manufacturing an organic light emitting display device.
금속막 또는 투명 도전막 등의 무기막을 성막하는 대표적인 방법으로, 스퍼터링 방법이 알려져 있다. As a representative method for forming an inorganic film such as a metal film or a transparent conductive film, a sputtering method is known.
이러한 스퍼터링 방법은 TFT LCD나, 유기 전계 발광 표시 장치 등의 평판 표시장치, 또는 각종 전자 디바이스 제작 공정의 성막 공정에서 대표적으로 사용되는 방법으로, 광범위한 응용범위를 가진 건식 프로세스 기술로 알려져 있다. This sputtering method is a method typically used in the film forming process of a TFT LCD, a flat panel display such as an organic electroluminescent display, or various electronic device manufacturing processes, and is known as a dry process technology having a wide range of applications.
스퍼터링 방법은 진공 용기 내에 Ar 가스와 같은 희유 가스를 도입하고, 스퍼터링 타겟을 포함하는 캐소드 직류(DC) 전력 또는 고주파(RF) 전력을 150V 이상의 고압으로 공급하여 글로우(glow) 방전을 통하여 성막(成膜)하는 방법이다. In the sputtering method, a rare gas such as Ar gas is introduced into a vacuum container, and cathode direct current (DC) power or high frequency (RF) power including a sputtering target is supplied at a high pressure of 150 V or higher to form a film through glow discharge. 방법) How to.
인가 전압은 플라즈마 형성시 타겟으로부터 튀어나가는 입자가 갖는 에너지와 밀접한 관계를 갖게 되는데, 상기한 스퍼터링 방법은 150V 이상으로 전원을 공 급함으로 인하여, 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 입자의 생성이 증가된다. The applied voltage has a close relationship with the energy of the particles protruding from the target during plasma formation. The sputtering method increases the generation of particles having a high energy of 100 eV or more by supplying power to 150 V or more.
이러한 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 입자들이 기판과 충돌하여 스퍼터링 공정 후의 온도가 최대 약 200℃로까지 상승하는 경우가 있어, 기판에 손상을 입히는 문제점이 있다. 또한, 이러한 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 입자들은 상기 기판 상에 여타의 다른 박막이 형성되어 있는 경우에는 상기 박막에 손상을 입히게 된다. Particles having a high energy of 100 eV or more collide with the substrate and the temperature after the sputtering process may rise up to about 200 ° C., thereby causing a problem of damaging the substrate. In addition, the particles having a high energy of 100 eV or more may damage the thin film when other thin films are formed on the substrate.
특히, 유기 전계 발광 표시 장치의 상부 전극을 형성하는 경우나, 유기 박막 트랜지스터의 전극을 형성하는 경우와 같이, 유기막 상에 무기막을 스퍼터링하는 경우, 상기 스퍼터링 공정 중에 발생하는 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 입자가 상기 유기막과 충돌하여 상기 유기막에 손상을 입히게 된다. 이 때, 유기막 위에 완충층을 일부 성막한 후, 스퍼터링을 행하는 경우에도 완충층의 두께가 얇거나 반응성이 높은 물질의 경우에 유기막에 손상이 나타날 수 있다.In particular, when sputtering an inorganic film on an organic film, such as when forming an upper electrode of an organic light emitting display device or when forming an electrode of an organic thin film transistor, it has a high energy of 100 eV or more generated during the sputtering process. Particles collide with the organic layer and damage the organic layer. At this time, even when sputtering is performed after partially depositing the buffer layer on the organic film, damage may occur to the organic film in the case of a material having a thin thickness or a highly reactive buffer layer.
만일, 손상된 유기막이 유기 전계 발광 표시장치의 발광층일 경우, 유기 전계 발광 표시 장치의 역 바이어스(reverse bias) 영역에서 누설 전류가 크게 증가하는 문제점이 있다. 그리고, 심한 경우에는, 눈에 보이는 pixel 영역에 암점 또는 명점을 형성하기도 하고 forward bias인 경우에 threshold voltage가 상승하기도 한다.If the damaged organic layer is a light emitting layer of the organic light emitting display, a leakage current may increase greatly in a reverse bias region of the organic light emitting display. In severe cases, dark spots or bright spots may be formed in the visible pixel region, and in the case of forward bias, the threshold voltage may increase.
또한, 스퍼터링 공정 시, 스퍼터링 물질이 기판 상에 증착되지 못하고, 하부로 떨어질 수 있는 문제점이 있다. 이로 인하여 상기 스퍼터링 타겟에 누적되게 되면, 이로 인하여 상기 스퍼터링 타겟 상에서 아크(arc) 방전이 발생하게 되어 상기 스퍼터링 타겟이 손상되는 문제점이 있다. In addition, during the sputtering process, there is a problem in that the sputtering material may not be deposited on the substrate and fall down. As a result, when accumulated on the sputtering target, arc discharge occurs on the sputtering target, thereby causing a problem in that the sputtering target is damaged.
도 1은 기존의 DC sputter를 이용하여 전면 발광 유기 전계 발광 표시장치의의 유기막 상에 ITO전극을 성막하여 측정한 전류-전압 곡선이다. DC 스퍼터를 이용하여 ITO전극을 성막시킬 경우 reverse 전압 영역에서 누설 전류가 높게 발생함을 알 수 있다. 이러한 누설 전류는 전술한 바와 같이, 성막 공정 중 플라즈마 내에서 발생한 높은 에너지를 갖는 입자의 유기물과의 충돌에 의해 발생하게 되는데, 충돌 시 전달된 에너지에 의해 부분적으로 유기물이 금속성을 띠게 되면, 이 부분이 conducting path로 작용을 하게 되어, 누설 전류를 발생시키게 된다. 또한 입자의 충돌이 유기막의 온도를 상승시켜 계면에서 계면반응을 일으키게 되는 데, 이러한 계면반응의 결과물로 형성된 conducting 계면층 역시 conduction path로 작용할 수 있게 된다. 이러한 누설전류는 유기 전계 발광 표시장치의 발광효율, 신뢰성, 수명에 영향을 주기 때문에, 고효율의 유기 전계 발광 표시장치를 제작하기 위해선 반드시 제거해야 한다. 또한 고에너지의 입자 충돌로 인해 소자의 단락도 발생할 수 있는데, 고에너지의 입자가 상대적으로 약한 유기물에 충돌하게 되거나 에너지를 전극에 전달하게 되면 particle이 유기물을 뚫고 하부 전극인 애노우드와 연결되어 단락의 원인으로 작용하고, 암점(dark spot)을 형성시킬 수도 있다. 또한 챔버 내부에 존재하는 미세 particle이 유기물층에 직접 접촉하는 경우에도 dark spot의 주요한 원인이 된다. 1 is a current-voltage curve measured by forming an ITO electrode on an organic layer of a top-emitting organic electroluminescent display using a conventional DC sputter. When the ITO electrode is formed by using a DC sputter, it can be seen that a high leakage current occurs in the reverse voltage region. As described above, the leakage current is generated by the collision of the high-energy particles generated in the plasma during the deposition process with the organic matter. If the organic matter becomes partially metallic due to the energy transmitted during the collision, this part This acts as a conducting path, resulting in leakage currents. In addition, the collision of particles raises the temperature of the organic film to cause an interfacial reaction at the interface. The conducting interfacial layer formed as a result of the interfacial reaction can also act as a conduction path. Since the leakage current affects the luminous efficiency, reliability, and lifespan of the organic light emitting display, it must be removed in order to manufacture a high efficiency organic electroluminescent display. In addition, high energy particle collision may cause a short circuit of the device.When high energy particles collide with a relatively weak organic material or transfer energy to an electrode, the particles penetrate the organic material and are connected to the anode, which is a lower electrode, to short circuit. It can also cause dark spots. In addition, the dark spots are a major cause of fine particles in the chamber directly contacting the organic layer.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 박막 형성시 발생되는 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌에 의한 막의 손상을 방지할 수 있는 스퍼터링용 타겟장치, 이를 구비한 스퍼터링 장치, 상기 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 방법, 유기 박막 트랜지스터의 제조방법, 및 유기 전계 발광 표시장치의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above problems of the prior art, a sputtering target device that can prevent the damage of the film due to the substrate collision of particles having a high energy generated when forming a thin film, a sputtering device having the same, the sputtering An object of the present invention is to provide a sputtering method using an apparatus, a method of manufacturing an organic thin film transistor, and a method of manufacturing an organic light emitting display device.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 일측에 개구를 갖는 케이스와, 상기 개구를 통해 일면이 노출되도록 상기 케이스에 수용되는 스퍼터링 타켓과, 상기 케이스에 수용되고, 상기 스퍼터링 타겟의 타면을 지지하는 타겟 몸체와, 상기 타겟 몸체에 수용된 자계 발생 블록과, 상기 타겟 몸체와 자계 발생 블록의 사이에 개재된 냉각로를 포함하는 타겟부를 한 쌍을 구비하고, 상기 각 타겟부는, 상기 각 케이스의 개구가 서로 대향되도록 배치되어, 상기 각 스퍼터링 타겟이 서로 대향되도록 하며, 상기 각 자계 발생 블록은 서로 대향되는 부분이 서로 다른 극성을 띠도록 배치된 것을 특징으로 하는 스퍼터링용 타겟 장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a case having an opening on one side, a sputtering target accommodated in the case so that one surface is exposed through the opening, and accommodated in the case, to support the other surface of the sputtering target And a pair of target portions including a target body, a magnetic field generating block accommodated in the target body, and a cooling path interposed between the target body and the magnetic field generating block, wherein each of the target portions has an opening of each case. It is arranged to face each other, so that the respective sputtering targets face each other, and each of the magnetic field generating block provides a target device for sputtering, characterized in that arranged to have a different polarity.
본 발명은 또한 전술한 목적을 달성하기 위해, 챔버 내에 상기 스퍼터링용 타겟 장치를 적어도 하나 이상 포함하는 스퍼터링 장치를 제공한다.The present invention also provides a sputtering apparatus including at least one of the above-mentioned sputtering target apparatuses in a chamber, in order to achieve the above object.
또한, 본 발명은 챔버 내에 기판을 배치하고, 상기 기판의 하부에 대응되는 챔버 내에 상기 스퍼터링용 타겟 장치를 적어도 하나 배치한 후, 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판 상에 소정의 막을 성막하는 스퍼터링 방법을 제공한다.In addition, the present invention is a sputtering method of placing a substrate in a chamber, at least one sputtering target device in a chamber corresponding to a lower portion of the substrate, and then depositing a predetermined film on the substrate while rotating the substrate. To provide.
그리고, 본 발명은, 기판 상에 형성된 것으로, 유기 반도체층, 상기 유기 반도체층에 접하는 소스/드레인 전극, 및 상기 유기 반도체층에 절연된 게이트 전극 을 포함하는 유기 박막 트랜지스터를 제조하는 방법에 있어서, 상기 소스/드레인 전극 및 게이트 전극 중 적어도 하나의 제조는, 챔버 내에 상기 기판을 배치하고, 상기 기판의 하부에 대응되는 챔버 내에 상기 스퍼터링용 타겟 장치를 적어도 하나 배치한 후, 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판 상에 상기 전극 형성물질을 스퍼터링하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing an organic thin film transistor formed on a substrate, the organic thin film transistor comprising an organic semiconductor layer, a source / drain electrode in contact with the organic semiconductor layer, and a gate electrode insulated from the organic semiconductor layer. In the manufacture of at least one of the source / drain electrodes and the gate electrode, the substrate is disposed in a chamber, and at least one target device for sputtering is disposed in a chamber corresponding to a lower portion of the substrate, and then the substrate is rotated. It provides a method for manufacturing an organic thin film transistor, characterized in that by sputtering the electrode forming material on the substrate.
본 발명은 또한, 기판 상에 제1전극, 유기 발광막, 및 제2전극이 순차로 적층되는 유기 전계 발광 표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 제2전극의 제조는, 챔버 내에 상기 기판을 배치하고, 상기 기판의 하부에 대응되는 챔버 내에 상기 스퍼터링용 타겟 장치를 적어도 하나 배치한 후, 상기 기판을 회전시키면서, 상기 유기 발광막 상에 제2전극 형성물질을 스퍼터링하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 표시장치의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing an organic light emitting display device in which a first electrode, an organic light emitting film, and a second electrode are sequentially stacked on a substrate, wherein the manufacturing of the second electrode includes placing the substrate in a chamber. And disposing at least one target device for sputtering in a chamber corresponding to a lower portion of the substrate, and then sputtering a second electrode forming material on the organic light emitting film while rotating the substrate. A method of manufacturing a light emitting display device is provided.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 3a 내지 도 3c는 도 2에 장착된 스퍼터링용 타겟 장치를 설명하기 위한 도면들이다.2A is a schematic diagram for describing a sputtering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3C are diagrams for describing a sputtering target apparatus mounted in FIG. 2.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치는 대향 타겟식 스퍼터링 장치로서, 챔버부(100)와, 상기 챔버부(100) 내에 설치되는 스퍼터링용 타겟 장치(200)와, 전원 공급 장치(300)를 포함한다. 2, a sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention is a counter-target sputtering apparatus, which includes a
상기 챔버부(100)는 상기 스퍼터링 장치의 몸체를 이루는 챔버(110)와, 기판(S)을 장착하는 기판 장착부(120)와, 상기 스퍼터링용 타겟 장치(200)를 이송시키기 위한 타겟 이송 장치(130)를 포함하여 이루어진다. The
이때, 상기 챔버(110)는 진공 챔버로서, 상기 챔버(110) 내부는 0.1mTorr 내지 100mTorr 사이의 진공을 유지하도록 할 수 있다. In this case, the
상기 기판 장착부(120)는 상기 기판(S)을 장착하고, 상기 기판(S)이 상기 스퍼터링용 타겟장치(200)와 대향하도록 지지하며, 기판(S)을 소정 속도로 회전시킬 수 있다. The
상기 타겟 이송 장치(130)는 상기 스퍼터링용 타겟장치(200)를 이송시키기 위한 장치로서, 상기 스퍼터링용 타겟장치(200)를 이송함으로써, 대형 기판에 스퍼터링할 경우 균일한 스퍼터링을 유도할 수 있다. The
더불어, 상기 챔버부(100)는 상기 챔버(110) 내부가 스퍼터링 공정 중에 스퍼터링 물질에 의하여 오염되는 것을 방지하기 위하여 상기 챔버(110) 내벽을 따라 방착판(140)을 더 구비할 수도 있다. In addition, the
도 3a 내지 도 3c에서 볼 수 있듯이, 상기 스퍼터링용 타겟장치(200)는 서로 대향하는 한 쌍의 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)를 구비하는 구조로 이루어진다. As shown in FIGS. 3A to 3C, the
상기 한 쌍의 제 1 타켓부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)는 각각 케이스(220a,220b), 스퍼터링 타켓(210a, 210b), 타겟 몸체(230a, 230b), 자계 발생 블록(240a, 240b) 및 냉각로(250a, 250b)를 구비한다.The pair of
상기 케이스들(220a,220b)은 서로 대향된 측부가 각각 개구된 상자 형상으로 구비될 수 있고, 개구된 측에 접지 실드(222a,222b)가 결합되어 있다. 이 접지 실드(222a,222b)는 중공의 링 형상으로 구비되고, 그 단부(224a,224b)가 중심을 향해 연장된다. 이러한 접지 실드(222a,222b)는 초기 방전 시, 접지 역할을 하며 스퍼터링 타겟(210a,210b)과의 간격은 1 ~ 5mm 정도를 유지하며 표면이 스퍼터링되지 않도록 가공되어야 한다.The
이 케이스들(220a,220b)에 스퍼터링 타겟(210a,210b)과, 타겟 몸체(230a,230b)이 수용되는 데, 스퍼터링 타겟(210a,210b)은 상기 개구를 통해 일면이 노출되도록 수용되고, 타겟 몸체(230a,230b)는 이 스퍼터링 타겟(210a,210b)의 타면을 지지한다. 타겟 몸체(230a,230b)와 스퍼터링 타겟(210a,210b)의 사이에는 지지플레이트(232a,232b)가 더 개재될 수 있고, 타겟 몸체(230a,230b) 내에는 자계 발생 블록(240a,240b)이 수용된다. 그리고, 상기 냉각로(250a,250b)는 상기 타겟 몸체(230a,230b)와 자계 발생 블록(240a,240b)의 사이에 개재된다.The sputtering targets 210a and 210b and the
상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b)은 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)에서 서로 대향하도록 배치된다. 또한, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b)은 상기 기판(S) 상에 형성하고자 하는 물질로 이루어지며, 상기 기판(S) 상에 형성하고자 하는 물질의 종류에 따라 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)의 스퍼터링 타겟(210a, 210b)은 동일한 물질로 이루어지거나, 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. The sputtering targets 210a and 210b are disposed to face each other at the
예를 들면, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 (Al alloy) 및 이들의 등가물로 이루어질 수 있다. For example, the
또는, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b)은 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium-Zinc Oxide), IO(Indium Oxide), ZnO, TZO(Tin-Zinc Oxide), AZO, GZO 또는 이들의 등가물로 이루어질 수 있다. Alternatively, the
또한, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b)이 서로 다른 물질로 이루어지도록 하여, 상기 기판(S) 상에 두 가지 물질 이상으로 이루어지는 화합물로 이루어지는 박막을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b) 중 어느 하나를 ITO로 구성하며, 다른 하나를 IZO로 구성하여, 상기 기판(S) 상에 ITZO로 이루어지는 박막을 형성할 수 있다. 즉, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b)으로 서로 다른 물질을 이용함으로써, 상기 기판(S) 상에 형성되는 물질을 다양하게 조절할 수 있는 것이다. In addition, the
상기 타겟 몸체(230a,230b)는 절연체로 구비될 수 있는 데, 일측이 개구된 상자형으로 형성될 수 있다.The
상기 지지플레이트(232a,232b)는 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b)의 타면을 지지하도록, 스퍼터링 타겟(210a, 210b)을 장착하는 부분으로, 상기 타겟 몸체(230a,230b)의 개구된 부분에 결합될 수 있다. The
상기 자계 발생 블록(240a,240b)은 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)의 서로 대향하는 스퍼터링 타겟(210a, 210b) 사이의 공간에 자계를 발생시키기 위한 수단으로, 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)의 자계 발생 블록(240a, 240b)은 서로 극성을 달리하여 배치된다. The magnetic
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 자계 발생 블록(240a, 240b)은 블록 본체(242a,242b)와, 마그넷(244a,244b)과, 요크(246a,246b)를 구비할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the magnetic
블록 본체(240a,240b)은 막대 형상의 마그넷(244a,244b)들을 적어도 하나 이상 꽂을 수 있도록 형성된 것으로, 절연체로 형성될 수 있다. The
그리고, 상기 마그넷(244a,244b)은 종래의 스퍼터링 장치에 사용되는 자계 발생 수단의 길이보다 길게 형성될 수 있는 데, 종래의 스퍼터링 장치에 사용되는 자계 발생 수단의 길이는 일반적으로 1.5㎝ 내지 2㎝이나, 본 발명의 마그넷(244a, 244b)의 길이는 이의 3배 내지 5배인 것이 바람직하다. 즉, 상기 마그넷(244a, 244b)의 길이는 4.5㎝ 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 내지 12cm 의 길이를 갖도록 한다. 이는 상기 마그넷(244a, 244b)은 그 자체의 길이가 길수록, 상기 자계 발생 블록에 의해 형성되는 자계의 공간이 커지며, 이로 인하여 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b) 사이의 공간을 벗어나는 자속 성분을 감소시킬 수 있기 때문이다. 상기 마그넷(244a,244b)의 표면은 적어도 5,000 Gauss 이상의 자속밀도를 갖도록 하는 것이 바람직하다.The
상기 요크(246a, 246b)는 상기 자계 발생 블록(240a, 240b)에서 발생되는 자계를 보다 균일하도록 하며, 이를 위하여 상기 마그넷(244a, 244b)에 의해 자성을 띨 수 있는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 요크(246a, 246b)는 강자성체(强磁性體) 또는 상자성체 (常磁性體) 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 강자성체로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 요크(246a, 246b)가 강자성체로 이루어지는 경우에는 철, 코발트, 니켈 및 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 요크로는 두께 2 ~ 10mm의 Fe 계열의 플레이트를 사용할 수 있고, 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)의 크기는 기판 사이즈의 130 ~ 200%의 크기를 갖도록 할 수 있다. The
상기 냉각로(250a,250b)는 냉각수의 흐름을 통해, 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)의 자계 발생 블록(240a, 240b)을 냉각시킨다. The cooling
이러한 냉각로(250a,250b)는 타겟 몸체(230a,230b) 내에 소정 경로의 유로로 형성될 수 있는 데, 자계 발생 블록(240a,240b)과의 사이 틈을 따라 흐르도록 배치된다. 그리고, 냉각로(250a,250b)로 유입되는 냉각수는 케이스(220a,220b) 및 타겟 몸체(230a,230b)에 형성된 유입관(252a,252b) 및 유출관(254a,254b)을 따라 유입 및 유출된다.The cooling
한편, 상기 지지플레이트(232a,232b)의 자계 발생 블록(240a,240b)을 향한 면에도 소정 형태를 띠는 유로(234a,234b)가 형성될 수 있는 데, 이 유로(234a,234b)는 상기 냉각로(250a,250b)에 연통되어, 냉각수가 지지플레이트(232a,232b)와 자계 발생 블록(240a,240b)의 사이까지 흐를 수 있도록 한다. Meanwhile, a
상기 케이스(220a,220b)의 상측 및/또는 하측에는 가스 공급 수단(260a,260b)이 구비되어 있다. 가스 공급 수단(260a,260b)은 가스 공급관(262a,262b)과, 가스 분사 노즐(264a,264b)을 포함한다. Gas supply means 260a and 260b are provided above and / or below the
가스 분사 노즐(264a,264b)은 도 3b 및 도 3c에서 볼 수 있듯이, 케이스(220a,220b)의 폭 방향으로 연장된 얇은 파이프에 복수개의 구멍이 형성되어 가스 가 분출될 수 있도록 형성된다. 이 때, 구멍의 직경은 1 ~ 5mm 정도가 될 수 있고, 간격은 5 ~ 100mm로 가스 흐름 및 플라즈마의 형태에 따라 간격 조절을 할 수 있다.As shown in FIGS. 3B and 3C, the
이러한 가스 공급 수단(260a, 260b)은 상부와 하부에 설치하여, 공정에 따라 하부 또는 상부의 가스 공급 수단이 각각 단독으로 분사하거나, 또는 상부 및 하부가 동시에 분사할 수 있으며, 챔버(110) 전체 분위기로 공정압력을 조절할 수 있다.These gas supply means (260a, 260b) are installed in the upper and lower, so that the lower or upper gas supply means can be injected alone, or the upper and lower at the same time depending on the process, the
한편, 상기 케이스(220a,220b)에는 이 가스 분사 노즐(264a,264b)과의 사이에 보정 바아들(266a,266b)을 더 설치할 수 있다. 실제 성막 시 성막된 박막의 분포는 타겟 중심부가 높은 山형으로 형성될 수도 있다. 상기 보정 바아들(266a,266b)에 의해, 이러한 중심부의 성막 분포를 보다 균일하게 해 줄 수 있다.The
상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)의 케이스(220a,220b)는 각각 베이스 플레이트(270)에 수평 이동 및 회동 가능하게 설치되어 있다. The
즉, 베이스 플레이트(270)에 서로 근접 또는 이격 가능하도록 수평 이동부(272a,272b)가 설치되고, 이 수평 이동부(272a,272b) 상에 회동부(274a,274b)를 개재하여 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)의 케이스(220a,220b)가 설치된다.That is, the horizontal moving
수평 이동부(272a,272b)는 rail 형태 또는 bolt 고정 방식 등을 사용하여 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)가 30 ~ 150mm 정도의 간격을 유지할 수 있도록 한다.The horizontal moving
회동부(274a,274b)는 힌지 수단이 될 수 있는 데, 이에 따라, 상기 제 1 타 겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)가 수평 이동부(272a,272b)를 중심으로 스퍼터링 타겟(210a,210b)이 상방을 향하도록 도 3c와 같이, 회동 가능하게 된다. 회동부(274a,274b)는 상기 스퍼터링 타겟(210a,210b)의 교체 작업 시에, 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)의 스퍼터링 타겟(210a,210b)이 상부로 향하도록 하여, 상기 스퍼터링 타겟(210a,210b)의 원활한 교체를 할 수 있도록 한다. Rotating
또한, 도면 상에는 도시하지 않았으나, 상기 스퍼터링 타겟 장치(200)는 외부 흡입 펌프와 연결되어 이물질을 흡입하여 외부로 배출하며, 상기 베이스 플레이트(270)의 바닥면에 위치하는 이물질 제거 수단을 더 구비할 수 있다. 상기 이물질 제거 수단은 이는 본 발명의 스퍼터링 장치를 통한 스퍼터링 공정 시에 발생할 수 있는 이물질이 상기 스퍼터링용 타겟 장치(200)의 베이스 플레이트(270)의 바닥면에 쌓이게 되는 것을 방지하여, 스퍼터링 공정시 이물질이 기판(S) 상으로 유입되는 것을 방지한다. 또한, 스퍼터링 물질이 스퍼터링되지 않고, 바닥면에 쌓이게 되어 상기 스퍼터링 타겟(210a,210b)에 영향을 미치는 것을 방지하기 위함이다. In addition, although not shown in the drawings, the
도 2에서 상기 전원 공급 장치(300)는 상기 한 쌍의 대향 스퍼터링 타겟(210a,210b)이 캐소드 전극으로 작동하도록 상기 한 쌍의 대향 스퍼터링 타겟(210a,210b)에 (-) 전원을 공급하며, 상기 챔버(110)가 애노드 전극으로 작동하도록 하는 역할을 수행한다. In FIG. 2, the
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치의 작동은 하기와 같다. Operation of the opposed target type sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention as described above is as follows.
상기 챔버부(100)의 기판 장착부(120)에 기판(S)을 장착하고, 아르곤(Ar) 가 스 등의 스퍼터링 가스를 가스 공급 수단(260a,260b)을 통하여 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b) 사이의 공간으로 공급한다. The substrate S is mounted on the
이때, 본 발명의 일실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치에 의하여, 상기 기판(S) 상에 형성되는 물질이 산소를 포함하는 물질, 즉, 산화물인 경우에, 상기 아르곤(Ar) 가스 외에 산소(O2)를 상기 챔버(110) 내부로 주입할 수 있다. 이때, 상기 챔버(110) 내부의 압력, 특히, 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b) 사이의 스퍼터링 가스의 압력은 0.1mTorr 내지 100mTorr인 것이 바람직하다. 이는 상기 스퍼터링 가스의 압력이 100mTorr보다 높은 경우, 스퍼터링 방법을 통하여 상기 기판(S) 상에 형성되는 박막 내에 아르곤(Ar)과 같은 스퍼터링 가스의 성분의 함량이 증가하여 상기 박막의 특성 열화를 초래하기 때문이다. 또한, 상기 스퍼터링 가스의 압력이 0.1mTorr보다 낮은 경우, 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b) 사이의 공간에 플라즈마의 형성이 어려워 스퍼터링 효율이 떨어지기 때문이다. In this case, when the material formed on the substrate S is an oxygen-containing material, that is, an oxide, by the opposite target type sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, in addition to the argon (Ar) gas, oxygen O2 may be injected into the
그런 다음, 도 3a 및 도 3b에서와 같이, 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)의 서로 대향하는 스퍼터링 타겟(211, 215)에 상기 전원 공급 장치(300)를 통하여 동시에 (-) 전원을 인가하면, 상기 자계 발생 블록(240a, 240b)에 의하여 발생된 자계에 의하여, 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b) 사이의 공간 내에 스퍼터링 플라즈마가 발생되어 구속된다. 이때, 상기 플라즈마는 gamma - 전자, 음이온, 양이온 등으로 이루어져 있다. 3A and 3B, the sputtering targets 211 and 215 of the
이때, 상기 플라즈마 내의 전자는 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부 (200b)의 서로 대향하는 스퍼터링 타겟(210a, 210b) 사이의 자기력선을 따라 회전 운동을 하면서 고밀도 플라즈마를 형성시키고 동시에, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b)에 걸린 (-) 전원에 의하여 왕복 운동을 하면서 고밀도 플라즈마를 유지시킨다. 즉, 플라즈마 내에서 형성되거나 인가된 전원에 의하여 형성된 모든 전자나 이온은 자기력선을 따라 회전 운동을 하게 되고, 마찬가지로 gamma - 전자, 음이온, 양이온 등의 전하를 띤 이온 입자 역시 상기 자기력선을 따라 왕복 운동하기 때문에 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 하전된 입자는 반대편 타겟으로 가속되게 되어 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b) 사이의 공간 내에 형성된 플라즈마 내에 구속된다. 이때, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b) 중 어느 하나의 타겟에서 스퍼터링된 입자들 중 100eV 이상의 높은 에너지를 가진 입자는 반대편 타겟으로 가속되게 되어 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b) 사이의 공간 내에 형성된 플라즈마에 수직으로 놓여 있는 기판(S) 상에 아무런 영향을 주지 않게 되고, 비교적 낮은 에너지를 갖는 중성 입자의 확산에 의하여 상기 기판(S) 상에 박막 형성이 이루어진다. At this time, the electrons in the plasma forms a high-density plasma while rotating along the lines of magnetic force between the sputtering
따라서, 종래의 스퍼터링 장치를 이용하는 경우에 비하여 플라즈마에 의한 손상, 즉 높은 에너지를 갖는 입자의 충돌에 의한 기판(S)의 손상을 방지하며, 기판(S) 상에 박막을 형성할 수 있다. Therefore, compared with the case of using the conventional sputtering apparatus, damage by the plasma, that is, damage to the substrate S due to collision of particles having high energy, can be prevented, and a thin film can be formed on the substrate S. FIG.
또한, 100eV 이상의 높은 에너지를 가진 입자의 충돌이 없으므로, 종래의 스퍼터링 장치의 경우, 상기 기판(S) 스퍼터링 공정 후의 온도가 약 200℃였으나, 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 이용하는 스퍼터링 공정 후의 기판(S)의 온 도는 그 이하가 가능하다. 실험에 따르면, 별도의 기판(S) 냉각 시스템의 설치 없이도 상기 기판(S)의 온도를 40℃ 이하로 유지할 수 있어 유기물의 손상 및 기판(S)의 손상을 최소화할 수 있다. In addition, since there is no collision of particles with high energy of 100 eV or more, in the conventional sputtering apparatus, the temperature after the sputtering process of the substrate S was about 200 ° C., but after the sputtering process using the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention The temperature of the substrate S may be less than that. According to the experiment, the temperature of the substrate S may be maintained at 40 ° C. or lower without installing a separate cooling system of the substrate S, thereby minimizing damage to the organic material and damage to the substrate S.
또한, 상기 기판(S)이 상부에 챔버(110) 내부의 상부에 위치하고, 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)의 스퍼터링 타겟(210a, 210b)이 대략 수직으로 세워진 상태에서 스퍼터링 공정을 수행하므로, 종래의 대향 타겟식 스퍼터링 장치에서 발생하는 이물질 및 스퍼터링 물질이 하부에 누적되어, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b) 중 하부의 스퍼터링 타겟에서 발생하는 아크 방전을 방지할 수 있으며, 따라서, 아크 방전에 의한 스퍼터일 타겟(210a, 210b)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 상기한 이물질 및 스퍼터링 물질을 상기 베이스 플레이트(270) 내부 바닥면에 구비된 이물질 제거 수단을 통하여 제거할 수도 있다. In addition, the substrate S is positioned above the inside of the
또한, 상기 제 1 타겟부(200a) 및 제 2 타겟부(200b)의 케이스(220a,220b)가 회동부(274a,274b)를 통하여 수평 이동부(272a,272b)에 연결되므로, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b)의 수명이 다하여 교체할 때에, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b)이 상부로 향하도록 할 수 있어, 상기 스퍼터링 타겟(210a, 210b)의 교체를 보다 원활히 할 수 있다. 따라서, 스퍼터링 타겟(210a, 210b)의 교체에 따른 작업 시간을 보다 줄일 수 있다. In addition, since the
한편, 상기와 같은 스퍼터링용 타겟 장치는 도 4에서 볼 수 있듯이, 하나의 챔버부(100) 내에 다수개가 구비되도록 할 수도 있다. 즉, 상기 하나의 챔버부(100) 내에 다수의 스퍼터링용 타겟 장치(400, 500)를 설치함으로써, 보다 대형 기 판(S)을 스퍼터링 할 수 있다. On the other hand, the target device for sputtering as described above, as shown in Figure 4, may be provided with a plurality in one
이러한 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 다양한 성막 공정에 이용될 수 있는 데, 특히, 유기 박막 트랜지스터 및 유기 전계 발광 표시장치의 제조방법에 적용 가능하다.The sputtering apparatus according to the present invention can be used in various film forming processes, and in particular, it is applicable to the manufacturing method of the organic thin film transistor and the organic light emitting display device.
도 5는 본 발명의 스퍼터링 장치에 의해 제조되는 유기 박막 트랜지스터의 일 예를 도시한 것이다.5 shows an example of an organic thin film transistor manufactured by the sputtering apparatus of the present invention.
기판(11) 상에 유기 반도체층(12)을 형성하고, 이 유기 반도체층(12) 상에 소스/드레인 전극(13)을 형성한 후, 이들을 덮도록 게이트 절연막(14)을 형성하고, 게이트 절연막(14) 상에 게이트 전극(15)을 형성한다. The
이 때, 상기 유기 반도체층(12)은, 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 알파-6-티오펜, 알파-4-티오펜, 페릴렌(perylene) 및 그 유도체, 루브렌(rubrene) 및 그 유도체, 코로넨(coronene) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭디이미드(perylene tetracarboxylic diimide) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭디안하이드라이드(perylene tetracarboxylic dianhydride) 및 그 유도체, 나프탈렌의 올리고아센 및 이들의 유도체, 알파-5-티오펜의 올리고티오펜 및 이들의 유도체, 금속을 함유하거나 함유하지 않은 프탈로시아닌(phthalocyanine) 및 이들의 유도체, 나프탈렌테트라카르복실릭디이미드(naphthalene tetracarboxylic diimide) 및 그 유도체, 나프탈렌테트라카르복실릭디안하이드라이드(naphthalene tetracarboxylic dianhydride) 및 그 유도체, 파이로멜리틱 디안하이드라이드 및 그 유도체, 파이로멜리틱 디이미 드 및 이들의 유도체, 티오펜을 포함하는 공액계 고분자 및 그 유도체, 및 플루오렌을 포함하는 고분자 및 그 유도체 등이 사용될 수 있다.In this case, the
그리고, 소스/드레인 전극(13)은 Au, Pt 등과 같은 noble 한 금속을 사용할 수 있는 데, 이 소스/드레인 전극(13)을 전술한 본 발명의 스퍼터링 장치를 이용하여 스퍼터링 성막할 수 있다.The source /
본 발명에 따르면, 이렇게 유기 반도체층(12) 상에 소스/드레인 전극(13)을 스퍼터링하여도 유기 반도체층(12)에 손상이 입혀지는 것을 최소화할 수 있다.According to the present invention, sputtering the source /
상기 게이트 전극(15)의 스퍼터링도 본 발명의 스퍼터링 장치를 이용할 수 있다.Sputtering of the
도 6은 본 발명의 스퍼터링 장치에 의해 제조되는 유기 박막 트랜지스터의 다른 일 예를 도시한 것으로, 기판(11) 상에 게이트 전극(15)을 형성하고, 이를 덮도록 게이트 절연막(14)을 형성한 후, 게이트 절연막(14) 상에 유기 반도체층(12)을 형성하고, 이 유기 반도체층(12) 상에 소스/드레인 전극(13)을 형성한 것이다.6 illustrates another example of an organic thin film transistor manufactured by a sputtering apparatus of the present invention, in which a
이 경우에도, 소스/드레인 전극(13)을 본 발명에 따른 스퍼터링 장치를 이용하여 스퍼터링 성막하면, 하부의 유기 반도체층(12)에의 damage 를 최소하할 수 있다. 물론, 게이트 전극(15)도 상기 스퍼터링 장치를 이용하여 성막할 수 있다.Also in this case, when the source /
도 7은 본 발명의 스퍼터링 장치에 의해 제조되는 유기 박막 트랜지스터의 또 다른 일 예를 도시한 것으로, 기판(11) 상에 소스/드레인 전극(13)을 형성하고, 이를 덮도록 유기 반도체층(12)을 형성한 후, 유기 반도체층(12)을 덮도록 게이트 절연막(14)을 형성하고, 그 위에 게이트 전극(15)을 형성한 것이다.FIG. 7 illustrates another example of the organic thin film transistor manufactured by the sputtering apparatus of the present invention, and forms the source /
이 경우, 게이트 전극(15)을 본 발명에 따른 스퍼터링 장치를 이용하여 스퍼터링 성막하면, 하부의 유기 반도체층(12)에의 damage 를 최소하할 수 있다. 물론, 소스/드레인 전극(13)도 상기 스퍼터링 장치를 이용하여 성막할 수 있다.In this case, when the
본 발명의 스퍼터링 장치는 이 외에도 다양한 구조의 박막 트랜지스터 제조공정에 적용 가능하다.The sputtering apparatus of the present invention can be applied to a thin film transistor manufacturing process of various structures in addition to this.
도 8은 본 발명의 스퍼터링 장치에 의해 제조되는 유기 전계 발광 표시장치의 일 예를 도시한 것이다.8 illustrates an example of an organic light emitting display manufactured by the sputtering apparatus of the present invention.
전술한 바와 같이, TFT가 형성되어 있는 기판 상에 평탄화막(26)을 형성한 후, 평탄화막(26) 상에 TFT의 드레인 전극과 연결되는 제1전극(28)을 형성한다. 그리고, 제1전극(28)이 노출되도록 평탄화막(26)을 형성한 후, 노출된 제1전극(28)위로 유기 발광막(29)을 형성한다. 그리고, 이 유기 발광막(29)을 덮도록 제2전극(30)을 형성한다.As described above, after the
이 때, 상기 유기 발광막은 저분자 또는 고분자 유기막이 사용될 수 있는 데, 저분자 유기막을 사용할 경우 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 발광층(EML: Emission Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 단일 혹은 복합의 구조로 적층되어 형성될 수 있으며, 사용 가능한 유기 재료도 구리 프탈로시아닌(CuPc: copper phthalocyanine), N,N-디(나프탈렌-1-일)-N,N'-디페닐-벤지딘 (N,N'-Di(naphthalene-1-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine: NPB) , 트리스-8-하이드록시퀴놀린 알루미늄(tris-8-hydroxyquinoline aluminum)(Alq3) 등을 비롯해 다양하게 적용 가능하다. 이들 저분자 유기막은 진공증착의 방법으로 형성된다. 고분자 유기막의 경우에는 대개 홀 수송층(HTL) 및 발광층(EML)으로 구비된 구조를 가질 수 있으며, 이 때, 상기 홀 수송층으로 PEDOT를 사용하고, 발광층으로 PPV(Poly-Phenylenevinylene)계 및 폴리플루오렌(Polyfluorene)계 등 고분자 유기물질을 사용하며, 이를 스크린 인쇄나 잉크젯 인쇄방법 등으로 형성할 수 있다.In this case, the organic light emitting film may be a low molecular or polymer organic film. When the low molecular organic film is used, a hole injection layer (HIL), a hole transport layer (HTL), and an emission layer (EML) may be used. , Electron Transport Layer (ETL), Electron Injection Layer (EIL), etc. may be formed by stacking in a single or complex structure, and the usable organic materials may be copper phthalocyanine (CuPc), N, N-di (naphthalen-1-yl) -N, N'-diphenyl-benzidine (N, N'-Di (naphthalene-1-yl) -N, N'-diphenyl-benzidine: NPB), Tris Various applications include, for example, tris-8-hydroxyquinoline aluminum (Alq3). These low molecular weight organic films are formed by the vacuum deposition method. In the case of the polymer organic film, the structure may include a hole transporting layer (HTL) and a light emitting layer (EML). In this case, PEDOT is used as the hole transporting layer, and polyvinylvinylene (PPV) and polyfluorene are used as the light emitting layer. Polymer organic materials such as (Polyfluorene) are used and can be formed by screen printing or inkjet printing.
이러한 유기 발광막(29) 위로 형성되는 제2전극(30)은 일함수가 낮은 금속 물질로 스퍼터링되는 데, 이 때, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치를 이용하여 제2전극(30)을 성막할 수 있다.The
그러면, 하부의 유기 발광막(29)에의 damage 를 최소하할 수 있다. Then, damage to the lower organic
물론, 이는 도 8에 도시된 AM타입의 유기 전계 발광 표시장치에 한정되는 것은 아니며, PM타입의 유기 전계 발광 표시장치의 제조공정에도 동일하게 적용가능하다.Of course, this is not limited to the AM type organic electroluminescent display shown in FIG. 8, and is equally applicable to the manufacturing process of the PM type organic electroluminescent display.
도 9는 본 발명의 스퍼터링 장치를 이용하여 제작한 유기 전계 발광 표시 장치의 누설 전류를 설명하기 위한 도면이다. 9 is a diagram for describing a leakage current of an organic light emitting display device manufactured by using a sputtering apparatus of the present invention.
도 1과 동일한 구조의 전면발광형 유기 전계 발광 표시장치의 유기막 상에 상부 전극으로, ITO를 도 2 내지 도 3c에 도시된 바와 같은 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용해 성막한 것으로, Glass/ITO(anode)/HIL/HTL/EML/ETL/EIL로 이루어진 유기 전계 발광 소자 상에 1,000Å 두께의 ITO를 성막 시켰다ITO is formed on the organic layer of the top emission type organic electroluminescent display having the same structure as that of FIG. 1 by using an opposing target sputtering device as shown in FIGS. 2 to 3C. 1,000 Å thick ITO was formed on the organic electroluminescent device consisting of anode) / HIL / HTL / EML / ETL / EIL.
성막 시 base pressure는 10-7 Torr 영역이며 챔버(110) 내부의 압력은 5 mTorr, 공정 가스로는 Ar과 O2를 9:1의 비율로 사용하였다. 스퍼터링 타겟(210a, 210b)은 직사각형 형태의 ITO를 사용하였고, DC 전원 100W ~ 5kW 영역에서 성막하였다. When the film was formed, the base pressure was 10-7 Torr, the pressure inside the
도 1과 도 9에서 볼 수 있듯이, 기존의 DC 스퍼터를 이용하여 제작한 유기 전계 발광 표시장치와 비교할 때 역 바이어스(reverse bias) 영역에서 누설 전류가 감소하여 거의 없는 것을 알 수 있다. 이는 높은 에너지를 갖는 입자들이 자기장 내에 구속되어 기판 방향으로의 입자 충돌을 최소화하였기 때문이다. As can be seen in FIGS. 1 and 9, it can be seen that the leakage current decreases in the reverse bias region and thus there is little compared with the organic electroluminescent display manufactured using the conventional DC sputter. This is because particles with high energy are confined in the magnetic field to minimize particle collisions in the direction of the substrate.
한편, 본 발명의 실시예에서는 기판(S)이 챔버 내부 공간의 상부에 위치하며, 상기 스퍼터링용 타겟장치(200, 400, 500)가 하부에 위치하여 하부에서 상부 방향으로 스퍼터링하는 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 예를 들어 설명하였으나, 상기 기판을 지면에 대략 수직한 상태로 세우며, 상기 스퍼터링용 타겟장치의 스퍼터링 방향이 상기 기판에 수직한 상태로 스퍼터링할 수도 있다. On the other hand, in the embodiment of the present invention, the substrate (S) is located in the upper portion of the chamber interior space, the target device for sputtering (200, 400, 500) is located at the lower side of the opposite target sputtering sputtering from the upper direction Although the apparatus has been described as an example, the substrate may be placed in a state substantially perpendicular to the ground, and the sputtering direction of the sputtering target apparatus may be sputtered in a state perpendicular to the substrate.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
첫째, 본 발명에 의한 스퍼터링용 타겟 장치 및 이를 구비한 스퍼터링 장치를 유기 전계 발광 표시장치 및 유기반도체의 전극 성막에 도입할 경우, 높은 에너지를 갖는 입자들의 충돌에 따른 플라즈마 데미지 효과를 최소화할 수 있다. 또한, 별도 냉각구조 도입 없이도, 유기막 상에 40℃ 이하의 저온 성막 공정이 가능하여 유기 전계 발광 표시장치 및 유기반도체 제작에 적합하다. 유기물 자체의 특성 변화를 일으키지 않으며 이동성막을 할 수 있다. 이에 따라 대면적 성막도 가능하게 된다. 단수 또는 복수의 타겟장치를 도입할 수 있고, 복수의 타겟장치를 배열하여 타겟 효율 및 multi-step 공정을 연속적으로 수행할 수도 있다. 초기에는 극히 약한 에너지를 갖는 입자들만 유기막에 성막될 수 있도록 낮은 전압을 인가한 후, 고전압을 인가하여 high rate deposition 공정을 수행할 수 있으며, 서로 다른 물질의 박막을 연속적으로 성막할 수 있다. 또한 Inter-back 방식에 의해 반복 이동을 통하여 multi-layer를 형성할 수 있다. First, when the target device for sputtering and the sputtering device including the sputtering target device according to the present invention are introduced to the electrode deposition of the organic light emitting display device and the organic semiconductor, it is possible to minimize the plasma damage effect due to collision of particles having high energy. . In addition, a low temperature film formation process of 40 ° C. or lower is possible on the organic layer without introducing a cooling structure, which is suitable for manufacturing an organic light emitting display device and an organic semiconductor. It does not cause a change in the properties of the organic material itself and can form a movable film. As a result, large area film formation is also possible. A single or a plurality of target devices may be introduced, or a plurality of target devices may be arranged to continuously perform a target efficiency and a multi-step process. Initially, a low voltage may be applied so that only particles having extremely weak energy may be deposited on the organic layer, and then a high voltage may be applied to perform a high rate deposition process, and thin films of different materials may be continuously formed. In addition, it is possible to form a multi-layer through repeated movement by the inter-back method.
둘째, 본 발명에 의한 타겟장치를 사용하여 양질의 금속 박막 및 투명전극을 유기물 상에 성막 시킬 경우 우수한 전기적, 광학적 특성의 유기 전계 발광 표시장치를 실현할 수 있다. 유기 전계 발광 표시장치 제작에 있어, 주요한 이슈 중 하나인 상부전극 제작에서 유기막에 손상을 적게 입히고, 저온 성막을 실현할 수 있으며, 전극 뿐만 아니라 H2O, O2 등 유기물의 열화를 가져올 수 있는 성분들의 차단하는 보호막의 역할도 동시에 수행할 수 있다. 이에 따라 전면 발광 유기 전계 발광 표시장치, flexible display, Organic TFT의 실현화 및 양산화를 앞당길 수 있다. Second, when a high quality metal thin film and a transparent electrode are formed on an organic material by using the target device according to the present invention, an organic light emitting display device having excellent electrical and optical characteristics can be realized. In fabricating an organic light emitting display device, one of the main issues, which is one of the main issues, is to reduce the damage to the organic film, to realize low temperature film formation, and to block not only the electrode but also components that may cause deterioration of organic materials such as H 2 O and
셋째, 본 발명에 의한 타겟장치를 사용하여 flexible display 제작에 응용할 경우 저온 성막이 가능하며, roll-to-roll 방식의 적용도 가능하여 고속 대량 생산을 가능하게 할 수 있다. Flexible display를 제작하는데 있어 가장 중요한 고려 사항은, 저온 성막으로 본 발명에 의한 타겟장치를 적용하면 별도의 냉각구조 없이 저온 TFT 구성 박막, 저온 cathode를 형성할 수 있어서 flexible display의 제작이 용이하게 한다. 또한 진공 상에서 roll-to-roll 방식으로 적용하는 경우 연속 성막이 가능하여 대량생산에 적합하게 된다. Third, low temperature film formation is possible when using the target device according to the present invention to produce a flexible display, and a roll-to-roll method may be applied to enable high-speed mass production. In manufacturing a flexible display, the most important consideration is applying a target device according to the present invention to form a low temperature film to form a low temperature TFT composition thin film and a low temperature cathode without a separate cooling structure, thereby facilitating the manufacture of a flexible display. In addition, when roll-to-roll is applied in vacuum, continuous film formation is possible, which makes it suitable for mass production.
넷째, 본 발명에 의한 타겟장치를 사용하여 유기 전계 발광 표시장치의 상부 전극 위에 형성되는 투명보호막을 성막함으로써, 유기 전계 발광 표시장치의 제조 공정을 단순화 할 수 있다. 유기 전계 발광 표시장치의 제조에 있어서 투습 방지 특성을 가지면서 우수한 투과도를 가지는 투명보호막의 도입이 중요하다. 저온 저손상 성막을 수행하면서 절연 특성을 가질 수 있도록 SiNx, SiO2, SiON, TiO2 등의 투명 보호막을 본 발명에 의한 타겟장치를 사용하여 성막할 수 있다. 이 경우 현재 투명보호막 형성 방법으로 제시되고 있는 저온 CVD 또는 Plasma gun을 사용한 방식과 달리 유기 증착 공정과 동일한 방식의 물류 방식을 채택할 수 있는 장점이 있다. Fourth, by forming a transparent protective film formed on the upper electrode of the organic light emitting display using the target device according to the present invention, it is possible to simplify the manufacturing process of the organic light emitting display. In the manufacture of an organic light emitting display device, it is important to introduce a transparent protective film having moisture permeability and excellent transmittance. A transparent protective film such as SiNx,
다섯째, 본 발명에 의한 타겟장치를 상하 또는 좌우로 이동시키며 전극을 성막하거나 복수의 타겟장치를 적용하는 경우 대면적의 성막 공정도 가능하다. 타겟장치 개개가 일체형으로 제작이 가능하기 때문에 이동 성막이 가능하여 대면적 유기 전계 발광 표시장치 및 OTFT 기판의 전극 및 보호막의 성막이 가능하게 된다. 또한 복수의 타겟장치를 도입하는 경우에도 대면적 저온 저손상 공정을 적용할 수 있게 된다. Fifth, when the target device according to the present invention is moved up and down or left and right and the electrode is formed or a plurality of target devices are applied, a large area deposition process is also possible. Since the individual target devices can be fabricated in one piece, the film can be moved to form a large area organic light emitting display device and an electrode and a protective film of the OTFT substrate. In addition, even when a plurality of target devices are introduced, a large area low temperature low damage process can be applied.
여섯째, 본 발명에 의한 타겟장치를 사용하여 OTFT의 Source 및 Drain을 형성 공정에 적용할 수 있다. OTFT를 형성하는데 있어서, 유기물 층 위에 박막을 형성하는 과정에서 저온 저손상 방식의 도입이 점차 필요할 것이다. 또한 대면적에 OTFT를 형성하기 위해서도 본 발명에 의한 타겟장치를 도입한 방식이 요청될 수 있다. 또한, OTFT가 적용된 기판 위에 유기 전계 발광 표시장치를 형성하는 경우에도 본 발명에 의한 타겟장치를 도입한 방식이 필요할 수 있다. Sixth, the source and drain of the OTFT can be applied to the formation process using the target device according to the present invention. In forming the OTFT, the introduction of a low temperature low damage method will be gradually required in the process of forming a thin film on the organic layer. Also, in order to form an OTFT in a large area, a method of introducing a target device according to the present invention may be requested. In addition, even when the organic light emitting display device is formed on the substrate to which the OTFT is applied, a method of introducing the target device according to the present invention may be necessary.
일곱째, 본 발명에 의한 타겟장치로 유기 전계 발광 표시장치를 제작할 경우 leakage current를 최소화하여 수명을 증대시킬 수 있다. 역 바이어스 영역의 leakage current를 최소화하여 장시간 유지되는 경우에도 사용이 가능하며 발광효율을 향상시킬 수 있다. 또한 초기 방전 전압을 안정하게 유지할 수 있는 장점도 있다. 도 1의 2 ~4V 영역의 전류밀도가 불안정한 형상을 보이는 반면에 도 5의 경우 2 ~4V의 초기 방전 전압 영역에서 안정적으로 비례하는 모습을 보이고 있다. 이는 기존 스퍼터 공법 적용에 따른 유기물 손상이 원인으로 저온 저손상 방식을 적용함에 따라 유기물 층의 변성이 발생하지 않아서 안정적인 방전 특성일 보이는 것으로 추정된다. Seventh, when the organic light emitting display device is manufactured as the target device according to the present invention, the leakage current can be minimized to increase the lifetime. By minimizing leakage current in the reverse bias region, it can be used even if it is maintained for a long time and can improve luminous efficiency. It also has the advantage of keeping the initial discharge voltage stable. While the current density in the 2-4V region of FIG. 1 is unstable, in FIG. 5, the current density is stably proportional to the initial discharge voltage region of 2-4V. This is presumed to be stable discharge characteristics because the organic layer is not denatured due to the low temperature low damage method due to organic damage caused by the existing sputtering method.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
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