KR100800329B1 - 스퍼터 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스크의 수명과 이물발생을 제거할 수 있는 스퍼터 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 스퍼터 장치는 톱니형태인 돌기가 적어도 하나 이상 형성되며 증착막이 형성되는 기판의 비증착부분을 마스킹하는 마스크를 구비한다.

Description

스퍼터 장치{Sputter Apparatus}

도 1은 종래의 액정표시소자를 나타내는 평면도.

도 2는 종래의 스퍼터 장치를 나타내는 평면도.

도 3은 도 2에 도시된 스퍼터챔버를 나타내는 도면.

도 4는 도 3에 도시된 마스크를 나타내는 도면.

도 5는 도 4에 도시된 마스크의 돌기 상에 증착되는 증착물질의 증착방향을 나타내는 도면.

도 6은 도 4에 도시된 마스크의 돌기가 세정 공정시 부식되는 현상을 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 마스크를 나타내는 도면.

도 8은 도 7에 도시된 마스크의 돌기를 상세히 나타내는 도면.

도 9는 도 7에 도시된 마스크의 돌기를 위치별로 다르게 형성되는 것을 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2,4,6 : 스퍼터 챔버 8 : 예열 챔버

10,12 : 로드락 챔버 14 : 트랜스퍼 챔버

16 : 백킹플레이튼 20 : 타겟

22,52 : 마스크 24 : 기판

30,60 : 돌기 32,62 : 마스크 고정용 캡

34,64 : 방착판 36,66 : 지지대

본 발명은 액정표시소자의 제조장치에 관한 것으로, 특히 마스크의 수명과 이물발생을 제거할 수 있는 스퍼터 장치에 관한 것이다.

통상 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device : LCD) 내에는 다양한 전극 단자 및 신호라인들이 형성된다. 이들은 도 1에 도시된 바와 같이 하판에 형성되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)의 게이트전극(36), 소스전극(38) 및 드레인전극(40)과, 드레인전극(40)과 접속되는 화소전극(42)과, 소스전극(38)에 데이터신호를 공급하기 위한 데이터라인(34)과, 게이트전극(36)에 게이트신호를 공급하기 위한 게이트라인(32), 그리고 상판에 형성되는 공통전극(도시하지 않음)을 예로 들 수 있다.

이러한 전극 단자 및 신호라인들은 스퍼터장치를 이용하여 전극 물질로 이용되는 물질을 기판 상에 전면 증착한 후 패터닝함으로써 형성된다. 일반적인 스퍼 터 장치는 진공챔버와 펌프, 음극에 연결된 타겟, 그리고 막이 증착되는 기판으로 구성된다. 성막시 박막의 오염을 줄이면서 증착속도를 빠르게 하기 위해, 자기장을 인가시켜 타겟 표면 가까이에 강렬한 플라즈마를 거두어 둠으로써 보다 효과적으로 가스의 이온화를 유도하고 그 결과 증착 속도를 증가시키게 된다.

이와 같이 비교적 저압에서도 증착속도를 빠르게 할 수 있는 것은 타겟의 후방에 위치한 마그네트에 의해 생긴 자기장이 타겟 표면 위의 공간에서 원형의 경로로 움직이는 전자의 이동거리를 증대시켜 줌으로써 이들 전자가 효과적으로 불활성 원자의 이온화를 돕기 때문이다. 그 결과, 이온화될 때 생긴 하전입자가 타겟 표면을 향해 가속되어 타겟 표면의 원자들을 보다 효과적으로 뜯어내어 기판에 증착시키게 된다.

도 2는 종래의 스퍼터 장치의 진공챔버를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래의 스퍼터 장치의 진공챔버는 기판 상에 전극을 형성하는 제1 내지 제3 스퍼터 챔버(2,4,6)와, 기판을 예열하는 예열 챔버(8)와, 기판을 트랜스퍼 챔버(14)로 이동시키기 위하여 진공 및 대기상태를 반복하는 제1 및 제2 로드락 챔버(10,12)와, 각 챔버들간에 기판을 이동시키기 위한 트랜스퍼 챔버(14)들을 구비한다.

예열 챔버(8)는 제1 내지 제3 스퍼터 챔버(2,4,6)의 고온보다 상대적으로 낮은 온도로 기판을 예열한다. 즉, 예열 챔버(8)는 기판이 스퍼터 챔버들(2,4,6)로 이동되기전 기판을 예열하여 기판에 무리가 오는 것을 방지한다.

제1 및 제2 로드락 챔버(10,12)는 도시되지 않은 카세트와 트랜스퍼 챔버(14)간에 기판을 이동시키기 위하여 진공 및 대기상태를 반복한다. 이 제1 및 제2 로드락 챔버(10,12)는 대기에서 고진공으로 들어가기 위한 압력차이를 극복하는 역할을 한다.

트랜스퍼 챔버(14)는 고진공 상태에서 도시되지 않은 로봇에 의해 기판을 각 챔버들(2,4,6,8,10,12)로 이동시킨다.

제1 내지 제3 스퍼터 챔버(2,4,6)는 소정의 고온에서 전극물질을 진공 증착시킨다. 이 제1 내지 제3 스퍼터 챔버(2,4,6)는 공정마다 타겟의 종류를 달리하여 기판 상에 증착시키게 된다.

제1 내지 제3 스퍼터 챔버(2,4,6)에는 도 3에 도시된 바와 같이 기판(24)이 안착되며 선회운동이 가능하게 설치되는 플레이튼(26)과, 소정 경사각으로 세워지는 타겟(20)과, 타겟(20)이 부착된 백킹 플레이트(16)와, 백킹 플레이트(16)의 위쪽에 설치되는 마그네트(18)와, 타겟(20)에 스퍼터링된 물질이 증착되는 기판(24)과, 기판(24)과 타겟(20) 사이에 형성되는 마스크(22)를 구비한다.

타겟(20)은 실제 증착되는 물질을 말하며, 대전된 2차전자가 충돌하여 증착물질이 튕겨져 나가게 된다. 백킹 플레이트(16)는 타겟(20)을 지지하게 되며, 챔버 내부에 직접 접하는 타겟(20)의 온도를 제어하는 역할을 하게 된다. 플레이튼(26)은 힌지형태로 모터의 회전축(28)에 체결되어 모터의 구동에 의해 기판(24) 안착시와 증착시에 소정 경사각으로 회전하게 되어 증착공정시 타겟(20)과의 간격을 조절하게 된다.

마스크(22)는 증착시 플라즈마가 형성되는 공간으로 기판(24)의 비성막부분 을 결정하게 된다. 이러한 마스크(22)의 양측에는 증착물질이 많이 잘 붙어있도록 도 4에 도시된 바와 같이 마스크(22)의 양측에 표면처리인 AT(Anti-explosion Treatment)처리를 하여 돌기(30)를 형성함으로써 표면적이 넓어지게 된다.

마스크(22)는 마스크(22)를 타겟(20) 및 기판(24)과 나란하게 세우기 위한 지지대(36)와, 마스크(22)의 뒷면에 형성되는 장비(도시하지 않음)와 마스크(22)를 고정하기 위한 고정용 마스크 캡(32)과, 플라즈마가 형성되는 공간을 마련하기 위한 방착판(34)을 구비한다.

돌기(30)의 AT처리 형상은 등각사다리꼴 형태로 모두 동일하게 일괄적 방향으로 형성된다. 그러나, 실제적으로 증착이 이루어지는 곳은 마그네트(18)의 이동에 따른 플라즈마 형상이 위치에 따라 다르게 나타남에 따라 증착물질이 쌓이는 방향도 위치별로 다르게 나타난다. 즉, 마스크(22)의 AT처리부분 중에서 도 5에 도시된 A영역과 같이 돌기의 뒷부분보다는 상대적으로 앞, 옆, 위부분에 상대적으로 증착물질이 많이 증착된다. 이에 따라, 앞, 옆, 위부분에 상대적으로 많이 증착된 증착물질(70)은 어느 한계 이상으로 쌓이지 못하고 기판(24)으로 떨어지게 된다. 기판(24)으로 떨어진 증착물질(70)은 원하지 않는 위치에 형성되므로 기판(24) 상에 이물질을 발생시키는 문제점이 있다.

또한, AT처리된 마스크(22)는 기판(24) 상에 연속적으로 다수의 층, 예를 들어 크롬, 구리, 금, 납, 주석을 증착시키는데 사용된 후, 재사용전에 세정되어야 한다. 이러한 증착 공정 중에 많은 양의 금속이 알루미늄 계열의 합금으로 형성된 마스크(22)에 부착되어, 마스크(22)를 세정하지 않으면 마스크(22)의 크기와 형상 이 작아진다. 일반적으로 알루미늄 계열의 합금으로 형성되는 스퍼터 증착 마스크(22)는 공정중 부착된 크롬, 구리, 금, 납, 주석 등의 금속을 마스크(22)로부터 제거하기 위하여 뜨거운 염산과 같은 강산에서 세정된다. 약 15회 이상의 세정공정시 AT처리된 돌기(30)가 도 6에 도시된 바와 같이 부식되어 재형상을 유지하지 못하게 된다. 이에 따라, 상대적으로 증착물질이 붙을 수 있는 표면적이 감소하게 되어 증착물질이 붙어있어야 할 부분이 챔버내로 떨어져 이물을 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 마스크의 수명과 이물발생을 제거할 수 있는 스퍼터장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스퍼터 장치는 톱니형태인 돌기가 방착판에 적어도 하나 이상 형성되며, 증착막이 형성되는 기판의 비증착부분을 마스킹하는 마스크를 구비한다.

상기 톱니형태인 돌기는 평탄한 상면을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 톱니형태인 돌기는, 상기 방착판에 접하는 제3 면에 대하여 소정각도로 경사진 제1 면; 및 상기 제3 면에 대하여, 상기 제1 면보다 상대적으로 큰 각으로 경사진 제2 면을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 돌기의 제1 면이 마스크의 중앙을 향하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 마스크의 주재료는 티타늄(Ti)계열로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명에 의한 스퍼터 장치에 사용되는 마스크를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 마스크(52)는 마스크(52)를 타겟(도시하지 않음)과 나란하게 세우기 위한 지지대(66)와, 마스크(52)의 뒷면에 형성되는 장비(도시하지 않음)와 마스크(52)를 고정하기 위한 고정용 마스크 캡(62)과, 플라즈마가 형성되는 공간을 마련하기 위한 방착판(64)과, 방착판(64) 상에 형성되는 돌기(60)를 구비한다.

돌기(60)는 AT(Anti-explosion Treatment)처리하여 도 8에 도시된 바와 같이 톱니날 구조로 형성된다. 이러한 톱니날 구조의 제1 면(60a)과 방착판(64)과 접합하는 제3 면(60c) 사이의 제1 사이각(α)과, 제2 면(60b)과 제3 면(60c) 사이의 제2 사이각(β)은 다르게 형성된다. 즉, 제1 사이각(α)이 제2 사이각(β)보다 작게 형성된다. 이에 따라, 제1 면(60a)은 제2 면(60b)보다 상대적으로 완만하게 형성되며, 제3 면(60c)의 길이는 제4 면(상면)(60d)의 길이보다 상대적으로 길게 형성된다.

상대적으로 완만하게 형성된 제1 면(60a)은 도 9에 도시된 바와 같이 마스크(52)의 중앙을 향하도록 마스크(52)의 양측에 형성한다. 또한, 마스크(52) 의 대각선 영역에도 상대적으로 완만한 제1 면(60a)이 마스크(52)의 중앙을 향하도록 형성한다.

이는 도 9에 도시된 화살표방향으로 증착물질이 많이 증착되기 때문에 증착물질이 많이 증착되는 부분을 상대적으로 표면적이 넓은 돌기(60)의 제1 면(60a)이 향하도록 형성된다. 이에 따라, 종래보다 증착물질이 기판으로 떨어지지 않고 상대적으로 많은 이물질을 포집할 수 있다.

이러한 상대적으로 완만한 제1 면(60a)을 갖는 돌기(60)는 종래의 알루미늄(Al) 합금보다 내식성이 4배정도 우수한 티타늄(Ti)으로 형성한다. 이에 따라, 세정공정시 돌기(60) 및 마스크(52)의 손상을 방지할 수 있다. 돌기(60) 및 마스크(52)의 손상을 방지할 수 있어 돌기(60) 및 마스크(52)의 수명을 연장할 수 있어 장비의 유지비감소와 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 스퍼터장비의 마스크(52)는 액정표시소자의 다수의 전극라인들과 신호전극 뿐만 아니라, 반도체소자의 다수의 신호전극들과 신호라인에 적용된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터 장치는 톱니형태인 돌기가 적어도 하나 이상 형성되며 증착막이 형성되는 기판의 비증착부분을 마스킹하는 마스크를 구비한다. 톱니형태의 돌기는 평탄한 면을 가지고 있어 이 면이 증착방향으로 향하게 하여 종래보다 이 면에 증착물질이 상대적으로 많이 증착될 수 있다.

또한, 마스크를 티타늄계열로 형성함으로써 마스크가 강한 세정제에 손상 및 부식되는 것을 방지할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (5)

1. 톱니형태인 돌기가 방착판에 적어도 하나 이상 형성되며, 증착막이 형성되는 기판의 비증착부분을 마스킹하는 마스크를 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 톱니형태인 돌기는 평탄한 상면을 갖는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 톱니형태인 돌기는,

   상기 방착판에 접하는 제3 면에 대하여 소정각도로 경사진 제1 면; 및

   상기 제3 면에 대하여, 상기 제1 면보다 상대적으로 큰 각으로 경사진 제2 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 돌기의 제1 면이 마스크의 중앙을 향하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 마스크의 주재료는 티타늄(Ti)계열로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.

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