KR101157256B1 - 스퍼터링 장비 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법 - Google Patents

스퍼터링 장비 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단선 불량없이 경사면에 금속막을 증착할 수 있는 스퍼터링 장비 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 스퍼터링 장비는 상부전극; 상기 상부전극과 대향하면서 글라스를 안착시킬 수 있는 서셉터; 상기 상부전극에 배치되어, 상기 상부전극을 소정의 각도로 틸트시킬 수 있는 제 1 회전수단; 상기 서셉터에 배치되어, 상기 서셉터를 소정의 각도로 틸트시킬 수 있는 제 2 회전수단; 및 상기 제 1 회전수단과 제 2 회전수단을 컨트롤 할 수 있는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 경사면에 금속막을 균일하게 증착할 수 있는 효과가 있다.
LCD, 스퍼터링, 증착, 경사면, 틸트

Description

스퍼터링 장비 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법{SPUTTERING EQUIPMENT AND MANUFACTURING FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
도 1은 종래 기술에 따른 스퍼터링 장비의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 스퍼터링 장비를 사용하여 금속막을 증착할 경우에 발생되는 문제점을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장비의 구조를 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 스퍼터링 장비를 이용하여 금속막 증착 공정을 진행하는 모습을 도시한 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 스퍼터링 장비를 이용하여 금속막을 증착된 모습을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 스퍼터링 장비를 이용하여 IPS 구조의 화소전극과 공통전극을 형성한 모습을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 스퍼터링 장비 101: 배킹 플레이트
103: 상부전극 104: 글라스
105: 서셉터 109: 전압발생기
111: 배기부 115: 가스공급부
150: 제어부 180: 챔버
200: 제 1 회전수단 300: 제 2 회전수단
본 발명은 스퍼터링 장비에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단선 불량없이 경사면에 금속막을 증착할 수 있는 스퍼터링 장비 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치 제조 공정 중 스퍼터링(sputtering) 장치는 글라스 상에 금속 박막을 증착시키는 장치로서, 진공속의 2개의 전극에 직류전압을 가하고, 아르곤(Ar)가스 등을 주입하면, 아르곤이 이온화되면서 음극으로 가속되어 충돌에 의해 음극에 준비된 금속 타겟의 원자가 방출되고, 이때 방출된 원자가 양극에 있는 글래스면에 부착되는 원리를 이용한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 스퍼터링 장비의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 장비(10)는 증착 공정을 진행하는 챔버(50)와, 상기 챔버(50) 내측에 글라스(4)를 안착시킬 수 있고, 상기 글라스(4)를 대전시키거나 예열시킬 수 있는 서셉터(5)와, 상기 서셉터(5)와 대향하도록 상기 챔버(50) 상부에 배치된 상부전극(3)과, 상기 상부전극(3)과 상기 서셉터(5)의 하부전극(미도시)에 고전압을 인가하는 전압발생기(9)로 구성되어 있다.
여기서, 도면에서는 도시하였지만, 설명하지 않은 1은 배킹 플레이트(1)이다.
그리고 상기 챔버(50)의 천정에는 플라즈마 이온을 발생시키기 위해서 아르곤(Ar)등의 가스를 공급하는 가스공급부(15)가 배치되어 있고, 상기 챔버(5)의 하측에는 스퍼터링 공정후에 가스를 외부로 배출하기 위한 배기부(11)가 배치되어 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 스퍼터링 장비(10)는 다음과 같이 금속막을 증착한다.
먼저, 플라즈마 생성을 위하여 챔버(50) 내부를 진공상태로 만든 다음, 아르곤 가스를 상기 가스공급부(15)를 통해서 챔버(50) 내로 공급하고, 금속막 증착을 위한 소스로 사용되는 상부전극(3)과 상기 글라스(4)가 놓여있는 하부전극(미도시)에 고전압을 인가한다.
상기 상부전극(3)과 글라스(4) 사이에 고전압이 발생되면, 상기 아르곤 가스는 플라즈마 상태가 되면서 상기 상부전극(3)의 소스원 금속과 충돌한다. 이와 같이 상부전극(3)에 플라즈마 이온이 충돌하면 상기 상부전극(3)의 소스원자들이 외부로 방출되어 상기 글라스(4)에 증착된다.
그러나 상기와 같은 종래 기술에 따른 스퍼터링 장비(10)는 상부전극(3)과 글라스(4)가 수직한 상하 방향에 배치되어 있고, 전계도 상부전극(3)과 글라스(4)에 수직하게 형성되기 때문에 전계에 수직한 상기 글라스(4) 평면 상의 증착은 양호하지만, 수직하지 않는 경사면에서는 증착불량이 발생되는 단점이 있다.
특히, 액정표시장치의 상하부 기판 상에 형성되는 패턴들은 단차에 의한 증착 패턴의 단선 방지를 위해 식각공정에서 소정의 테이퍼(taper)를 형성하기 때문에 경사면을 따라 증착 불량이 빈번히 발생한다.
도 2는 종래 기술에 따른 스퍼터링 장비를 사용하여 금속막을 증착할 경우에 발생되는 문제점을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 소정의 테이퍼를 갖는 절연패턴(20)이 글라스(4) 상에 형성되어 있고, 상기 절연패턴(20) 상에 금속패턴(25)이 형성되어 있다.
하지만, 금속증착 공정시 전계 방향에 수직한 절연패턴(20) 상측면에는 금속패턴(25)이 균일하게 잘 형성되어 있지만, 상기 절연패턴(20)의 경사면에는 증착 불량으로 인한 단선불량이 발생됨을 볼 수 있다.
특히, 액정표시장치에서 개구율 향상을 위하여 경사면에 금속패턴을 형성할 경우에는 종래 스퍼터링 장비로는 많은 불량을 유발하게 되는 문제가 있다.
본 발명은, 스퍼터링 장비의 상부전극과 서셉터가 소정의 각도로 틸트(tilt) 될 수 있도록 하여 단선 불량 및 증착 불량 없이 경사면에 금속막을 증착할 수 있는 스퍼터링 장비 및 이를 이용한 액정표시장치 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 스퍼터링 장비는,
상부전극;
상기 상부전극과 대향하면서 글라스를 안착시킬 수 있는 서셉터;
상기 상부전극에 배치되어, 상기 상부전극을 소정의 각도로 틸트시킬 수 있는 제 1 회전수단;
상기 서셉터에 배치되어, 상기 서셉터를 소정의 각도로 틸트시킬 수 있는 제 2 회전수단; 및
상기 제 1 회전수단과 제 2 회전수단을 컨트롤 할 수 있는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 액정표시장치 제조방법은,
글라스 기판을 제공하는 단계;
상기 글라스 기판 상에 스위칭 소자인 박막 트랜지스터와 하부패턴을 형성하는 단계;
상기 하부패턴의 일측 경사면에 금속막을 증착하고, 식각하여 공통전극을 형성하는 단계;
상기 하부패턴의 타측 경사면에 금속막을 증착하고, 식각하여 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 스퍼터링 장비의 상부전극과 서셉터가 소정의 각도로 틸트 될 수 있도록 하여 단선 불량 및 증착 불량 없이 경사면에 금속막을 증착할 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장비의 구조를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 장비(100)는 증착 공정을 진행하는 챔버(180)와, 상기 챔버(180) 내측에 글라스(104)를 안착시킬 수 있고, 상기 글라스(104)를 대전시키거나 예열시킬 수 있는 서셉터(105)와, 상기 서셉터(105)와 대향하도록 상기 챔버(180) 상부에 배치된 상부전극(103)과, 상기 상부전극(103)에 배치되어 상기 상부전극(103)을 소정의 각도로 틸트시킬 수 있는 제 1 회전수단(200)과, 상기 서셉터(105)에 배치되어 상기 서셉터(105)를 소정의 각도로 틸트시킬 수 있는 제 2 회전수단(300)과, 상기 제 1 회전수단(200)과 제 2 회전수단(300)의 동작을 제어하는 제어부(150)와, 상기 상부전극(103)과 상기 서셉터(180)의 하부전극(미도시)에 고전압을 인가하는 전압발생기(109)로 구성되어 있다.
여기서, 도면에서는 도시하였지만, 설명하지 않은 101은 배킹 플레이트(101)이다.
그리고 상기 챔버(180)의 천정에는 플라즈마 이온을 발생시키기 위해서 아르곤(Ar)등의 가스를 공급하는 가스공급부(115)가 배치되어 있고, 상기 챔버(180)의 하측에는 스퍼터링 공정후에 가스를 외부로 배출하기 위한 배기부(111)가 배치되어 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 스퍼터링 장비(100)는 다음과 같이 금속막을 증착한다.
먼저, 상기 챔버(180) 내부에 아르곤 가스를 공급한 다음, 고전압을 인가하여 플라즈마가 생성되면, 플라즈마 상태인 아르곤 이온은 상기 상부전극(103)에 가 속되어 소스원 금속과 충돌한다. 이와 같이 상부전극(103)에 플라즈마 이온이 충돌하면, 상기 상부전극(103)의 소스원자들이 외부로 방출되어 상기 글라스(104)에 금속막이 증착된다.
이때, 본 발명에서는 다음과 같은 공정을 진행한다.
첫째, 상기 글라스(104) 상에 증착되는 금속막을 식각하여 패터닝할 때, 소정의 테이퍼 각도를 갖는 하부패턴(금속 또는 절연패턴) 전 영역에 균일한 금속막 패턴을 형성해야할 경우에는 증착 공정중 상기 상부전극(103) 또는 서셉터(105)를 소정의 각도로 틸트시켜 경사면을 포함한 전 영역에 균일한 금속막이 증착될 수 있도록 한다.
이렇게 테이퍼가 형성된 하부패턴 상에 금속막이 균일하게 증착된 상태에서 식각공정을 진행하여 금속패턴을 형성하면, 상기 하부패턴의 경사면에서 금속막의 단선 불량 및 증착 불량이 발생되지 않는다.
둘째, 상기 글라스(104) 상에 증착되는 금속막을 식각하여 패터닝할 때, 소정의 테이퍼 각도를 갖는 하부패턴의 경사면에 금속패턴을 형성할 경우에는 상기 하부패턴의 전 영역에 균일한 금속막이 형성될 필요는 없지만, 반드시 경사면 상에 금속막이 균일하게 증착되어야한다.
그래서 이와 같이 경사영역에 패턴을 형성해야할 경우에는 최초 스퍼터링 공정을 진행할 때, 상기 상부전극(103) 또는 서셉터(105)를 미리 소정의 각도로 틸트시킨 다음, 공정을 진행한다. 예를 들어 일측 방향으로 상부전극(103)을 제 1 회전수단(200)에 의해 경사지게 한 다음, 상기 글라스(104) 상에 형성된 하부패턴의 일 측 경사면에 증착 공정을 진행하고, 상기 상부전극(103)을 타측 방향으로 틸트시킨 다음 상기 하부패턴의 다른편 경사면에 금소막을 증착하여 경사면에 금속막이 단선 및 증착 불량 없이 형성될 수 있도록 한다.
이때, 상기 하부패턴의 상측면에 증착 불량이 발생하더라도 최종 식각공정에서 요구되는 금속패턴은 상기 하부패턴의 경사면에 형성되는 금속패턴이기 때문에 식각공정으로 형성되는 금속패턴의 단선 불량이 발생되지 않는다.
위에서는 경사면에 금속막을 증착하기 위해서 상부전극(103)을 제 1 회전수단(200)으로 틸트 시킨 것을 주로 설명하였지만, 동일한 의미에서 서셉터(105)에 배치되어 있는 제 2 회전수단(300)을 틸트시켜 경사면에 금속막을 증착시킬 수 있다.
또한, 상기 상부전극(103) 및 서셉터(105) 모두를 틸트시켜 경사면에 금속막을 증착할 수 있을 것이다.
그리고 상기 상부전극(103)과 서셉터(105)를 틸트시키는 각도, 틸트 타임은 상기 제 1 회전수단(200)과 제 2 회전수단(300)에 연결된 제어부(150)에서 컨트롤된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 스퍼터링 장비를 이용하여 금속막 증착 공정을 진행하는 모습을 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 하부패턴(120)이 형성된 글라스(104) 상부에 배킹 플레이트(101)에 부착된 상부전극(103)이 제 1 회전수단(200)에 의해 소정의 각도로 틸트된 상태에서 스퍼터링 공정을 진행하고 있음을 볼 수 있다.
상기 하부패턴(120)의 경사면에 수직하게 증착 소스원이 가속되기 때문에 경사면의 각도가 급격한 경사면이라도 상기 상부전극(200) 또는 글라스(104)의 틸트 각도를 조절하여 증착할 수 있으므로 경사면에서의 증착 불량은 발생되지 않는다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 스퍼터링 장비를 이용하여 금속막을 증착된 모습을 도시한 도면이다.
도 5a는 하부패턴(120)의 경사면 뿐 아니라 상측면에서 모두 균일한 금속막 증착을 한 다음, 식각 공정을 진행하여 금속패턴(125)을 형성한 경우인데, 이와 같이 하부패턴(120) 전 영역에 대하여 금속막을 균일하게 증착할 필요가 있을 경우에는 상부전극 및 서셉터의 틸트에 의한 경사면 증착뿐 아니라 하부패턴의 상측면에 수직하게 상부전극을 위치시킨 다음 증착하는 공정을 진행한다.
도 5b는 하부패턴(120)의 경사면에 금속패턴(130)을 형성할 경우에는 상부전극 및 서셉터는 상기 하부패턴(120)의 경사면에 대향되되도록 틸트시킨 상태에서 증착 공정을 진행하면되고, 별도로 하부패턴(120)의 상측면에 수직하게 상부전극을 위치시킨 다음 증착하는 공정은 진행하지 않아도 된다.
왜냐하면, 금속막 증착후 식각 공정에서 상기 하부패턴(120)의 상측면 상에 증착된 금속막은 모두 식각되어 제거되기 때문이다.
그래서 상기 하부패턴(120)의 경사면 위주로 증착 공정을 진행하여 상기 하부패턴(120)의 상측면에 증착 불량이 발생하더라도 큰 문제가 되지 않는다.
도 6은 본 발명의 스퍼터링 장비를 이용하여 IPS 구조의 화소전극과 공통전극을 형성한 모습을 도시한 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 도 3에서 제시한 스퍼터링 장비를 화소전극(209)과 공통전극(210)이 하부기판에 형성되는 IPS(In-Plane Switching) 방식 액정표시장치 제조 공정에 적용할 수 있다.
상기 글라스(210) 상에 순차적으로 마스크 공정을 진행하여 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 형성하고, 화소 영역에 화소전극(209)과 공통전극(210)을 형성할 때, 절연층으로된 하부패턴(220)의 경사면에 각각 형성한다. 상기 화소전극(209)은 투명성 도전금속인 ITO, IZO를 금속을 사용한다.
그래서 상기 하부패턴(220)의 일측 경사면에는 화소전극(209)이 형성되어 있고, 타측 경사면에는 공통전극(210)이 형성되어 있으며, 이와 같은 구조를 갖는 하부패턴(220)이 화소영역에서 교대로 형성되어 있다.
따라서 도면에 도시된 바와 같이, 경사면에 형성된 화소전극(209)과 공통전극(210) 사이에서보다 수평간 전계가 발생됨을 볼 수 있다. 그래서 보다 광시야각을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 스퍼터링 장비의 상부전극과 서셉터가 틸트 될 수 있도록 하여 단선 불량 및 증착 불량 없이 경사면에 금속막을 증착할 수 있는 효과가 있다.
또한, 경사면에 안전한 증착 공정으로 인하여 액정표시장치의 금속패턴 폭을 줄일 수 있어 개구율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (9)

  1. 상부전극;
    상기 상부전극과 대향하면서 글라스를 안착시킬 수 있는 서셉터;
    상기 상부전극에 배치되어, 상기 상부전극을 소정의 각도로 틸트시킬 수 있는 제 1 회전수단;
    상기 서셉터에 배치되어, 상기 서셉터를 소정의 각도로 틸트시킬 수 있는 제 2 회전수단; 및
    상기 제 1 회전수단과 제 2 회전수단을 각각 컨트롤 할 수 있는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부전극은 상기 글라스에 형성된 패턴의 경사면 상에 금속막을 증착하기 위하여 소정의 각 도로 틸트되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 서셉터는 상기 글라스에 형성된 패턴의 경사면 상에 금속막을 증착하기 위하여 소정의 각 도로 틸트되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 증착 공정중에 상기 제 1 회전수단과 제 2 회전수단의 틸트각도 및 공정중 틸트타임을 조절하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
  5. 글라스 기판을 제공하는 단계;
    상기 글라스 기판 상에 스위칭 소자인 박막 트랜지스터와 하부패턴을 형성하는 단계;
    상기 하부패턴의 일측 경사면에 금속막을 증착하고, 식각하여 공통전극을 형성하는 단계; 및
    상기 하부패턴의 타측 경사면에 금속막을 증착하고, 식각하여 화소전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 하부패턴은 도전성 금속물질인 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 하부패턴의 경사면에 금속막 증착 공정은,
    상부전극을 소정의 각도로 틸트시킬 수 있는 제 1 회전수단과, 서셉터를 소정의 각도로 틸트시킬 수 있는 제 2 회전수단을 구비한 증착장비를 사용하여 상기 하부패턴의 경사면에 금속막을 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 하부패턴은 투명성 절연물질인 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 상부전극 및 서셉터는 상기 글라스 상에 형성된 하부패턴의 경사면에 가속되는 증착금속이 수직하게 위치하도록 틸트하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
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KR20030003549A (ko) * 2001-07-03 2003-01-10 삼성전자 주식회사 반도체 제조를 위한 화학 기상 증착 장치
KR20040059063A (ko) * 2002-12-27 2004-07-05 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치의 스퍼터링 장치 및 이의 오류시정방법

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