KR102160158B1 - 스퍼터링 장치 및 그것을 이용한 스퍼터링 방법 - Google Patents

Abstract

스퍼터링 장치와 그것을 이용한 스퍼터링 방법이 개시된다. 개시된 스퍼터링 장치는 스퍼터링 대상체와 타겟이 각각 장착되는 진공챔버와, 타겟에 대해 독립적으로 접근 또는 이격되면서 자기장을 작용시키는 다수의 마그네틱부 단위유닛을 포함한다. 이러한 구조에 의하면, 대상체의 전면에 대해 균일한 증착을 수행할 수 있으며, 혹시 불균일한 증착이 확인될 경우에도 단위유닛을 독립적으로 구동시키며 그에 대한 보정 조치도 신속하고 원활하게 수행할 수 있으므로, 제품의 품질을 안정화시킬 수 있다.

Description

스퍼터링 장치 및 그것을 이용한 스퍼터링 방법 {Sputtering apparatus and sputtering method using the same}

본 발명은 자기장을 이용하여 증착 작업을 수행하는 스퍼터링 장치와 그것을 이용한 스퍼터링 방법에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이 장치에 적용되는 박막트랜지스터는 마그네트론 스퍼터링과 같이 자기장을 이용하는 증착과정을 통해 제조된다. 즉, 준비된 증착 타켓을 자기장을 이용하면서 스퍼터링하여 증착 대상재인 디스플레이 장치의 기판 상에 원하는 패턴의 박막을 형성하게 된다.

그런데, 근래에 디스플레이 장치의 화면이 점차 대형화되면서, 대상체 전면에 대해 균일한 증착을 수행하기가 점차 어려워지고 있다. 만일 증착이 균일하게 이루어지지 않으면 최종 제품인 디스플레이 장치의 화면상에서 휘도가 일정하지 못하고 부위별로 편차가 심하게 생기는 결과를 초래할 수 있기 때문에, 이러한 문제를 방지할 수 있는 개선 방안이 요구되고 있다.

본 발명의 실시예는 대상체 전면에 대해 균일한 증착을 안정적으로 구현할 수 있도록 개선된 스퍼터링 장치 및 그것을 이용한 스퍼터링 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치는, 스퍼터링 대상체와 타겟이 각각 장착되는 진공챔버와, 상기 타겟에 자기장을 형성하는 마그네틱부를 포함하며, 상기 마그네틱부는, 상기 타겟에 대해 독립적으로 접근 및 이격할 수 있도록 그 타겟의 전면을 따라 배치된 복수의 단위유닛을 포함한다.

상기 단위유닛은 자석과, 상기 자석의 양단측을 상기 타겟에 대해 독립적으로 접근 및 이격시킬 수 있는 액츄에이터를 포함할 수 있다.

상기 자석과 상기 액츄에이터 사이에는 지지대가 개재될 수 있다.

상기 액츄에이터는 상기 지지대의 양단측에 각각 결합된 한 쌍의 구동실린더를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 방법은, 진공챔버에 스퍼터링 대상체와 타겟을 서로 대면하도록 설치하는 단계; 상기 타겟에 대해 독립적으로 접근 및 이격할 수 있는 복수의 단위유닛를 구비한 마그네틱부를 준비하는 단계; 및 상기 복수의 단위유닛을 상기 타겟에 대해 독립적으로 접근 및 이격시키며 상기 타겟 주변에 자기장을 형성하는 단계;를 포함한다.

상기 단위유닛은 자석과, 상기 자석의 양단측을 상기 타겟에 대해 독립적으로 접근 및 이격시킬 수 있는 액츄에이터를 포함할 수 있다.

상기 액츄에이터로 상기 자석의 양단측을 상기 타겟에 대해 독립적으로 접근 및 이격시키며 경사지게 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 액츄에이터는 상기 자석의 양단측에 각각 결합된 한 쌍의 구동실린더를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 스퍼터링 장치를 사용하면, 대상체의 전면에 대해 균일한 증착을 수행할 수 있으며, 혹시 불균일한 증착이 확인될 경우에도 그에 대한 보정 조치도 신속하고 원활하게 수행할 수 있으므로, 제품의 품질을 안정화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스퍼터링 장치 중 마그네틱부의 단위유닛을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 단위유닛의 동작을 예시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 본 실시예의 스퍼터링 장치는, 대상체인 기판(10)과 증착원인 타겟(20)이 서로 대면하게 설치되는 증착챔버(100)와, 상기 타겟(20)에 자기장을 형성하는 마그네틱부(200) 등을 구비하고 있다.

스퍼터링 시에는 도 1에 도시된 바와 같이 진공챔버(100) 내에 아르곤 가스를 공급하면서, 전원(300)을 통해 상기 타겟(20)을 음극으로, 상기 기판(10)을 양극으로 하여 방전을 일으킨다. 그러면 상기 아르곤 가스로부터 아르곤 이온이 발생하게 되고, 이 아르곤 이온은 타겟(20)에 충돌하여 그 타겟(20)의 미립자를 비산시키게 되며, 그 비산된 미립자가 기판(10)에 증착되면서 박막이 형성된다. 그리고, 상기 마그네틱부(200)은 자기장을 형성하여 아르곤 이온의 충돌에 의한 스퍼터링 속도를 증가시키는 역할을 한다.

여기서, 상기 마그네틱부(200)는 타겟(20)의 전면을 따라 독립적으로 구동할 수 있는 다수의 단위유닛(210)들을 구비하고 있다. 즉, 각 단위유닛(210) 들이 독립적으로 타겟(20)에 대해 접근 및 이격 구동할 수 있어서, 타겟(20)의 부위별로 자기장의 세기를 조절할 수 있도록 구성되어 있다. 일반적으로 자기장의 세기는 타겟(20)과 단위유닛(210) 간의 거리에 따라 변하므로, 이를 조절하면 스퍼터링 조건을 부위별로 다르게 설정할 수 있게 되며, 따라서 기판(10)에 균일한 증착막을 형성할 수 있게 된다.

한편, 마그네틱부(200)의 각 단위유닛(210)은 도 2에서 알 수 있듯이, 지지대(212)에 고정된 자석(211) 및 그 지지대(212)의 양단부에 결합된 한 쌍의 액츄에이터(213a)(213b)를 구비하고 있다. 따라서, 상기 한 쌍의 액츄에이터(213a)(213b)가 가동되면 단위유닛(210)이 타겟(20)에 대해 접근 또는 이격된다.

그리고, 본 실시예의 단위유닛(210)은 접근 및 이격 동작 뿐 아니라, 틸트 동작도 구현이 가능하다. 즉, 한 쌍의 액츄에이터(213a)(213b)가 자석(211) 지지대(212)의 양단에 연결되어 있으므로, 이 한 쌍의 액츄에이터(213a)(213b)를 서로 다르게 구동함으로써 틸트 동작을 구현할 수 있다.

예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이 지지대(212) 양측의 두 액츄에이터(213a)(213b)를 똑같이 구동시키면, 단위유닛(210)의 자석(211)이 전체적으로 타겟(20)과 같은 간격을 유지하면서 접근과 이격 동작이 구현된다.

그런데, 만일 좌측 액츄에이터(213a)는 접근 방향으로 구동시키고, 우측 액츄에이터(213b)는 이격 방향으로 구동시키면 도 3b와 같은 틸트 동작이 구현된다.

또한, 반대로 좌측 액츄에이터(213a)는 이격 방향으로 구동시키고, 우측 액츄에이터(213b)는 접근 방향으로 구동시키면 도 3c와 같은 틸트 동작이 구현된다.

따라서, 이러한 구성의 마그네틱부(200)를 구비하고 있으면, 각 단위유닛(210)들을 타겟(20) 전면에 대해 독립적으로 구동하면서 부분적인 자기장의 세기를 조절할 수 있기 때문에 균일한 증착이 이루어질 수 있도록 제어하기가 편리해지며, 또한, 각 단위유닛(210) 자체도 틸트 동작을 통해 양단측의 자기장 세기를 다르게 조정할 수 있으므로 보다 더 세밀한 제어가 가능해진다.

예컨대, 상기한 스퍼터링 장치는 다음과 같이 사용될 수 있다.

먼저, 증착을 수행할 대상체인 기판(10)과 증착원인 타겟(20)을 각각 진공챔버(100) 안에 장착한다.

그리고, 상기 마그네틱부(200)는 사전 정보가 없다면 전체적으로 타겟(20)에 대해 일정한 간격을 유지하도록 각 단위유닛(210)들을 배치하고, 만일 균일한 증착을 위한 사전 배치 정보가 있다면 그에 맞춰서 각 단위유닛(210)들을 배치한다.

이 상태에서 진공챔버(100) 내에 아르곤 가스를 주입하고 전원(300)으로부터 전압을 인가하여 스퍼터링을 진행한다.

이후, 증착된 기판의 상태를 확인하여 증착이 상대적으로 덜 된 부위가 발견되면, 그 부위의 단위유닛(210)과 타겟(20) 간의 간격이 더 좁아지도록 상기 액츄에이터(213a)(213b)를 가동시킨다. 그러면, 해당 부위에 더 강한 자기장이 작용하면서 증착이 좀 더 두껍게 이루어질 수 있게 된다.

따라서, 이와 같은 방식으로 마그네틱부(200)를 제어하면, 기판(10) 상에 균일한 증착을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.

그러므로, 이러한 구성의 스퍼터링 장치를 이용하면 대상체의 전면에 대해 균일한 증착을 수행할 수 있으며, 혹시 불균일한 증착이 확인될 경우에도 그에 대한 보정 조치도 신속하고 원활하게 수행할 수 있으므로, 제품의 품질을 안정화시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100...진공챔버 110...기판
200...타겟유닛 210...타겟
220...마그네트론부 221...자석
222...지지대 223a,223b...액츄에이터

Claims (7)

1. 타겟이 배치된 진공챔버;
   상기 진공챔버 외부에 배치되며, 상기 타겟에 자기장을 형성하는 마그네틱부;를 포함하며,
   상기 마그네틱부는 상기 타겟의 복수의 영역에 대응하도록 배치된 복수의 단위유닛을 포함하고,
   상기 복수의 단위유닛은 각각,
   상기 단위유닛의 가장자리에 서로 분리되어 평행하게 배치된 제1 및 제2 자석;
   상기 제1 및 제2 자석 사이에 배치되고, 상기 제1 및 제2 자석과 이격되어 배치된 제3 자석;
   상기 제3 자석에 대응하는 위치에는 배치되지 않고, 상기 서로 분리되어 평행하게 배치된 제1 및 제2 자석에 대응하는 위치에 각각 대응되도록 배치된 제1 및 제2 엑츄에이터; 및
   상기 제1 내지 제3 자석과 상기 제1 및 제2 액츄에이터 사이에 배치된 지지대;를 포함하고,
   상기 제1 및 제2 자석은 상기 지지대의 양단에 배치되고, 상기 제3 자석은 상기 지지대의 중앙부에 배치되어,
   상기 제3 자석과 상기 타겟 사이의 거리의 변동폭은 상기 제1 및 제2 자석과 상기 타겟 사이의 거리의 거리의 변동폭보다 작도록 동작하는, 스퍼터링 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 액츄에이터는 상기 지지대를 통해 상기 제1 및 제2 자석에 결합된 스퍼터링 장치.
   
5. 진공챔버에 스퍼터링 대상체와 타겟을 서로 대면하도록 설치하는 단계;
   가장자리에 서로 분리되어 평행하게 배치된 제1 및 제2 자석, 상기 제1 및 제2 자석 사이에 배치되고 상기 제1 및 제2 자석과 이격되어 배치된 제3 자석, 및 상기 제3 자석에 대응하는 위치에는 배치되지 않고 상기 제1 및 제2 자석에 대응하는 위치에 각각 배치된 제1 및 제2 액츄에이터를 포함하는 복수의 단위유닛를 구비한 마그네틱부를 상기 진공챔버 외부에 배치되도록 준비하는 단계;
   상기 복수의 단위유닛을 각각 상기 타겟에 대해 독립적으로 접근 및 이격시키며 상기 타겟 주변에 자기장을 형성하는 단계; 및
   상기 제1 내지 제3 자석과 상기 제1 및 제2 액츄에이터 사이에, 상기 제1 및 제2 자석과 상기 제1 및 제2 액츄에이터를 각각 결합하는 지지대를 배치하는 단계;를 포함하고,
   상기 제1 및 제2 자석은 상기 지지대의 양단에 배치하고, 상기 제3 자석은 상기 지지대의 중앙부에 배치하여, 상기 제3 자석과 상기 타겟 사이의 거리의 변동폭을 상기 제1 및 제2 자석과 상기 타겟 사이의 거리의 변동폭보다 작게 하는, 스퍼터링 방법.
   
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 지지대를 틸트시켜 상기 타겟과 상기 제1 자석, 및 상기 타겟과 제2 자석 사이에 작용하는 자기장의 세기를 다르게 조정하는 스퍼터링 방법.

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