KR101494223B1 - Cylindrical plasma cathode device - Google Patents

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안경준
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Abstract

본 발명은 기재에 박막을 증착하기 위한 플라즈마를 발생??는 원통형 플라즈마 캐소드 장치에 관한 것으로서, 상호 평행하게 이격 배치되며 회전 가능한 적어도 한 쌍의 원통형 전극; 상기 원통형 전극 내부에서 상기 원통형 전극과는 독립적으로 회전 가능하게 마련되는 자기장 발생부재; 상기 원통형 전극 외측에 회동 가능하게 마련되어 상기 기재가 상기 플라즈마에 노출되는 영역을 조절하는 회동쉴드커버유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 플라즈마에 의한 기재 손상 및 박막의 특성열화를 방지하는 저손상 성막과 플라즈마 손상과 무관한 일반 성막을 간편하게 변경할 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치가 제공된다.
또한, 다양한 재질의 기재에 안정적이고 고품질의 박막 증착이 가능하면서, 성막속도의 조절이 가능하고, 진공챔버의 오염을 방지할 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치가 제공된다.
또한, 장치의 제작비용을 절감하고 생산성 및 작업편의성을 현격하게 상승시킬 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치가 제공된다. The present invention relates to a cylindrical plasma cathode apparatus for generating a plasma for depositing a thin film on a substrate, comprising: at least a pair of cylindrical electrodes rotatably disposed in parallel to each other and rotatable; A magnetic field generating member rotatably provided inside the cylindrical electrode independently from the cylindrical electrode; And a rotating shield cover unit rotatably provided outside the cylindrical electrode to adjust a region where the base material is exposed to the plasma.
Thereby, there is provided a cylindrical plasma cathode device capable of easily changing a low-damage film which prevents damage to the substrate due to plasma and deterioration of the film properties, and a general film irrelevant to the plasma damage.
There is also provided a cylindrical plasma cathode device capable of depositing a stable and high-quality thin film on a base material of various materials, controlling the deposition rate, and preventing contamination of the vacuum chamber.
There is also provided a cylindrical plasma cathode device capable of reducing the manufacturing cost of the device and significantly increasing the productivity and operation convenience.

Description

원통형 플라즈마 캐소드 장치{Cylindrical plasma cathode device}[0001] Cylindrical plasma cathode device [0002]

본 발명은 원통형 플라즈마 캐소드 장치에 관한 것으로서, 회동쉴드커버를 이용하여 구비하여 기재의 종류에 따라 플라즈마에 의한 기재 및 박막 손상을 방지하거나 플라즈마 손상과 무관한 박막 증착을 수행할 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cylindrical plasma cathode device, and more particularly, to a cylindrical plasma cathode device capable of preventing damage to a substrate and a thin film due to plasma or thin film deposition independent of plasma damage, .

반도체나 디스플레이, 태양전지 또는 포장지 제조분야 등에서 박막을 기재에 성막하는 기술로 사용되는 증착 방식으로 스퍼터링 증착 방식이나, 플라즈마 화학기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 방식을 꼽을 수 있다. A sputtering deposition method or a plasma enhanced chemical vapor deposition (hereinafter referred to as " Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ") method can be used as a deposition method used for forming a thin film on a substrate in a semiconductor, a display, a solar cell,

원통형 플라즈마 캐소드 장치는 상기와 같은 스퍼터링 방식이나 플라즈마 화학기상 증착 방식에 의한 박막증착 공정에 주로 사용되는 캐소드 장치로서, 증착 효율이 평판형 캐소드 장치에 비해 획기적으로 개선된 캐소드 장치이다. The cylindrical plasma cathode device is a cathode device mainly used in the thin film deposition process by the sputtering method or the plasma chemical vapor deposition method as described above, and is a cathode device whose deposition efficiency is remarkably improved as compared with the flat cathode device.

이 원통형 플라즈마 캐소드 장치는 원통형 금속전극 내부에 레이스 트랙 형상의 플라즈마 트랙을 발생시키기 위한 자기장 발생부재를 구비하고 있는 것으로서, 구동부재에 의해 회전 구동하는 원통형 금속전극에 전원이 공급되면, 그 외주 일영역에 자기장을 집중시켜서 고품질의 플라즈마를 발생시킴으로서, 스퍼터링 증착, 플라즈마 화학기상 증착, 플라즈마 식각 등 다양한 분야에 활용될 수 있다. This cylindrical plasma cathode apparatus is provided with a magnetic field generating member for generating a plasma track in the form of a race track inside a cylindrical metal electrode. When power is supplied to a cylindrical metal electrode rotationally driven by a driving member, And plasma of high quality can be generated by concentrating the magnetic field in the plasma etching process, which can be applied to various fields such as sputtering deposition, plasma chemical vapor deposition, and plasma etching.

이러한 원통형 플라즈마 캐소드를 이용한 플라즈마 화학기상 증착장치의 일예가 일본 공개특허 제2006-299361호(이하 '선행특허1'이라 함)에 개시되어 있으며, 스퍼터링 장치의 일예가 일본 공개특허 JP1993-0065636호(이하 '선행특허2'라 함)에 개시된 바 있다. One example of a plasma chemical vapor deposition apparatus using such a cylindrical plasma cathode is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-299361 (hereinafter referred to as " Prior Patent 1 ") and an example of a sputtering apparatus is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. JP1993-0065636 Hereinafter referred to as " Prior Patent 2 ").

선행특허1은 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 원통형 플라즈마 캐소드 (210)에 대항하는 위치에 기재(S)가 배치된 상태에서 원통형 플라즈마 캐소드(210)로부터 기재(S)를 향해 플라즈마가 형성되면서 기재(S)에 박막이 증착되는 형태이거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 기재(S)가 롤투롤 형태로 드럼(220)을 거쳐 이송되고 드럼(220) 표면에 대향하는 위치에 한 쌍의 원통형 플라즈마 캐소드(210)가 설치된 형태로서 원통형 플라즈마 캐소드(210)로부터 드럼(220)을 향해 플라즈마가 형성되면서 드럼(220)을 지나는 기재(S)에 박막이 증착된다. 1, a plasma is generated from a cylindrical plasma cathode 210 toward a substrate S in a state where a substrate S is disposed at a position opposed to a pair of cylindrical plasma cathodes 210 The substrate S is deposited in the form of a thin film deposited on the substrate S while being formed and the substrate S is transferred in a roll-to-roll form through the drum 220 and in a position opposed to the surface of the drum 220 A thin film is deposited on the substrate S passing the drum 220 while a plasma is formed from the cylindrical plasma cathode 210 toward the drum 220 in the form of a pair of cylindrical plasma cathodes 210.

그리고 선행특허2는 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형 금속전극 표면에 구성된 타겟의 회전과 독립적으로 회전 가능한 자기장 발생부재를 구비한 스퍼터링 장치로서, 자기장 발생부재에서 발생하는 자기장 방향을 조절할 수 있다. The prior art 2 is a sputtering apparatus having a magnetic field generating member rotatable independently of the rotation of the target formed on the surface of the cylindrical metal electrode, as shown in FIG. 2, and can control the direction of the magnetic field generated in the magnetic field generating member.

그런데, 이러한 종래 선행특허들은 기재가 플라즈마에 직접적으로 노출되면서 기재가 손상되거나 기재에 미리 증착되어 있는 박막의 특성열화를 초래하는 문제점이 발생할 수 있다. However, such conventional prior art patents may cause a problem that the substrate is directly exposed to the plasma, or the characteristics of the thin film deposited in advance on the substrate may deteriorate.

예컨대, 기재가 85℃ 온도에서 열변형이 발생하는 PET 재질의 기재일 경우, 기재가 고온이 형성되는 플라즈마에 의해 변형이 발생될 수 있는 것이다. For example, when the base material is a PET base material causing thermal deformation at a temperature of 85 캜, the base material may be deformed by a plasma in which a high temperature is formed.

특히, 유기박막이나 산화물 반도체인 IGZO와 같이 플라즈마에 지극히 민감한 물질이 미리 증착되어 있는 기재의 경우 종래 선행특허1 및 2와 같은 원통형 플라즈마 캐소드를 이용한 박막 증착은 불가능한 문제점이 있다.
Particularly, in the case of a substrate in which a substance extremely sensitive to plasma such as an organic thin film or an oxide semiconductor IGZO is deposited in advance, there is a problem that it is impossible to deposit a thin film using a cylindrical plasma cathode as in the prior arts 1 and 2.

이러한 선행특허 1 및 2와 같은 문제점을 해결하기 위해서 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형 플라즈마 캐소드 장치(301)의 원통형 금속전극(310) 내부에 마련되는 자기장 발생부재(320)를 상호 대향하도록 배치하면, 양 원통형 금속전극(310) 사이의 공간에 플라즈마를 구속하여 기재(S)가 플라즈마에 노출되지 않도록 할 수 있고, 이에 의해 기재(S) 및 기재(S)에 미리 성막된 박막의 특성열화를 어느 정도 방지할 수 있기는 하지만, 기재(S)로 누설되는 플라즈마를 완전히 차단하지 못하는 문제점이 있었다. 3, the magnetic field generating members 320 provided inside the cylindrical metal electrode 310 of the cylindrical plasma cathode device 301 are disposed so as to face each other, as shown in FIG. It is possible to prevent the substrate S from being exposed to the plasma by restraining the plasma in the space between the both cylindrical metal electrodes 310. As a result, the characteristics of the thin film formed in advance in the substrate S and the substrate S However, there is a problem that the plasma leaked to the substrate S can not be completely blocked.

이에 따라, 도 4와 같이, 양 자기장 발생부재(320)가 상호 대향 배치되어 양 원통형 금속전극(310)사이 영역에 플라즈마를 구속하면서 양 원통형 금속전극(310)과 기재(S) 사이에 쉴드커버(340)를 구비하는 기술이 이용되고 있다. 4, the two magnetic field generating members 320 are disposed to face each other so as to confine the plasma between the two cylindrical metal electrodes 310, and to shield the shields between the cylindrical metal electrodes 310 and the substrate S. [ (340) are used.

쉴드커버(340)를 구비함으로써, 기재(S)를 향하는 누설 플라즈마를 차단하여 기재(S)의 손상을 저감시키면서 기재(S)에 성막되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 원통형 플라즈마 캐소드 장치(301)가 설치되는 진공챔버(미도시) 내부의 오염을 방지할 수 있으며, 기재(S) 방향으로 소정의 각도 이상으로 경사지게 입사되는 증착입자를 차단하여 기재(S)에 성막되는 박막의 특성을 향상시킬 수 있다. By providing the shield cover 340, it is possible to improve the uniformity of the thin film formed on the substrate S while reducing the damage of the substrate S by blocking the leakage plasma toward the substrate S. In addition, it is possible to prevent contamination of the inside of a vacuum chamber (not shown) in which the cylindrical plasma cathode device 301 is installed, to prevent evaporation particles incident on the substrate S in an inclined manner at a predetermined angle or more, It is possible to improve the characteristics of the thin film to be formed.

하지만, 도 4와 같이, 양 원통형 금속전극(310) 사이에 플라즈마를 구속시키면서 쉴드커버(340)를 구비하는 경우에는 도 1의 선행특허 1과 같이, 자기장 발생부재(320)가 기재(S)를 향함으로써 기재(S)가 플라즈마에 직접 노출되는 경우에 비해 박막의 성막 속도가 현격하게 느린 단점이 있다. 4, when the shield cover 340 is provided while restricting the plasma between the two cylindrical metal electrodes 310, the magnetic field generating member 320 is moved in the direction of the substrate S, The film forming speed of the thin film is significantly slower than when the substrate S is directly exposed to the plasma.

이에 따라, 플라즈마 손상과 무관한 성막의 경우, 도 1의 선행특허 1가 같이 기재(S)가 플라즈마에 직접 노출되도록 하여 성막속도를 빠르게 하는 것이 바람직한데, 이 경우에도 도 5와 같이, 양 원통형 금속전극(310)의 측부에 쉴드커버(340)를 구비함으로써, 도 4에서 전술한 바와 같은 효과를 얻으면서 성막속도를 현격하게 증가시킬 수 있다. Accordingly, in the case of film formation not related to the plasma damage, it is preferable that the substrate S is directly exposed to the plasma as in the prior patent 1 of FIG. 1 to increase the film forming speed. In this case as well, By providing the shield cover 340 on the side of the metal electrode 310, the deposition rate can be significantly increased while obtaining the effect described above with reference to FIG.

그런데, 도 5와 같이 쉴드커버(340)를 양 원통형 금속전극(310)의 측부에 배치하는 경우는 선행특허1의 문제점과 마찬가지로 플라즈마 손상이 방지되어야 하는 성막에서는 적합하지 않다. However, when the shield cover 340 is disposed on the side of both the cylindrical metal electrodes 310 as shown in FIG. 5, it is not suitable for the film formation in which plasma damage must be prevented as in the case of the prior art 1.

이에 따라, 다양한 종류의 기재(S)에 최적화된 성막 방식을 적용하기 위해서는 도 4와 도 5의 구조를 간편하게 변경할 수 있는 기술이 필요한데, 종래에는 도 4 및 도 5의 구조를 갖는 증착 장치를 각각 별도로 구비함으로써, 장치의 제작비용 상승과 생산성 및 작업 편의성 저하의 문제점이 있었다. Accordingly, in order to apply a film forming system optimized for various types of substrates S, a technique for easily changing the structures of FIGS. 4 and 5 is required. Conventionally, a vapor deposition apparatus having the structures of FIGS. There is a problem in that the production cost of the apparatus is increased and the productivity and work convenience are lowered.

따라서 본 발명의 목적은 플라즈마에 의한 기재 손상 및 박막의 특성열화를 방지하는 저손상 성막과 플라즈마 손상과 무관한 일반 성막을 간편하게 변경할 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a cylindrical plasma cathode device capable of easily changing a low-damage film and a general film not related to plasma damage, which prevents damage to the substrate and deterioration of characteristics of the thin film.

또한, 다양한 재질의 기재에 안정적이고 고품질의 박막 증착이 가능하면서, 성막속도의 조절이 가능하고, 진공챔버의 오염을 방지할 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cylindrical plasma cathode device capable of depositing a stable and high-quality thin film on a base material of various materials, controlling the deposition rate, and preventing contamination of the vacuum chamber.

또한, 장치의 제작비용을 절감하고 생산성 및 작업편의성을 현격하게 상승시킬 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a cylindrical plasma cathode device capable of reducing the manufacturing cost of the device and significantly increasing the productivity and operation convenience.

상기 목적은 본 발명에 따라, 기재에 박막을 증착하기 위한 플라즈마를 발생시키는 원통형 플라즈마 캐소드 장치에 있어서, 상호 평행하게 이격 배치되며 회전 가능한 적어도 한 쌍의 원통형 전극; 상기 원통형 전극 내부에서 상기 원통형 전극과는 독립적으로 회전 가능하게 마련되는 자기장 발생부재; 상기 원통형 전극 외측에 회동 가능하게 마련되어 상기 기재가 상기 플라즈마에 노출되는 영역을 조절하는 회동쉴드커버유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 플라즈마 캐소드 장치에 의해 달성된다.According to the present invention, there is provided a cylindrical plasma cathode device for generating a plasma for depositing a thin film on a substrate, comprising: at least a pair of cylindrical electrodes rotatably disposed to be parallel to each other and rotatable; A magnetic field generating member rotatably provided inside the cylindrical electrode independently from the cylindrical electrode; And a rotating shield cover unit rotatably provided outside the cylindrical electrode to adjust a region of the substrate exposed to the plasma.

여기서, 상기 회동쉴드커버유닛은 상기 자기장 발생부재의 회동 위치에 따라 상기 원통형 전극과 기재 사이의 쉴드개방영역을 축소하거나 확대하는 회동쉴드커버와, 상기 회동쉴드커버를 회동 가능하게 지지하는 회동커버지지부재를 포함하는 것이 바람직하다.Here, the rotation shield cover unit includes a rotation shield cover for reducing or enlarging a shield open area between the cylindrical electrode and the substrate in accordance with the rotation position of the magnetic field generating member, a rotation cover support for rotatably supporting the rotation shield cover Member.

그리고 상기 회동커버지지부재는 구동수단으로부터 구동력을 전달받아 상기 회동쉴드커버로 전달할 수 있다. The rotating cover support member may receive driving force from the driving means and transmit the driving force to the rotating shield cover.

또는, 상기 자기장 발생부재는 상기 원통형 전극 내부에서 상기 원통형 전극과는 독립적으로 회전 가능하게 마련되는 회동지지축 상에 지지되며; 상기 회동커버지지부재는 상기 회동지지축에 연결되어 상기 자기장 발생부재의 회동에 따라 상기 회동쉴드커버를 회동시킬 수 있다. Alternatively, the magnetic field generating member is supported on a pivotal support shaft provided inside the cylindrical electrode so as to be rotatable independently of the cylindrical electrode; The rotation cover support member is connected to the rotation support shaft and can rotate the rotation shield cover according to the rotation of the magnetic field generating member.

이때, 상기 회동쉴드커버는 상기 자기장 발생부재의 마그네트와 평행하게 배치되며, 상기 쉴드개방영역을 축소하는 위치는 상기 양 원통형 전극의 양측 자기장 발생부재가 상호 대향하는 위치에서 상기 회동쉴드커버가 상기 기재와 평행한 수평방향으로 회동되는 위치이고, 상기 쉴드개방영역(OP)을 확대하는 위치는 상기 양 자기장 발생부재가 상기 기재를 향하는 위치에서 상기 회동쉴드커버가 상기 기재와 수직한 수직방향으로 회동되는 위치인 것이 효과적이다.At this time, the rotating shield cover is disposed in parallel with the magnet of the magnetic field generating member, and a position where the shield open region is reduced is a position where the both side magnetic field generating members of the both cylindrical electrodes face each other, And the position at which the shield opening region OP is enlarged is a position at which the rotation shielding cover is rotated in the vertical direction perpendicular to the base member at a position where the positive magnetic field generating member faces the base member Position is effective.

본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은 플라즈마에 의한 기재 손상 및 박막의 특성열화를 방지하는 저손상 성막과 플라즈마 손상과 무관한 일반 성막을 간편하게 변경할 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치가 제공된다. According to the present invention, an object of the present invention is to provide a cylindrical plasma cathode device capable of easily changing a low-damage film which prevents damage to the substrate due to plasma and deterioration of the thin film, and a general film irrelevant to the plasma damage.

또한, 다양한 재질의 기재에 안정적이고 고품질의 박막 증착이 가능하면서, 성막속도의 조절이 가능하고, 진공챔버의 오염을 방지할 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치가 제공된다.There is also provided a cylindrical plasma cathode device capable of depositing a stable and high-quality thin film on a base material of various materials, controlling the deposition rate, and preventing contamination of the vacuum chamber.

또한, 장치의 제작비용을 절감하고 생산성 및 작업편의성을 현격하게 상승시킬 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치가 제공된다. There is also provided a cylindrical plasma cathode device capable of reducing the manufacturing cost of the device and significantly increasing the productivity and operation convenience.

도 1 및 도 2는 종래 플라즈마 화학기상 증착장치를 나타낸 도면,
도 3 내지 도 5는 종래 원통형 플라즈마 캐소드 장치를 나타낸 도면,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 원통형 플라즈마 캐소드 장치의 간략한 사시도,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 원통형 플라즈마 캐소드 장치가 인라인 증착 시스템에 적용된 예를 간략하게 나타낸 도면,
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 원통형 플라즈마 캐소드 장치가 롤투롤 증착 시스템에 적용된 예를 간략하게 나타낸 도면.1 and 2 are views showing a conventional plasma chemical vapor deposition apparatus,
FIGS. 3 to 5 show a conventional cylindrical plasma cathode device,
6 and 7 are a simplified perspective view of a cylindrical plasma cathode device according to the present invention,
8 and 9 are views schematically showing an example in which a cylindrical plasma cathode apparatus according to the present invention is applied to an inline deposition system,
FIGS. 10 and 11 schematically illustrate examples in which a cylindrical plasma cathode device according to the present invention is applied to a roll-to-roll deposition system; FIG.

도 6 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 플라즈마 캐소드 장치(1)는 플라즈마 발생을 위해 상호 평행하게 이격 배치된 적어도 한 쌍의 원통형 전극유닛(10)과, 원통형 전극유닛(10)에서 발생하는 플라즈마가 기재에 노출되는 영역을 조절하는 회동쉴드커버유닛(20)을 포함한다.
6 and 5, a cylindrical plasma cathode apparatus 1 according to the present invention includes at least a pair of cylindrical electrode units 10 arranged in parallel to each other for plasma generation, a cylindrical electrode unit 10 And a rotating shield cover unit 20 for adjusting a region of the substrate exposed to the plasma.

양 원통형 전극유닛(10)은 각각 축선 방향 양측에 마련되는 회전지지부(미도시)와, 양 회전지지부(미도시)에 대해 회전 가능하게 지지되는 원통형 전극(11)과, 원통형 전극(11) 내부에서 원통형 전극(11)과는 독립적으로 회전 가능하게 마련되는 회동지지축(13)과, 회동지지축(13)에 지지되어 회동 위치 조절되며 자기장을 발생시키는 자기장 발생부재(15)와, 원통형 전극(11)을 회전시키는 전극구동수단(미도시)을 포함한다. The cylindrical electrode unit 10 includes a rotation support portion (not shown) provided on both axial sides of the electrode unit 10, a cylindrical electrode 11 rotatably supported by both rotation support portions (not shown) A magnetic field generating member 15 which is supported by the rotation support shaft 13 and is rotated and regulated to generate a magnetic field, a cylindrical support member 13 which is rotatably provided independently from the cylindrical electrode 11, And electrode driving means (not shown) for rotating the substrate 11.

이러한 원통형 전극유닛(10)의 전극구동수단(미도시)에 의한 원통형 전극(11)의 회전 구성 및 회동지지축(13)과 자기장 발생부재(15)의 원통형 전극(11)에 대한 독립적인 회전 구성, 그리고 원통형 전극(11)으로의 전원공급에 의한 플라즈마 발생에 대한 기술 내용은 본 발명의 출원인에 의해 특허 출원된 특허출원 제10-2011-0028344호를 참고할 수 있으며, 경우에 따라서 전술한 선행기술2의 기술과 같은 종래 기술을 참고할 수 있으므로, 그 자세한 설명은 생략한다.
The rotation of the cylindrical electrode 11 by the electrode driving means (not shown) of the cylindrical electrode unit 10 and the rotation of the rotation support shaft 13 and the magnetic field generating member 15 independently of the cylindrical electrode 11 And the plasma generation by the power supply to the cylindrical electrode 11 can be referred to Patent Application No. 10-2011-0028344 filed by the applicant of the present invention, It is possible to refer to conventional techniques such as the technique of the technology 2, and thus a detailed description thereof will be omitted.

한편, 회동쉴드커버유닛(20)은 자기장 발생부재(15)의 회동 위치에 따라 양 원통형 전극(11)과 기재 사이의 개방영역(OP)(이하 '쉴드개방영역(OP)'이라 함)을 축소하거나 확대하는 회동쉴드커버(21)와, 회동쉴드커버(21)를 회동 가능하게 지지하면서 도시하지 않은 구동수단으로부터 구동력을 회동쉴드커버(21)로 전달하는 회동커버지지부재(23)를 포함한다. On the other hand, the rotation shield cover unit 20 has an open area OP (hereinafter referred to as a shield open area OP) between the cylindrical electrodes 11 and the base material according to the rotation position of the magnetic field generating member 15 And a rotating cover support member 23 that rotatably supports the rotating shield cover 21 and transmits driving force from a driving means (not shown) to the rotating shield cover 21 do.

회동쉴드커버(21)는 한 쌍의 판상부재로 마련되며 각각 양 원통형 전극(11)의 외측에 인접해서 쉴드개방영역(OP)을 도 7과 같이, 축소하는 위치와 도 6과 같이, 확대하는 위치로 회동한다. The pivotal shield cover 21 is provided with a pair of plate-like members, and is disposed adjacent to the outer sides of the both cylindrical electrodes 11 to define a position where the shield open area OP is contracted as shown in Fig. 7, Position.

여기서, 회동쉴드커버(21)는 자기장 발생부재(15)의 마그네트(17)와 평행한 방향으로 배치되는데, 쉴드개방영역(OP)을 축소하는 위치는 양 자기장 발생부재(15)가 상호 대향하는 위치에서 회동쉴드커버(21)가 기재와 평행한 수평방향으로 회동되는 위치이며, 쉴드개방영역(OP)을 확대하는 위치는 양 자기장 발생부재(15)가 기재를 향하는 위치에서 회동쉴드커버(21)가 기재와 수직한 수직방향으로 회동되는 위치이다. Here, the rotation shield cover 21 is disposed in a direction parallel to the magnet 17 of the magnetic field generating member 15. The position where the shield open region OP is contracted is a position where the both magnetic field generating members 15 face each other The position at which the shielding open area OP is enlarged is a position where the shielding cover 21 is rotated in the horizontal direction parallel to the substrate so that the shielding cover 21 ) Is rotated in the vertical direction perpendicular to the substrate.

이때, 회동쉴드커버(21)는 원통형 전극(11)의 길이에 대응하는 길이를 가지면서 폭 방향이 원통형 전극(11)의 반경방향에 대응하는 방향으로 배치된다. 이에 의해, 양 회동쉴드커버(21)가 쉴드개방영역(OP)을 축소하는 위치에서는 양 원통형 전극(11) 사이의 이격 간격에 대응하는 만큼의 쉴드개방영역(OP)이 축소될 수 있으며, 양 회동쉴드커버(21)가 쉴드개방영역(OP)을 확대하는 위치에서는 양 원통형 전극(11) 사이의 반대측 외측 간격에 대응하는 만큼의 쉴드개방영역(OP)이 확대될 수 있다. At this time, the rotation shield cover 21 is disposed in the direction corresponding to the radial direction of the cylindrical electrode 11 in the width direction while having a length corresponding to the length of the cylindrical electrode 11. As a result, the shield open area OP corresponding to the gap between the two cylindrical electrodes 11 can be reduced at the position where the shielding open area OP is reduced by the two shielding shield covers 21, The shield open area OP corresponding to the gap on the opposite side between the two cylindrical electrodes 11 can be enlarged at the position where the shielding cover 21 expands the shield open area OP.

여기서, 쉴드개방영역(OP)의 확대된 영역은 증착장비의 진공챔버 내에서 양 원통형 전극(11) 사이의 반대측 외측에 인접하게 미리 고정되어 있는 양측 고정형 쉴드커버(30) 사이의 간격에 대응할 수 있다.Here, the enlarged area of the shield open area OP may correspond to an interval between the both-side fixed shield covers 30 that are previously fixed in the vacuum chamber of the deposition equipment adjacent to the outside on the opposite side between the both cylindrical electrodes 11 have.

회동커버지지부재(23)는 원통형 전극(11)의 축선방향 양 측에서 회동쉴드커버(21)의 길이 방향 양 단부를 지지할 수도 있으며, 경우에 따라서 원통형 전극(11)의 축선방향 일 측에서 회동쉴드커버(21)의 길이 방향 일 단부만을 지지할 수도 있다. 이 회동커버지지부재(23)는 디스크 형태로 마련되어 도시하지 않은 별도의 모터나 유,공압 실린더 등의 구동수단으로부터 기어나 벨트풀리 또는 실린더 샤프트 등의 구동력전달수단을 이용하여 회전력을 전달받아 회전함으로써 회동쉴드커버(21)를 쉴드개방영역(OP)이 축소되는 위치와 확대되는 위치로 회동시킬 수 있다. 이때, 구동수단과 구동력전달수단은 다양한 형태의 수단이 구비될 수 있으며, 경우에 따라 별도의 구동력전달수단을 이용하지 않고 구동수단의 구동력만으로 회동커버지지부재(23)가 회전할 수 있다.The rotating cover support member 23 may support both end portions in the longitudinal direction of the rotating shield cover 21 on both sides in the axial direction of the cylindrical electrode 11 and may be supported on one axial side of the cylindrical electrode 11 Only one end portion in the longitudinal direction of the rotation shield cover 21 may be supported. The rotating cover support member 23 is provided in the form of a disk and rotates by receiving a rotational force from driving means such as a motor, oil or pneumatic cylinder (not shown), driving force transmitting means such as a gear, a belt pulley or a cylinder shaft The turning shield cover 21 can be rotated to the position where the shield open area OP is reduced and the position where it is enlarged. At this time, the driving means and the driving force transmitting means may be provided with various types of means, and in some cases, the rotating cover supporting member 23 can be rotated only by the driving force of the driving means without using a separate driving force transmitting means.

혹은, 회동커버지지부재(23)의 회전은 별도의 구동수단을 구비하지 않고, 장치(1)의 구성을 간단하게 하면서 제작비용절감을 위해서 원통형 전극유닛(10)의 회동지지축(13)에 연결된 형태에서 자기장 발생부재(15)의 회동에 따라 회동쉴드커버(21)도 함께 회동하도록 설치될 수도 있다. 이때, 자기장 발생부재(15) 및 회동지지축(13)의 회동은 전술한 바와 같이, 본 발명의 출원인에 의해 특허 출원된 특허출원 제10-2011-0028344호를 참고할 수 있으며, 경우에 따라서 전술한 선행기술2의 기술과 같은 종래 기술을 참고할 수 있다. Alternatively, the rotation of the rotation cover support member 23 may be performed without providing any separate drive means, and the rotation of the rotation support shaft 13 may be performed by a simple structure of the apparatus 1, The rotating shield cover 21 may also be provided to rotate together with the rotation of the magnetic field generating member 15 in the connected form. At this time, as described above, the rotation of the magnetic field generating member 15 and the rotation support shaft 13 can be referred to Patent Application No. 10-2011-0028344 filed by the applicant of the present invention, A conventional technique such as the technique of one prior art can be referred to.

이때, 회동커버지지부재(23)는 디스크 형상 외에도 회동쉴드커버(21)와 회동지지축(13)을 연결하는 범위에서 다양한 형태를 가질 수 있음은 물론이다.
In this case, it is needless to say that the rotation cover support member 23 may have various shapes in addition to the shape of the disk in the range of connecting the rotation shield cover 21 and the rotation support shaft 13.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 원통형 플라즈마 캐소드 장치(1)는 전술한 바와 같이, 플라즈마 손상과 무관한 일반적인 성막 과정을 고속 성막하는 경우에서는 도 6 및 도 8과 같이, 양측 자기장 발생부재(15)가 기재를 향하면서 회동쉴드커버(21)가 양 원통형 전극의 외측부에서 기재와 수직하게 배치되는 쉴드개방영역(OP) 확대 위치로 회동된다. 이에 의해, 확대된 쉴드개방영역(OP)을 통해 기재가 플라즈마에 직접 노출됨으로서 성막 속도가 매우 빠르게 이루어진다.6 and 8, the cylindrical plasma cathode device 1 according to the present invention having such a configuration is used in a case where a general film forming process irrespective of plasma damage is performed at a high speed, The turning shield cover 21 is turned to the shield open area OP enlarged position which is arranged at the outer side of both cylindrical electrodes and perpendicular to the substrate. Thus, the substrate is directly exposed to the plasma through the enlarged shield open area OP, so that the deposition rate is very fast.

반면에, 기재 및 미리 증착된 박막의 저손상을 위한 성막 과정에서는 도 7 및 도 9와 같이, 양측 자기장 발생부재(15)가 상호 대향하면서 회동쉴드커버(21)가 양 원통형 전극과 기재 사이에서 기재와 수평하게 배치되는 쉴드개방영역(OP) 축소 위치로 회동된다.On the other hand, in the film formation process for low damage to the base material and the thin film deposited in advance, as shown in FIGS. 7 and 9, the two side magnetic field generating members 15 face each other while the rotating shield cover 21 is sandwiched between the two cylindrical electrodes (OP) shrinking position which is arranged horizontally with the substrate.

이때, 플라즈마는 양 원통형 전극(11) 사이에 구속됨으로써, 기재가 플라즈마에 직접 노출되지 않는다. 이에 의해, 기재 및 기재에 미리 증착된 박막이 플라즈마에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 회동쉴드커버(21)가 쉴드개방영역(OP)을 축소하면서 양 원통형 전극(11)과 기재 사이에 수평으로 배치됨으로써, 기재를 향하는 누설 플라즈마를 차단하여 기재에 성막되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 원통형 플라즈마 캐소드 장치(1)가 설치되는 진공챔버 내부의 오염을 방지할 수 있으며, 기재 방향으로 소정의 각도 이상으로 경사지게 입사되는 증착입자를 차단하여 기재에 성막되는 박막의 특성을 향상시킬 수 있다.At this time, since the plasma is confined between the cylindrical electrodes 11, the substrate is not directly exposed to the plasma. Thereby, the substrate and the thin film deposited in advance on the substrate can be prevented from being damaged by the plasma. Further, since the pivotal shield cover 21 is horizontally disposed between the cylindrical electrode 11 and the substrate while shrinking the shield open area OP, leakage plasma directed toward the substrate is blocked to improve the uniformity of the thin film formed on the substrate . In addition, it is possible to prevent the contamination of the inside of the vacuum chamber in which the cylindrical plasma cathode device 1 is installed, to block the deposition particles inclined at a predetermined angle or more in the substrate direction, and to improve the characteristics of the thin film formed on the substrate have.

이러한 저손상 성막 과정은 전술한 바와 같은 일반적인 성막 과정을 수행한 후 진공챔버의 진공 파기를 실행하지 않고 회동쉴드커버(21)를 회동시키는 것만으로 이어서 수행될 수 있다. 물론, 저손상 성막 과정을 먼저 수행한 후 이어서 전술한 바와 같은 일반적인 성막 과정을 고속으로 수행할 수 있다.
The low-damage film formation process can be performed only after the general film formation process as described above is performed, and then the rotation shield cover 21 is rotated without performing the vacuum purging of the vacuum chamber. Of course, after the low-damage film forming process is performed first, the general film forming process as described above can be performed at a high speed.

한편, 본 발명에 따른 원통형 플라즈마 캐소드 장치(1)는 다음과 같이 대량 생산에 적합한 다양한 형태의 증착 시스템에 적용될 수 있다. Meanwhile, the cylindrical plasma cathode device 1 according to the present invention can be applied to various types of deposition systems suitable for mass production as follows.

먼저, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 인라인 증착 시스템의 PM(Process Module) 또는 도 10 및 도 11과 같이, 롤투롤 증착 시스템에 적용하여 이송되는 다양한 종류의 기재에 따라 일반 성막 또는 저손상 성막과정에 따라 자기장 발생부재(15)의 방향 조절 및 회동쉴드커버(21)에 의한 쉴드개방영역(OP)의 확대 또는 축소 조절을 자유롭게 변경할 수 있다. First, as shown in FIGS. 8 and 9, a PM (Process Module) of an inline deposition system, or a general film or a substrate according to various types of substrates transferred to a roll to roll deposition system as shown in FIGS. It is possible to freely change the direction of the magnetic field generating member 15 and adjust the magnification or reduction of the shield open area OP by the turning shield cover 21 according to the damaged film forming process.

이에 의해, 대량의 기재를 이송하면서 저손상 성막 과정과 일반 성막 과정을 간단하게 변경하면서 기재에 고품질의 박막을 증착할 수 있다.
As a result, a high-quality thin film can be deposited on a substrate while transferring a large amount of substrate while simply changing the low-damage film formation process and the general film formation process.

이와 같이, 본 발명에 따른 원통형 플라즈마 캐소드 장치는 회동쉴드커버를 이용하여 쉴드개방영역을 간편하게 확대하거나 축소할 수 있도록 함으로써, 플라즈마에 의한 기재 손상 및 박막의 특성열화를 방지하는 저손상 성막과 플라즈마 손상과 무관한 일반 성막을 간편하게 변경할 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치가 제공된다. As described above, the cylindrical plasma cathode device according to the present invention can easily enlarge or reduce the shield open area by using the rotation shield cover, thereby reducing the damage to the substrate due to plasma and the deterioration of the characteristics of the thin film, There is provided a cylindrical plasma cathode apparatus capable of easily changing a general film which is not related to a plasma.

또한, 다양한 재질의 기재에 안정적이고 고품질의 박막 증착이 가능하면서, 성막속도의 조절이 가능하고, 진공챔버의 오염을 방지할 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치가 제공된다.There is also provided a cylindrical plasma cathode device capable of depositing a stable and high-quality thin film on a base material of various materials, controlling the deposition rate, and preventing contamination of the vacuum chamber.

또한, 장치의 제작비용을 절감하고 생산성 및 작업편의성을 현격하게 상승시킬 수 있는 원통형 플라즈마 캐소드 장치가 제공된다. There is also provided a cylindrical plasma cathode device capable of reducing the manufacturing cost of the device and significantly increasing the productivity and operation convenience.

10 : 원통형 전극유닛 11 : 원통형 전극
13 : 회동지지축 15 : 자기장 발생부재
20 : 회동쉴드커버유닛 21 : 회동쉴드커버
23 : 회동커버지지부재 OP : 쉴드개방영역10: Cylindrical electrode unit 11: Cylindrical electrode
13: rotation support shaft 15: magnetic field generating member
20: Rotating shield cover unit 21: Rotating shield cover
23: Rotation cover support member OP: Shield open area

Claims (5)

기재에 박막을 증착하기 위한 플라즈마를 발생시키기 위해서, 상호 평행하게 이격 배치되며 회전 가능한 적어도 한 쌍의 원통형 전극, 상기 원통형 전극 내부에서 상기 원통형 전극과는 독립적으로 회전 가능하게 마련되는 자기장 발생부재, 상기 원통형 전극 외측에 회동 가능하게 마련되어 상기 기재가 상기 플라즈마에 노출되는 영역을 조절하는 회동쉴드커버유닛을 포함하는 원통형 플라즈마 캐소드 장치에 있어서,
상기 회동쉴드커버유닛은
상기 자기장 발생부재의 회동 위치에 따라 상기 원통형 전극과 기재 사이의 쉴드개방영역을 축소하거나 확대하는 회동쉴드커버와,
상기 회동쉴드커버를 회동 가능하게 지지하면서 구동수단으로부터 구동력을 전달받아 상기 회동쉴드커버로 전달하는 회동커버지지부재를 포함하되;
상기 회동쉴드커버는 상기 자기장 발생부재의 마그네트와 평행하게 배치되며,
상기 쉴드개방영역을 축소하는 위치는 상기 양 원통형 전극의 양측 자기장 발생부재가 상호 대향하는 위치에서 상기 회동쉴드커버가 상기 기재와 평행한 수평방향으로 회동되는 위치이고,
상기 쉴드개방영역(OP)을 확대하는 위치는 상기 양 자기장 발생부재가 상기 기재를 향하는 위치에서 상기 회동쉴드커버가 상기 기재와 수직한 수직방향으로 회동되는 위치인 것을 특징으로 하는 원통형 플라즈마 캐소드 장치. A magnetic field generating member rotatable independently from the cylindrical electrode in the cylindrical electrode, at least a pair of cylindrical electrodes rotatable and spaced apart from each other to generate a plasma for depositing a thin film on the substrate; And a rotating shield cover unit rotatably provided outside the cylindrical electrode to adjust a region of the substrate exposed to the plasma, the cylindrical plasma cathode apparatus comprising:
The pivoting shield cover unit
A rotating shield cover for reducing or enlarging a shield open area between the cylindrical electrode and the substrate in accordance with a rotating position of the magnetic field generating member,
And a rotation cover supporting member that rotatably supports the rotation shield cover while transmitting a driving force from the driving unit to the rotation shield cover,
The rotation shield cover is disposed in parallel with the magnet of the magnetic field generating member,
Wherein the position at which the shield opening region is reduced is a position where the rotation shielding cover is rotated in a horizontal direction parallel to the substrate at a position where the opposite side magnetic field generating members of the both cylindrical electrodes face each other,
Wherein the position at which the shield opening region OP is enlarged is a position at which the rotation shield cover is rotated in a direction perpendicular to the substrate at a position where the positive magnetic field generating member faces the substrate. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 자기장 발생부재는 상기 원통형 전극 내부에서 상기 원통형 전극과는 독립적으로 회전 가능하게 마련되는 회동지지축 상에 지지되며;
상기 회동커버지지부재는 상기 회동지지축에 연결되어 상기 자기장 발생부재의 회동에 따라 상기 회동쉴드커버를 회동시키는 것을 특징으로 하는 원통형 플라즈마 캐소드 장치. The method according to claim 1,
Wherein the magnetic field generating member is supported on a pivotal support shaft provided inside the cylindrical electrode so as to be rotatable independently of the cylindrical electrode;
Wherein the rotation cover support member is connected to the rotation support shaft and rotates the rotation shield cover according to rotation of the magnetic field generating member. 삭제delete
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