KR101086481B1

KR101086481B1 - 스퍼터

Info

Publication number: KR101086481B1
Application number: KR1020040046633A
Authority: KR
Inventors: 허정철; 이후각
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2011-11-25
Also published as: KR20050121487A

Abstract

본 발명은 스퍼터에 관한 것으로, 그 스퍼터의 서셉터는 기판이 안착되는 오목부; 상기 오목부를 제외한 볼록부; 및 상기 오목부와 상기 볼록부에 걸쳐지도록 상기 서셉터에 분리 가능하게 설치된 탈착 가능 플레이트를 구비한다.

Description

스퍼터{Sputter}

도 1은 액정표시패널을 나타내는 도면이다.

도 2는 종래의 스퍼터를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 3은 타겟물질이 기판이외에 서셉터 영역에도 증착됨을 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 5는 도 4의 A 부분의 확대도이다.

도 6은 서셉터 및 탈착 가능 플레이트가 도입된 스퍼터의 타겟물질 증착을 나타내는 도면이다.

도 7a 내지 도 7c는 기판이 스퍼터링장치로 로딩됨을 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2,102 : 마스크 4,104 : 플로팅마스크

6,106 : 절연체 8,108 : 기판

10,110 : 서셉터 12,112 : 타겟

115 : 탈착 가능 플레이트 110a : 안착부

110b : 볼록부

본 발명은 액정표시패널의 제조장치에 관한 것으로, 특히 스퍼터링에 의해 증착물이 증착되는 기판과 상기 기판에 증착된 증착물의 손상을 방지할 수 있는 스퍼터에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 액정표시패널을 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시된 액정표시패널은 액정(86)을 사이에 두고 합착된 컬러필터 기판(81)과 TFT 기판(91)을 구비한다.

액정(86)은 자신에게 인가된 전계에 응답하여 회전됨으로써 TFT 기판(91)을 경유하여 입사되는 빛의 투과량을 조절하게 된다.

컬러필터 기판(81)은 상부기판(80a)의 배면 상에 형성되는 컬러필터(82) 및 공통전극(84)을 구비한다. 컬러필터(82)는 적(R), 녹(G) 및 청(B) 색의 컬러필터층이 스트라이프(Stripe) 형태로 배치되어 특정 파장대역의 빛을 투과시킴으로써 컬러표시를 가능하게 한다. 인접한 색의 컬러필터(82)들 사이에는 도시하지 않은 블랙 매트릭스(Black Matrix)(도시하지 않음)가 형성되어 인접한 셀로부터 입사되는 빛을 흡수함으로써 콘트라스트의 저하를 방지하게 된다.

TFT 기판(91)은 하부기판(80b)의 전면에 데이터라인(99)과 게이트라인(94)이 상호 교차되도록 형성되며, 그 교차부에 TFT(90)가 형성된다. TFT(90)는 게이트라인(94)에 접속된 게이트전극, 데이터라인(99)에 접속된 소스전극, 채널을 사이에 두고 소스전극과 마주보는 드레인전극으로 이루어진다. 이 TFT(90)는 드레인전극을 관통하는 접촉홀을 통해 화소전극(92)과 접속된다. 이러한 TFT(90)는 게이트라인(94)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인(99)으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(92)에 공급한다.

화소전극(92)은 데이터라인(99)과 게이트라인(94)에 의해 분할된 셀 영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다. 이 화소전극(99)은 드레인전극을 경유하여 공급되는 데이터신호에 의해 상부기판(80a)에 형성되는 공통전극(84)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 하부기판(80b)과 상부기판(80a) 사이에 위치하는 액정(86)은 유전율이방성에 의해 회전하게 된다. 이에 따라, 광원으로부터 화소전극(92)을 경유하여 공급되는 광이 상부기판(80a) 쪽으로 투과된다.

이와 같은 구성을 갖는 액정표시패널의 반도체층, 절연층, 다수의 전극 및 신호라인들 등 무기물을 증착하는 경우 스퍼터링장치가 이용된다.

스퍼터링(Sputtering) 장치는 플라즈마에 의해 이온을 가속시켜 이온을 타겟에 충돌하게 하여 기판에 타겟물질을 성막하는 장치이다. 이 스퍼터링장치를 이용 한 스퍼터링공정은 고온에서 진행되는 화학증착장치에 비해 상대적으로 낮은 온도의 환경에서 박막을 형성할 수 있는 장점이 있다. 이러한 스퍼터링장치는 비교적 간단한 구조로 짧은 시간에 증착막을 형성할 수 있기 때문에 액정표시패널의 무기물 등의 증착시 널리 이용되고 있다.

이러한, 무기물을 증착하기 위한 스퍼터링 공정을 실시하기 위해 기판은 로봇에 의해 스퍼터의 서셉터에 안착된다. 이후, 서셉터의 일측에 장착된 회전부가 회전함으로써 기판과 증착물질인 타겟부와 나란하게 된다.

도 2는 종래 스퍼터에서 챔버 내부를 나타내는 단면도이다.

도 2에 도시된 종래 스퍼터에서 챔버 내부에는 기판부(SP), 타겟부(TP) 및 마스크부(MP)로 이루어진다.

타겟부(TP)는 자석(18), 후면판(14) 및 타겟(12)으로 이루어진다. 자석(18)은 플라즈마에서 발생하는 전자가 스퍼터의 다른 부분으로 이탈하는 것을 방지하기 위해 자기장을 인가하게 된다. 후면판(14)은 스퍼터링에 의해 기판(8)에 형성되는 증착물질인 타겟(12)을 고정하게 된다.

기판부(SP)는 스퍼터링공정에 의해 증착물질이 증착되는 기판(8)과, 기판(8)을 지지하는 서셉터(10)로 이루어진다. 여기서, 서셉터(10)는 약 500㎏ 정도의 무게를 갖게 됨으로써 취급이 용이하지 않으므로 수회의 스퍼터링 공정이 수행된 후 세정된다.

마스크부(MP)는 마스크(2), 플로팅 마스크(4) 및 절연체(6)로 이루어짐으로써 기판(8)의 비층착부분에 타겟물질이 증착됨을 방지한다. 마스크(2)는 알루미늄 (Al) 등과 같은 전도성물질을 이용하여 사각 테두리 형상으로 형성되며 음극역할을 하는 타겟(42)과의 전위차를 유지하여 플라즈마를 생성 하게 된다. 플로팅마스크(4)는 알루미늄(Al) 등과 같은 전도성물질로 마스크(2)의 테두리 내측에 마스크(2)와 전기적으로 절연되게 형성된다. 절연체(6)는 절연물질로 형성되어 마스크(2)와 플로팅 마스크(4)를 전기적으로 절연시킨다.

이러한 스퍼터는 타겟부(TP)와 증착물 예를 들어, 게이트 전극 등을 증착하기 위한 기판부(SP)를 각각 전원의 음극단과 양극단에 연결하고, 고주파를 발생시키면서 직류전원을 인가하면 전기장의 작용으로 타겟(12)에서 전자가 발생하고 이 전자들은 양극단으로 가속된다. 여기서, 가속 전자들이 챔버에 공급된 불활성가스와 충돌하여 불활성가스가 이온화되는 플라즈마가 발생된다. 이에 따라, 불활성 가스의 양이온은 전기장의 작용으로 음극단에 연결된 타겟(12)과 충돌하여 타겟(12) 표면에서 타겟 원자들이 이탈되는 스퍼터링 현상이 발생되고 불활성 가스의 전자는 양극단으로 가속된다. 이렇게 이탈된 타겟 원자들은 기판부(SP)에 형성됨으로써 게이트 전극 등의 무기물이 형성된다.

이러한, 종래의 스퍼터는 스퍼터링시 도 3에 도시된 바와 같이 타겟 원자가 마스크(4)와 기판(8) 사이에 공간으로 이동함으로써 기판(8) 뿐만 아니라 서셉터(10)에도 증착물이 증착된다. 이러한 서셉터(10)에 증착되는 증착물의 양은 다수의 증착공정이 수행되는 동안 점차 증가하여 소정 크기를 갖는 파티클로 성장하게 된다.

이때, 스퍼터링 공정이 실시된 후 증착막이 증착된 기판(8)을 언로딩하기 위해 서셉터(10)의 회전부가 회전하게 됨으로써 파티클이 움직이게 되고, 기판(8)이 로딩된 서셉터(10)가 대기중에 노출됨으로써 서셉터(10)에 증착된 파티클이 순간적으로 팽창하게 된다. 이에 따라, 파타클이 기판(8) 및 기판(8) 상에 증착된 증착물에 튀게 되거나 파티클에 의해 정전기 및 스파크 등이 발생되어 기판(8) 및 기판(8) 상에 증착된 증착물이 손상되는 문제가 발생된다.

본 발명은 스퍼터링에 의해 증착물이 증착되는 기판과 상기 기판에 증착된 증착물의 손상을 방지할 수 있는 스퍼터를 제공한다.

본 발명의 스퍼터의 서셉터는 기판이 안착되는 오목부; 상기 오목부를 제외한 볼록부; 및 상기 오목부와 상기 볼록부에 걸쳐지도록 상기 서셉터에 분리 가능하게 설치된 탈착 가능 플레이트를 구비한다.
상기 탈착 가능 플레이트는 금속물질이다.

삭제

상기 스퍼터는 상기 기판의 상측에 위치하여 상기 기판을 제외한 영역을 마스킹하는 마스크를 더 구비한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 4 내지 도 7c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5는 도 4의 A 부분의 확대도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 스퍼터의 챔버 내부에는 기판부(SP), 타겟부(TP) 및 마스크부(MP)로 이루어진다.

타겟부(TP)는 자석(118), 후면판(114) 및 타겟(112)으로 이루어진다. 자석(118)은 플라즈마에서 발생하는 전자가 스퍼터의 다른 부분으로 이탈하는 것을 방지하기 위해 자기장을 인가하게 된다. 후면판(114)은 스퍼터링에 의해 기판(108)에 형성되는 증착물질인 타겟(112)을 고정하게 된다.

마스크부(MP)는 마스크(102), 플로팅 마스크(104) 및 절연체(106)로 이루어짐으로써 기판(108) 이외의 비층착부분에 타겟물질이 증착됨을 방지한다. 마스크(102)는 알루미늄(Al) 등과 같은 전도성물질을 이용하여 사각 테두리 형상으로 형성되며 음극역할을 하는 타겟(142)과의 전위차를 유지하여 플라즈마를 생성 하게 된다. 플로팅마스크(104)는 알루미늄(Al) 등과 같은 전도성물질로 마스크(102)의 테두리 내측에 마스크(102)와 전기적으로 절연되게 형성된다. 절연체(106)는 절연물질로 형성되어 마스크(102)와 플로팅 마스크(104)를 전기적으로 절연시킨다.

기판부(SP)는 스퍼터링공정에 의해 증착물질이 증착되는 기판(108)과, 기판(108)을 지지하는 서셉터(110)로 이루어진다.

서셉터(110)는 오목영역과 볼록영역을 갖도록 요철지게 형성되고 오목영역에 기판(108)이 안착된다. 이를 도 5를 참조하여 자세히 살펴보면 다음과 같다.

서셉터(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 기판(108)이 안착되는 오목영역인 안착부(110a), 상기 기판(108)이 안착되지 않는 비중첩 영역에 형성되고 상기 안착부(110a)에서 소정높이를 갖도록 돌출된 볼록부(110b)를 구비하며, 상기 오목영역인 안착부(110a) 상에서 상기 기판(108)과 동일평면 상에 위치함과 아울러 볼록영역인 볼록부(110b)에 걸치도록 절곡지게 형성된 탈착 가능 플레이트(115)를 구비한다.

안착부(110a)에는 기판(108)이 안착되는 영역으로써 기판(108)과 안착부(110a) 사이에는 적어도 하나의 절연패턴(미도시)이 더 구비될 수 있다.

볼록부(110b)는 기판(108)과 중첩되지 않는 영역으로써 스퍼터링 공정시 타겟물질이 비산되는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 볼록부(110b)는 안착부(110a)보다 높은 높이를 갖도록 형성됨으로써 도 6에 도시된 바와 같이 기판(108)과 마스크(102)사이 영역으로 이동되는 타겟물질(B)이 안착부(110a)보다 높은 높이를 갖는 볼록부(110b)에 의해 차단됨으로서 볼록부(110b) 상에는 타겟물질(B)이 형성되지 않게 된다.

탈착 가능 플레이트(115)는 서셉터(110)에 탈착 가능하게 조립된다. 탈착 가능 플레이트(115)는 기판(108)과 마스크(102)사이 영역으로 이동되는 타겟물질이 증착되게 된다. 이러한, 탈착 가능 플레이트(115)는 스테인리스, 알루미늄 등의 금속물질로 형성되고 서셉터(110)에 비해 취급이 용이함으로써 사용자가 쉽게 세정할 수 있게 된다. 이에 따라, 서셉터(110)에 비해 상대적으로 짧은 주기로 세정할 수 있게 된다. 그 결과, 탈착 가능 플레이트(115)에 증착되는 증착물이 잦은 세정에 의해 제거됨으로써 상대적으로 큰 파티클로의 성장을 방지할 수 있게 된다.

이에 따라, 종래대비 파티클에 의한 기판(8) 및 기판(8) 상에 증착된 증착물이 손상을 방지할 수 있게 된다.

이하, 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 기판이 스퍼터로 로딩 및 스퍼터링 공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 기판(108)은 도 7a에 도시된 바와 같이 로봇(232)에 의해 스퍼티링 장치(240)로 이동된다. 여기서, 로봇(232)의 암(234)에 기판(108)이 로딩되어 있고 로봇암(234)이 스퍼터(240)로 이동하고 도 7b에 도시된 바와 같이 서셉터(110) 상에 기판(108)이 안착됨으로써 스퍼터(240)에 기판(108)이 로딩된다. 이후, 도 7c에 도시된 바와 같이 서셉터(110)의 회전부(242)가 회전함으로써 기판(108)과 타겟부(TP)가 나란하게 된다.

이후, 타겟부(TP)와 기판부(SP)를 각각 전원의 음극단과 양극단에 연결하고, 고주파를 발생시키면서 직류전원을 인가하면 전기장의 작용으로 타겟(112)에서 전자가 발생하고 이 전자들은 양극단으로 가속된다. 여기서, 가속 전자들이 챔버에 공급된 불활성가스와 충돌하여 불활성가스가 이온화되는 플라즈마가 발생된다. 이에 따라, 불활성 가스의 양이온은 전기장의 작용으로 음극단에 연결된 타겟(112)과 충돌하여 타겟(112) 표면에서 타겟 원자들이 이탈되는 스퍼터링 현상이 발생되고 불활성 가스의 전자는 양극단으로 가속된다. 이렇게 이탈된 타겟 원자들은 기판부(SP)의 기판(108)에 증착됨으로써 게이트 전극 등의 무기물이 형성된다.

여기서, 기판(108) 외에 서셉터(110)의 오목영역 및 볼록영역에 절곡지게 형성된 탈착 가능 플레이트(115) 상에도 타겟물질이 증착된다. 여기서 탈착 가능 플레이트(115)는 서셉터(110)와 분리가능하게 형성됨으로써 사용자는 탈착 가능 플레이트(115)를 서셉터(110)에서 분리하고 용이하게 세정할 수 있게 된다. 이에 따라, 탈착 가능 플레이트(115) 상에 증착된 증착물질이 소정크기를 갖는 파티클로 성장이 방지됨으로써 파티클에 의한 기판 및 기판 상에 증착된 증착물의 손상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 스퍼터는 액정표시패널 뿐만 아니라 유기전계발광표시소자, 플라즈마 디스플레이 패널 등 모든 평편표시소자의 제조장치에도 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 스퍼터는 기판이 안착되는 오목영역과 기판과 비중첩되는 볼록영역을 구비하는 서셉터와, 서셉터의 오목영역 및 볼록영역의 걸쳐 형성된 탈착 가능 플레이트를 구비한다. 탈착 가능 플레이트는 서셉터와 분리가능하도록 형성됨으로써 스퍼터링시 증착물질이 탈착 가능 플레이트에 증착되더라도 탈착 가능 플레이트만 서셉터에서 분리하여 용이하게 세정할 수 있게 된다. 그 결과, 본 발명은 증착물질을 용이하게 제거할 수 있게 됨으로써 기판 및 기판 상에 증착된 증착물의 손상을 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

스퍼터링되는 타겟, 상기 기판을 지지하는 서셉터를 포함하고 상기 타겟으로부터 스퍼터링된 물질을 상기 기판 상에 증착하는 스퍼터에 있어서,

상기 서셉터는,

상기 기판이 안착되는 오목부;

상기 오목부로부터 돌출되는 볼록부; 및

상기 오목부와 상기 볼록부에 걸쳐지도록 상기 서셉터에 분리 가능하게 설치된 탈착 가능 플레이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 탈착 가능 플레이트는 금속물질인 것을 특징으로 하는 스퍼터.
제 1 항에 있어서,

상기 기판의 상측에 위치하여 상기 기판을 제외한 영역을 마스킹하는 마스크를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터.