KR100710244B1 - 디바이스의 진공 박막 증착 과정의 응력 보정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디바이스의 진공 박막 증착 과정의 응력 보정방법에 관한 것으로, 바이메탈을 이용하여 디바이스에 반대 급부의 응력을 발생시킴으로써 간단한 과정으로 증착 과정에서 박막과 디바이스 간에 발생하는 응력을 해소시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위한 본 발명의 응력 보정방법은, 진공 상태의 챔버 내에서 디바이스 홀더에 의해 고정되게 지지된 디바이스의 표면에 박막을 증착함에 있어서, 디바이스의 증착전 디바이스 증착면의 배면에 열에 의한 디바이스의 변형과 반대방향의 변형을 일으키는 바이메탈 및 바이메탈에 열을 공급하는 전열히터를 차례로 부착하여, 상기 바이메탈에 의해 발생하는 응력에 의해 박막과 디바이스 간에 발생하는 응력을 해소하도록 한 것을 특징으로 한다.

증착법, 박막 증착, 응력 보정방법

Description

디바이스의 진공 박막 증착 과정의 응력 보정방법{Method for compensation of stress in vacuum deposition process of device}

도 1은 종래의 진공 박막 증착 과정에서 디바이스에 발생하는 응력에 의한 변형 형태를 나타낸 단면도

도 2는 본 발명에 따른 진공 박막 증착과정의 응력 보정방법을 구현하기 위한 구성을 나타낸 요부 단면도

도 3은 본 발명의 응력 보정방법에 의해 디바이스의 응력 및 변형이 보정되는 과정을 나타낸 도면

* 도면의 주요부분의 참조부호에 대한 설명 *

1 - 디바이스 2 - 박막

3 - 바이메탈 4 - 전열히터

5 - 홀더

본 발명은 디바이스의 진공 박막 증착 과정에서 발생하는 응력을 보정하는 방법에 관한 것으로, 특히 디바이스에 박막을 증착한 후 박막과 디바이스 간의 열 팽창계수의 차이에 의해 발생하는 응력을 해소해 줄 수 있는 디바이스의 진공 박막 증착 과정의 응력 보정방법에 관한 것이다.

일반적으로, 금속 또는 비금속 물체의 표면에 박막을 코팅하기 위한 박막증착법은 크게 물리증착법(PVD: Physical Vapor Deposition)과 화학증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition)으로 구분할 수 있다.

이러한 박막증착법 중 물리증착법은 고진공 조건에서 화학반응이 일어나지 않는 상태로 단일 재료의 증기상을 피처리물 표면에 코팅시키는 것을 의미하였으나, 최근에는 증기상과 송입한 가스와의 화학적 반응에 의해 생성되는 복합물을 코팅시키는 것도 포함하고 있다.

이러한 물리증착법은 진공증착(Vacuum Evaporation), 스퍼터링(Spettering), 이온도금 등과 같은 방식이 있는데, 상기 진공증착은 증착하고자 하는 물질을 전자총 또는 고융점 히터로 가열하여 액화 및 기화의 과정을 거쳐 원자 또는 분자의 형태로 수평 또는 수직하게 놓여져 있는 피처리물의 표면에 흡착시켜 연속적으로 코팅을 하는 방식이다.

그리고, 화학증착법은 고진공 환경 하에서 높은 온도로 가열된 피처리물의 표면 또는 표면 부근에서 열분해되거나 반응성가스 간에 화학적 반응을 일으켜 생성되는 고체금속 혹은 화합물, 복합물이 피처리물의 표면에 흡착, 축적되어 피복층을 형성하는 방법이다.

상기와 같은 물리증착법과 화학증착법은 공통적으로 피처리물을 홀더로 파지하여 진공실 내에 장입(loading)하고, 고진공상태 하에서 증착 공정을 수행한 후 취출(unloading)되는 과정을 거친다.

그런데, 상기와 같이 물리증착법과 화학증착법을 이용하여 피처리물(이하 디바이스라함) 표면에 박막을 증착하는 과정에서 박막과 디바이스 간의 열팽창계수의 차이로 인해 도 1에 도시된 것처럼 디바이스(1) 또는 박막(2)에 응력(σ) 및 변형이 발생하게 되고, 이러한 응력은 증착후에도 잔류응력(Residual Stress) 형태로 남아 디바이스의 파손을 일으키거나, 혹은 다계면 박막층의 경우 이후에 증착되는 박막 재료의 결정화에도 영향을 미쳐 막의 미세구조(Micro Structure)가 변화하게 되고 결국 디바이스 특성 변화를 가져오는 문제점이 있었다.

특히, 유기 EL 소자나 반도체 소자 등의 두께가 얇은 유리기판이나 플라스틱 같은 유연한 디바이스의 경우에는 상기와 같은 문제가 더욱 심각하게 된다.

즉, 증착되는 박막의 재료의 열팽창계수가 디바이스에 비해 큰 경우 증착후 디바이스에 압축응력이 가해지게 되고, 이로 인해 디바이스는 증착면 방향으로 휨 또는 압축 응력을 받게 된다.

따라서, 종래에는 상기와 같은 디바이스 내의 잔류응력 제거를 위해 박막 증착 공정 후 열처리(annealing) 등의 추가 공정을 수행해야 했으며, 이에 따라 공정이 복잡해지는 문제도 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 바이메탈을 이용하여 디바이스에 반대 급부의 응력을 발생시킴으로써 간단한 과정으로 증착 과정에서 박막과 디바이스 간에 발생하는 응력을 해소시킬 수 있도록 한 디바 이스의 진공 박막 증착 과정의 응력 보정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공 상태의 챔버 내에서 디바이스 홀더에 의해 고정되게 지지된 디바이스의 표면에 박막을 증착하도록 된 것에 있어서, 디바이스의 증착전 디바이스 증착면의 배면에 증착후 박막의 응력에 의한 디바이스의 변형과 반대방향의 변형을 일으키는 바이메탈 및 바이메탈에 열을 공급하는 전열히터를 차례로 부착하여, 상기 바이메탈에서 발생하는 응력에 의해 박막과 디바이스 간에 발생하는 응력을 해소하도록 한 것을 특징으로 하는 디바이스의 진공 박막 증착 과정의 응력 보정방법을 제공한다.

여기서, 상기 바이메탈에 열을 가해 응력을 발생시키는 것은 디바이스의 증착전에 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 한 형태에 의하면, 상기 바이메탈과 전열히터는 진공 챔버 내에서 디바이스를 고정되게 지지하는 디바이스 홀더에 통합하여 설치된다.

이하, 본 발명에 따른 디바이스의 진공 박막 증착 과정의 응력 보정방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 진공 박막 증착과정의 응력 보정방법을 구현하기 위한 구성을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 응력 보정방법에 의해 디바이스의 응력 및 변형이 보정되는 과정을 나타낸 것이다.

먼저, 본 발명의 응력 보정방법은 바이메탈에 의해 이루어지는 바, 증착 대상물인 디바이스(1)를 증착챔버(미도시)에 장입하기 전에 디바이스(1)의 증착면의 배면에 바이메탈(3)을 연접하게 부착하고, 이 바이메탈(3)의 배면에 열을 제공하는 전열히터(4)를 부착하는 작업이 선행된다.

여기서, 상기 바이메탈(3)과 전열히터(4)는 디바이스(1)를 파지 이송하여 증착챔버 내에서 고정되게 지지하여 주는 디바이스 홀더(5)에 통합되어 설치된다.

상기 바이메탈(3)은 가열되었을 때, 증착후 디바이스에 발생하는 응력과 반대방향으로의 응력을 발생시키도록 되어 있으며, 바이메탈(3)에 발생하는 응력의 조절은 상기 전열히터(4)에 의해 발생하는 열을 조절함으로써 이루어진다.

물론, 상기 디바이스가 받는 응력을 상쇄하여 소성변형을 일으키지 않기 위해서는 상기 바이메탈(3)에 의해 동일한 크기의 응력이 발생하도록 해야 한다.

한편, 상기와 같이 디바이스(1)에 바이메탈(3) 및 전열히터(4)를 부착한 다음, 디바이스(1)를 증착챔버(미도시)에 장입하기 전, 혹은 디바이스(1)를 증착 챔버에 장입하고 박막 증착을 수행하기 전 단계에서 상기 전열히터(4)를 이용하여 바이메탈(3)에 열을 가함으로써 디바이스(1)에 전(前)응력(σ')을 생성시킨다(도 3의 중간 도면 참조).

따라서, 증착챔버 내의 고진공 하에서 박막 증착 공정이 수행되면, 전술한 바와 같이 박막(2)과 디바이스(1)의 열팽창계수 차이에 의해 응력(σ)이 발생하게 되는 바, 이 응력은 상기 바이메탈(3)에 의해 생성된 응력(σ')과 반대로 작용하므로 결과적으로 디바이스(1)의 응력들이 해소되는 효과를 얻게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 디바이스에 박막을 증착한 후 발생하는 잔류응력을 제거할 수 있게 되므로 디바이스의 파손을 방지됨과 아울러, 증착된 박막 상부의 차기 막의 미세구조가 안정화되고, 이에 따라 소자의 안정성 향상 및 디바이스 내 응력 불균일에 의한 특성 불균일도 감소 효과를 얻게 된다.

또한, 박막 증착 후 디바이스의 잔류응력 제거를 위한 별도의 열처리 공정을 수행할 필요가 없게 되므로 공정이 단순화되는 효과도 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 진공 상태의 챔버 내에서 디바이스 홀더에 의해 고정되게 지지된 디바이스의 표면에 박막을 증착하도록 된 것에 있어서,

   디바이스 증착면의 배면에 증착후 박막의 응력에 의한 디바이스의 변형과 반대방향의 변형을 일으키는 바이메탈 및 이 바이메탈에 열을 공급하는 전열히터를 차례로 부착하여, 상기 바이메탈에서 발생하는 응력에 의해 박막과 디바이스 간에 발생하는 응력을 해소하도록 한 것을 특징으로 하는 디바이스의 진공 박막 증착 과정의 응력 보정방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 바이메탈에 열을 가해 응력을 발생시키는 것은 디바이스의 증착전에 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 디바이스의 진공 박막 증착 과정의 응력 보정방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 바이메탈과 전열히터는 진공 챔버 내에서 디바이스를 고정되게 지지하는 디바이스 홀더에 통합하여 설치된 것을 특징으로 하는 디바이스의 진공 박막 증착 과정의 응력 보정방법.

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