KR100882906B1 - Sputtering Apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 챔버; 상기 챔버 내의 하측에 위치하며 박막이 형성되는 기판을 고정하는 하부 받침대; 상기 하부 받침대 상부에 위치하며 상기 기판의 비증착영역과 대응되는 전압가변 마스크; 상기 전압가변 마스크를 지지하며 상기 기판 상의 가장자리에 위치하는 마스크; 상기 전압가변 마스크에 가변전압을 인가하는 가변전원; 및 상기 전압가변 마스크 상부에 위치하며 상기 기판 상에 형성되는 증착물질을 포함하는 타겟을 고정하는 상부 받침대를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
상기 스퍼터링 장치는 가변전원에 의해 전압이 가변되는 하나 또는 다수개의 전압가변 마스크를 구비하여 보다 효율적이며, 균일성 있는 박막을 기판 상에 형성시킬 수 있다.
전압가변 마스크, 가변전원
The present invention relates to a sputtering apparatus, comprising: a chamber; A lower pedestal which is positioned below the chamber and fixes the substrate on which the thin film is formed; A voltage variable mask positioned on the lower pedestal and corresponding to the non-deposition region of the substrate; A mask supporting the voltage varying mask and positioned at an edge on the substrate; A variable power supply for applying a variable voltage to the voltage variable mask; And an upper pedestal for fixing a target including a deposition material formed on the substrate and positioned above the voltage variable mask.
The sputtering apparatus may include one or more voltage varying masks whose voltages are varied by a variable power supply, thereby forming a more efficient and uniform thin film on the substrate.
Variable Voltage Mask, Variable Power Supply
Description
도 1은 종래 기술에 의한 스퍼터링 장치의 간략한 단면도이다.1 is a simplified cross-sectional view of a sputtering apparatus according to the prior art.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 스퍼터링 장치의 간략한 단면도이다.2 is a simplified cross-sectional view of the sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 의한 스퍼터링 장치의 간략한 단면도이다.3 is a simplified cross-sectional view of the sputtering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 양극판 110: 하부 받침대100: positive electrode plate 110: lower pedestal
120: 기판 200: 마스크 120: substrate 200: mask
211: 제1전압가변 마스크 212: 제2전압가변 마스크 211: first voltage variable mask 212: second voltage variable mask
220: 제1절연체 230: 제2절연체 220: first insulator 230: second insulator
240: 제3절연체 250: 제4절연체240: third insulator 250: fourth insulator
300: 타겟 310: 상부 받침대300: target 310: upper pedestal
320: 음극판 330: 자석320: negative electrode plate 330: magnet
본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 가변전원에 의해 전압이 조절되는 전압가변 마스크를 구비하여 보다 효율적이며, 균일한 박막을 형성할 수 있는 스퍼터링 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly, to a sputtering apparatus capable of forming a more efficient and uniform thin film having a voltage variable mask whose voltage is controlled by a variable power supply.
평판표시장치 중 자발광형인 유기 전계 발광표시장치는 수광형인 액정 표시 장치에 요구되는 백라이트가 필요하지 않아 경량화 및 박형이 가능하다. 뿐만 아니라, 공정을 단순화시킬 수 있으며 넓은 시야각 및 빠른 응답 속도의 장점을 가지고 있어서 고화질의 동영상을 구현할 수 있다.Among the flat panel display devices, the organic light emitting display device, which is a self-luminous type, does not need a backlight required for the light-receiving liquid crystal display device and thus can be lighter and thinner. In addition, the process can be simplified, and the wide viewing angle and fast response speed enable high quality video.
이러한, 유기 전계 발광표시장치는 박막형태의 반도체층, 절연층, 전극층 및 발광층 등을 증착하여 구성하는데. 상기 박막을 형성하는 방법에는 크게 화학 기상 증착법(Chemical vapor deposition: CVD)과 물리 기상 증착법(Physical vapor deposition: PVD)이 있다.The organic light emitting display device is formed by depositing a semiconductor layer, an insulating layer, an electrode layer, and a light emitting layer in the form of a thin film. There are two methods for forming the thin film, chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD).
이중 상기 물리 기상 증착법(PVD)은 기판 상에 형성되는 물질로 구성된 소스원에 에너지를 가하여 물리적으로 상기 소스원의 물질을 분리시킴으로써, 상기 기판에 증착시켜 박막을 형성하는 방법이다.The physical vapor deposition method (PVD) is a method of forming a thin film by depositing on a substrate by applying energy to a source source consisting of a material formed on a substrate to physically separate the material of the source source.
이러한, 물리 기상 증착법(PVD)에는 플라즈마에 의해 가속된 이온으로 기판상에 형성되는 박막물질로 구성된 타겟을 분리시켜 기판상에 박막을 형성하는 스퍼터링(Sputtering) 장치가 있다.In the physical vapor deposition method (PVD), there is a sputtering apparatus for forming a thin film on a substrate by separating a target made of a thin film material formed on the substrate with ions accelerated by plasma.
상기 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 공정은 고온에서 진행되는 화학 기상 장치에 비해 기판을 저온으로 유지하면서 박막을 형성할 수 있는 장점이 있다. The sputtering process using the sputtering device has an advantage of forming a thin film while keeping the substrate at a low temperature as compared with a chemical vapor phase device which proceeds at a high temperature.
또한, 비교적 간단한 구조로 짧은 시간에 박막을 형성시킬 수 있기 때문에 유기 전계 발광표시장치뿐만 아니라 평판 표시장치 및 반도체분야 전반에 걸쳐서 널리 이용되고 있다. In addition, since a thin film can be formed in a short time with a relatively simple structure, it is widely used not only in an organic light emitting display device but also in a flat panel display device and a semiconductor field.
도 1은 종래 기술에 의한 스퍼터링 장치의 간략한 단면도이다.1 is a simplified cross-sectional view of a sputtering apparatus according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래 스퍼터링 장치는 챔버 내에 타겟부(A), 마스크부(B) 및 기판부(C)로 이루어진다. Referring to FIG. 1, a conventional sputtering apparatus includes a target portion A, a mask portion B, and a substrate portion C in a chamber.
먼저, 챔버(60) 내의 상측에 위치하는 상기 타겟부(A)는 챔버(60) 외부에 위치하는 고주파 전원(50)과 연결되는 음극판(32)과 기판(12)상에 형성될 물질을 공급하는 타겟(30) 및 상기 타겟(30)을 지지하는 상부 받침대(31)로 이루어지며, 상기 음극판(32) 상부에는 자석(33)이 위치된다.First, the target portion A located above the
다음으로, 상기 마스크부(B)는 마스크(20), 플로팅 마스크(21) 및 절연체(22, 23)로 구성됨으로써 기판(12)의 비증착부분에 타겟의 증착물질이 증착됨을 방지한다.Next, the mask part B includes the
다음으로, 상기 기판부(C)는 스퍼터링 공정에 의해 분리된 타겟(30) 물질이 형성되는 기판(12)과 상기 기판(12)을 지지하는 하부 받침대(11) 및 상기 하부 받침대(11)의 하부에 구비되며 접지되는 양극판(10)으로 이루어진다. Next, the substrate part C may include a
이러한, 종래의 스퍼터링 장치는 플로팅 마스크 (21)를 구비하여 접지상태의 마스크(20)측으로 플라즈마(40)가 강화되는 현상을 방지하고, 균일한 플라즈마(40) 상태를 형성한다. 하지만, 이러한 플로팅 마스크 (21)만으로는 균일한 플라즈 마(40)를 형성하는데 한계가 있다.Such a conventional sputtering apparatus includes a
또한, 상기 플라즈마(40) 상태에서는 마스크(20) 또는 챔버(60)를 통해 접지로 끊임없이 전자가 빠져 나가면서 열이 발생되는 히팅효과가 나타난다. In addition, in the
이러한, 유실전자를 방지해야 플라즈마(40)의 효율성이 향상되기 때문에 유실전자를 감소시키기 위해서 자석(33)을 구비한다. 상기 자석(33)을 이용하면 전기장과 자기장의 힘을 동시에 받아 전자가 소용돌이 운동을 하여 일정영역에 제한할 수 있게 된다.Since the efficiency of the
그러나 이러한 자석(33)을 구비하여도 대다수의 전자들은 마스크(20) 또는 챔버(60)를 통해 접지로 빠져나가게 되어 히팅효과를 방지하는데는 한계가 있다.However, even with such a
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 히팅효과를 방지하며 효율적이고 균일한 플라즈마를 형성하여 기판상에 균일한 박막을 형성하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, and to prevent heating effects and to form an efficient and uniform plasma to form a uniform thin film on a substrate.
본 발명의 상기 목적은 챔버;The object of the present invention is a chamber;
상기 챔버 내의 하측에 위치하며 박막이 형성되는 기판을 고정하는 하부 받침대;A lower pedestal which is positioned below the chamber and fixes the substrate on which the thin film is formed;
상기 하부 받침대 상부에 위치하며 상기 기판의 비증착영역과 대응되는 전압 가변 마스크;A voltage variable mask positioned on the lower pedestal and corresponding to the non-deposition region of the substrate;
상기 전압가변 마스크를 지지하며 상기 기판 상의 가장자리에 위치하는 마스크;A mask supporting the voltage varying mask and positioned at an edge on the substrate;
상기 전압가변 마스크에 가변전압을 인가하는 가변전원; 및A variable power supply for applying a variable voltage to the voltage variable mask; And
상기 전압가변 마스크 상부에 위치하며 상기 기판 상에 형성되는 증착물질을 포함하는 타겟을 고정하는 상부 받침대를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치에 의해 달성된다.And an upper pedestal for fixing a target including a deposition material formed on the substrate and positioned above the voltage varying mask.
또한, 상기 목적은 챔버;In addition, the object is a chamber;
상기 챔버 내의 하측에 위치하며 박막이 형성되는 기판을 고정하는 하부 받침대;A lower pedestal which is positioned below the chamber and fixes the substrate on which the thin film is formed;
상기 하부 받침대 상부에 위치하며 상기 기판의 비증착영역과 대응되는 제1전압가변 마스크;A first voltage variable mask positioned on the lower pedestal and corresponding to the non-deposition region of the substrate;
상기 제1전압가변 마스크 상부에 위치하며 상기 챔버와 대응되는 제2전압가변 마스크;A second voltage variable mask positioned on the first voltage variable mask and corresponding to the chamber;
상기 제1전압가변 마스크 및 제2전압가변 마스크를 지지하며 상기 기판 상의 가장자리에 위치하는 마스크; A mask supporting the first voltage variable mask and the second voltage variable mask and positioned at an edge of the substrate;
상기 제1전압가변 마스크에 가변전압을 인가하는 제1가변전원; A first variable power supply for applying a variable voltage to the first variable voltage mask;
상기 제2전압가변 마스크에 가변전압을 인가하는 제2가변전원; 및A second variable power source for applying a variable voltage to the second variable voltage mask; And
상기 제2전압가변 마스크 상부에 위치하며 상기 기판 상에 형성되는 증착물 질을 포함하는 타겟을 고정하는 상부 받침대를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치에 의해서도 달성된다.It is also achieved by a sputtering device, characterized in that it comprises an upper pedestal for fixing a target located on the second voltage variable mask and including a deposit formed on the substrate.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above objects and technical configurations and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.
< 실시 예 1 ><Example 1>
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 스퍼터링 장치의 간략한 단면도이다.2 is a simplified cross-sectional view of the sputtering apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 스퍼터링 장치는 챔버 내에 타겟부(A), 마스크부(B) 및 기판부(C)로 이루어진다. Referring to FIG. 2, the sputtering apparatus according to the present invention includes a target portion A, a mask portion B, and a substrate portion C in a chamber.
상기 챔버(600)는 스퍼터링 공정을 원활하게 진행하기 위하여 진공상태를 유지하며, 챔버(600) 외부의 전원부에는 고주파 전원(500)이 위치한다.The
상기 고주파 전원(500)은 챔버(600) 내의 음극판(320)에 연결되어 고주파 전압을 인가함으로, 기판(120)과 타겟(300) 사이에서 플라즈마(400)를 발생시키게 된다.The high
다음으로, 상기 타겟부(A)는 음극판(320), 상부 받침대(310) 및 타겟(300)으로 이루어지며, 상기 음극판(320) 상부에는 자석(330)이 위치된다.Next, the target portion A includes a
먼저, 상기 타겟(300)은 전자의 가속에 의해 발생되는 챔버(600) 내의 양이온과 충돌하여 타겟 표면의 물질이 이탈되는 스퍼터링 현상이 발생한다. 상기 이탈 된 타겟(300) 표면의 물질은 기판(120) 상에 형성되어 박막(미도시)을 형성하는데, 상기 박막으로 유기 전계 발광표시장치를 구현할 수 있다.First, the
이어서, 상기 상부 받침대(310)는 스퍼터링에 의해 기판(120) 상에 형성되는 증착물질의 공급원인 상기 타겟(300)을 고정하게 된다.Subsequently, the
이어서, 상기 음극판(320)은 상기 상부 받침대(310) 상측에 위치하며, 고주파 전원(500)과 연결되어서 상기 타겟(300)에 고주파 전압을 인가한다.Subsequently, the
이어서, 상기 자석(330)은 플라즈마(400)에서 발생하는 전자가 스퍼터링 장치의 다른 부분으로 이탈하는 것을 방지하기 위해 자기장을 인가한다.Subsequently, the
다음으로, 상기 마스크부(B)는 마스크(200), 전압가변 마스크(210) 및 절연체(220, 230)로 이루어진다.Next, the mask part B includes a
먼저, 상기 마스크(200)는 알루미늄(Al) 등과 같이 타겟물질의 부착력이 양호한 금속물질을 이용하여 기판(120)상의 가장자리에 사각 테두리 형태로 형성된다.First, the
상기 마스크(200)는 기판(120)의 비증착부분에 타겟 표면의 물질이 증착됨을 방지하고, 상기 타겟 표면의 물질과 부착력을 높이기 위해 마스크(200) 표면을 엠보싱(embossing) 처리하여 최대한 크고 거칠게 형성한다.The
이어서, 상기 전압가변 마스크(210)도 상기 마스크(200)와 동일한 알루미늄(Al) 등과 같은 금속물질로 형성되며 상기 마스크(200)의 테두리 내측에 위치한다. 상기 전압가변 마스크(210)는 절연체(220, 230)와 결합되어 기판(120) 및 마스크(200)와 절연된다. Subsequently, the voltage
이어서, 상기 절연체(220, 230)는 절연물질로 형성되며, 상기 전압가변 마스크(210)와 기판(120)을 전기적으로 절연시키는 제1절연체(220)와 상기 마스크(200)와 전압가변 마스크(210)를 전기적으로 절연시키는 제2절연체(230)로 이루어진다. Subsequently, the
따라서, 상기 전압가변 마스크(210)는 접지상태의 마스크(200)측과 타겟(300)사이에서 전위차에 의해 플라즈마(400)가 강화되는 현상을 방지하여, 상기 타겟(300)과 기판(120) 사이에 형성되는 플라즈마(400)의 균일도를 향상시키는 역할을 한다.Accordingly, the voltage
이 때, 상기 전압가변 마스크(210)를 가변전원(700)과 연결시켜 상기 가변전원(700)의 전압을 조절하면, 상기 전압가변 마스크(210)와 타겟(300) 사이의 전위차를 조절할 수 있으므로 상기 플라즈마(400)의 균일도를 제어할 수 있다. 따라서, 기판(120)에 형성되는 박막(미도시)의 균일도를 더욱 향상 시킬 수 있게 된다.In this case, when the voltage of the
바람직하게는 상기 가변전원(700)은 플라즈마(400)에 의해 상기 전압가변 마스크(210)에 전자가 충전되어 형성될 수 있는 전위차인 0 내지 -100V 이내에서 조절하여, 상기 전압가변 마스크(210)에 전압을 인가할 수 있다.Preferably, the
다음으로, 상기 기판부(C)는 스퍼터링 공정에 의해 분리된 타겟(300) 표면의 물질이 형성되는 기판(120)과 상기 기판(120)을 지지하는 하부 받침대(110) 및 상기 하부 받침대(110)의 하부에 위치하며 접지되는 양극판(100)으로 이루어진다.Next, the substrate part C includes a
< 실시 예 2 ><Example 2>
도 3은 본 발명의 실시예 2에 의한 스퍼터링 장치의 간략한 단면도이다.3 is a simplified cross-sectional view of the sputtering apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
실시예 2는 마스크부(B)와 상기 마스크부(B)와 연결된 가변전원들을 제외한 구성은 실시예 1과 동일함으로 중복을 피하기 위하여 설명을 생략한다.The second embodiment has the same configuration as the first embodiment except for the mask part B and the variable power sources connected to the mask part B, and thus description thereof will be omitted.
도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 스퍼터링 장치는 타겟부(A), 마스크부(B) 및 기판부(C)로 이루어진다. Referring to FIG. 3, the sputtering apparatus according to the present invention includes a target portion A, a mask portion B, and a substrate portion C. As shown in FIG.
상기 마스크부(B)는 마스크(200), 전압가변 마스크(211, 212) 및 절연체(220, 230, 240, 250)로 이루어진다.The mask part B includes a
먼저, 상기 마스크(200)는 알루미늄(Al) 등과 같이 타겟물질의 부착력이 양호한 금속물질을 이용하여 기판(120)상의 가장자리에 사각 테두리 형태로 형성된다.First, the
이러한, 상기 마스크(200)는 기판(120)의 비증착부분에 타겟물질이 증착됨을 방지하고, 상기 타겟물질과 부착력을 높이기 위해 마스크 표면을 엠보싱(embossing) 처리하여 최대한 크고 거칠게 형성한다.The
이어서, 상기 전압가변 마스크(211, 212)도 상기 마스크(200)와 동일한 알루미늄(Al) 등과 같은 금속물질로 형성되며, 제1전압가변 마스크(211)와 제2전압가변 마스크(212)로 구성된다. 이 때, 상기 제1전압가변 마스크(211)와 제2전압가변 마스크(212)는 상기 마스크(200)의 테두리 내측에 위치하며, 절연체(220, 230, 240, 250)와 결합되어 기판(120), 마스크(200) 및 챔버(600)와 절연된다. Subsequently, the voltage
이어서, 상기 절연체(220, 230, 240, 250)는 절연물질로 형성되며, 기판(120)과 제1전압가변 마스크(211)를 전기적으로 절연시키는 제1절연체(220)와 상기 제1전압가변 마스크(211)와 마스크(200)을 절연시키는 제2절연체(230)로 이루어 진다. 또한, 제2전압가변 마스크(212)와 마스크(200)을 절연시키는 제3절연체(240) 및 제2전압가변 마스크(212)와 챔버(600)를 절연시키는 제4절연체(250)로 이루어진다.Subsequently, the
따라서, 상기 제1전압가변 마스크(211)는 접지상태의 마스크(200)측과 타겟(300)사이에서 전위차에 의해 플라즈마(400)가 강화되는 현상을 방지하여, 상기 타겟(300)과 기판(120) 사이에 형성되는 플라즈마(400)의 균일도를 향상시키는 역할을 한다. Accordingly, the first voltage
또한, 상기 제2전압가변 마스크(212)는 상기 마스크(200) 및 챔버(600)와 전기적으로 절연되어, 플라즈마(400)에서 전자가 상기 마스크(200) 또는 챔버(600)를 통해 접지로 빠져나가는 것을 감소시키므로 플라즈마(400)의 효율성을 향상시킬 수 있다.In addition, the second voltage
이 때, 상기 제1전압가변 마스크(211)에 제1가변전원(710)을 연결시켜서 인가되는 전압을 조절하면, 상기 제1전압가변 마스크(211)와 타겟(300) 사이의 전위차를 조절할 수 있으므로 상기 플라즈마(400)의 균일도를 제어할 수 있다.In this case, when the voltage applied by connecting the first
또한, 제2전압가변 마스크(212)에 제2가변전원(720)을 연결시켜서 인가되는 전압을 조절하면, 상기 제2전압가변 마스크(212)와 타겟(300) 사이의 전위차를 조절할 수 있으므로 플라즈마(400)의 균일도를 제어할 수도 있다. In addition, when the voltage applied by connecting the second
따라서, 기판(120)에 형성되는 박막(미도시)의 균일도를 더욱 향상 시킬 수 있게 된다. Therefore, the uniformity of the thin film (not shown) formed on the
바람직하게는 제1가변전원(710) 및 제2가변전원(720)은 플라즈마(400)에 의 해 상기 제1전압가변 마스크(211) 및 제2전압가변 마스크(212)에 전자가 충전되어 형성될 수 있는 전위차인 0 내지 -100V 이내에서 조절하여, 상기 제1전압가변 마스크(211) 및 제2전압가변 마스크(212)에 전압을 인가할 수 있다.Preferably, the first
이상의 실시예 2에서는 제1 및 제2전압가변 마스크와 제1 및 제2가변전원을 구비하는 스퍼터링 장치에 대하여 설명하였지만, 이보다 많은 다수개의 전압가변 마스크와 가변전압을 구비하여 보다 미세한 전압 조절이 가능하게 하면 박막의 균일도 및 효율성을 더욱 향상 시킬 수도 있다.In Example 2 described above, the sputtering apparatus including the first and second variable voltage masks and the first and second variable power sources has been described, but more voltage adjustment masks and variable voltages are provided to enable finer voltage adjustment. This may further improve the uniformity and efficiency of the thin film.
본 발명의 실시예 1 및 실시예 2를 들어 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 상기 실시예 1 및 실시예 2에 한정되지 않고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 아래 특허청구범위를 통해 쉽게 변형 또는 치환한 것 또한 본 발명의 권리범위 속한다.Although Example 1 and Example 2 of the present invention have been described and described, the scope of the present invention is not limited to Examples 1 and 2, and a person skilled in the art to which the present invention pertains claims Easily modified or substituted through the scope also belongs to the scope of the present invention.
따라서, 본 발명의 스퍼터링 장치는 가변전원에 의해 전압이 가변되는 하나 또는 다수개의 전압가변 마스크를 구비하여 보다 효율적이고 균일성 있는 박막을 형성시킬 수 있다. Therefore, the sputtering apparatus of the present invention can form a more efficient and uniform thin film by having one or more voltage variable masks whose voltage is varied by the variable power source.
Claims (6)
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