KR102489591B1 - 증착장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 증착장치는 캐소드 마그넷 유닛 상에서 중앙 영역에 배치되는 제1자성체와, 제1자성체의 양 측 단부의 엣지 영역에 배치되는 제2자성체를 구비하여, 전자 밀도가 일정한 제1자성체에 대응하는 전자 밀도를 갖도록 제2자성체의 결합구조를 탈착이 용이한 핀 타입으로 개선하고, 제2자성체의 배치 위치에 대한 조절이 용이한 증착장치를 제공한다.
Description
본 발명은 평판표시장치의 제조에 있어서 산화물 반도체 물질을 증착하는 증착장치에 관한 것이다.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(Display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel : PDP), 전계방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 전기발광 표시장치(Electroluminescence Display : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비 전력화의 우수한 성능을 가지고 있다.
이중 특히 액정표시장치는 콘트라스트 비(Contrast Ratio)가 크고 동화상 표시에 적합하며 소비전력이 적다는 특징을 보여 노트북, 모니터, TV 등의 다양한 분야에서 활용되고 있는데, 이의 화상구현원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용하는 것으로, 액정은 분자구조가 가늘고 길며 배열에 방향성을 갖는 광학적 이방성과, 전기장 내에 놓일 경우 그 크기에 따라 분자배열 방향이 변화되는 분극 성질을 띤다.
이와 같은 액정표시장치를 형성하기 위해서는 소정물질의 박막을 형성하는 박막증착(Thin Film Deposition), 포토리소그라피(Photo Lithography), 식각(Etching) 등 여러 가지 서로 다른 공정이 수반된다.
이중에서 박막 증착은 기판 상부에서 라디컬(Radical)의 화학반응을 유도하여 그 반응결과물인 박막입자를 낙하 및 흡착시키는 증착방식의 화학기상증착(Chemical Vapour Deposition : CVD)과, 박막입자를 직접적으로 기판에 충돌 및 흡착시키는 물리적 증착방식의 스퍼터링(Sputtering)으로 구분될 수 있다.
여기서, 스퍼터링은 스퍼터링 챔버 내에서 이루어지며, 이때, 스퍼터링 챔버 내부에는 기판 상에 증착되는 물질로 이루어진 타겟과, 상기 타겟이 안착되는 백킹 플레이트와, 그라운드 쉴드 및 마그넷(Magnet)을 포함하여 구성된다.
스퍼터링의 박막 증착원리 및 동작을 간단히 설명하면, 챔버 내부를 진공으로 조성한 후, 백킹 플레이트로 전압을 가하면서 진공 영역에 아르곤(Ar) 등의 스퍼터 가스를 주입한다.
그러면 스퍼터 가스의 입자는 플라즈마(Plasma) 상태로 이온화되고, 이온화된 입자들은 타겟에 충돌하는데, 이때 이온화된 입자들이 가진 운동 에너지가 타겟을 이루는 원자들에 전달됨으로써, 타겟을 이루는 원자들이 타겟으로 부터 튀어나오게 되는 스퍼터링 현상이 일어나게 된다.
그리고, 타겟으로부터 방출된 원자들은 기판 쪽으로 확산되어 기판에 증착됨으로써 기판에 박막을 형성시킨다.
이때, 타겟의 배면에 위치한 마그넷의 N극과 S극의 자기장의 영향으로 인하여, 플라즈마를 발생시켜 기판에 성막을 증착하게 된다.
그러나 마그넷의 배치 위치에 따라서 동일한 가우스를 가지는 마그넷에서도 전자 밀도를 일정하게 배치하는데 한계가 있고, 전자 또는 플라즈마 밀도를 조절하기 위해서는 마그넷을 분리하고 재배치 하는데 많은 비용과 시간이 소요되는 문제점이 있다. 특히 마그넷을 통하여 전자의 흐름을 미세하게 컨트롤 하는데 한계가 있고, 마그넷의 엣지 영역에서 마그넷의 밀도가 증가하여 이를 조절할 수 있는 기술개발이 요구되고 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 캐소드 마그넷 유닛의 중앙 영역과 엣지 영역에서 유사한 가우스를 제공함으로써 타겟 측에 균일한 전계를 가할 수 있는 증착장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 중앙 영역에 배치되는 제1자성체와 제1자성체의 양 단부 엣지 영역에 배치되는 제2자성체를 구비하는 캐소드 마그넷 유닛을 마련하여, 전자 밀도가 일정한 제1자성체와 유사한 전자 밀도를 갖도록 제2자성체의 배치 위치를 개선하고, 제2자성체의 배치 위치에 대한 조절이 가능한 증착장치를 제공한다.
본 발명에 따른 증착장치에 따르면,
첫째, 제2자성체의 가우스를 조절하여 캐소드 마그넷 유닛 상의 엣지 영역과 중앙 영역에서 균일한 전계를 가할 수 있고,
둘째, 제2자성체가 핀 형상으로 착탈할 수 있도록 설계되어 설정된 전계에 대응하여 장착 또는 탈착이 용이하며,
셋째, 엣지 영역과 중앙 영역에서 균일한 전계를 가할 수 있기 때문에 플라즈마 전극이 균일하게 형성되어 기판의 증착률이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증착장치의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 증착장치의 캐소드 마그넷 유닛의 일부를 확대하여 도시하는 부분 확대도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 캐소드 마그넷 유닛 상에 제1자성체와 제2자성체가 배치된 패턴을 도시하는 참고도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 캐소드 마그넷 유닛에 제1자성체와 제2자성체가 결합된 상태를 도시하는 참고도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 캐소드 마그넷 유닛의 핀 하우징에 형성된 결합홀을 도시하는 참고도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 증착장치의 캐소드 마그넷 유닛의 일부를 확대하여 도시하는 부분 확대도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 캐소드 마그넷 유닛 상에 제1자성체와 제2자성체가 배치된 패턴을 도시하는 참고도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 캐소드 마그넷 유닛에 제1자성체와 제2자성체가 결합된 상태를 도시하는 참고도이다.
도 5는 도 2에 나타낸 캐소드 마그넷 유닛의 핀 하우징에 형성된 결합홀을 도시하는 참고도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증착장치의 단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면 상기 증착장치(100)는 플라즈마에 의해 이온을 가속시켜 타겟(Target, 10)에 충돌하게 하여, 기판(G)에 타겟(10) 물질을 박막으로 증착한다. 그리고 화학 증착장치에 비하여 저온에서 증착이 이루어지므로 수지(Resin)의 증착 공정에도 사용이 가능하다. 또한 간단한 구조를 통하여 빠른 시간에 박막을 형성할 수 있기 때문에 반도체 소자 생산과 특히 LCD 제조에 필수적으로 적용되고 있다. 이를 통하여 알루미늄, 탄탈, 크롬 등의 금속 박막을 형성하거나, ITO(Indium Tin Oxide) 박막형성, SiO2 등의 절연막 형성에 사용할 수 있다. 특히 LCD 기판의 경우, TFT 기판의 트랜지스터 전극 및 배선용 금속, 화소전극 ITO 등의 전도성 물질의 박막을 형성하는데 사용한다.
이를 위해서 본 발명에 따른 증착장치(100)는 진공챔버(20) 내부에서 상부로 증착 물질을 공급하는 타겟(10)이 구비된 백킹 플레이트(110)와, 상기 타겟(10)의 상부에 배치되어 기판(G)과 타겟(10) 사이에 공급되는 불활성 가스의 양을 조절하는 가스샤워(미도시)가 구비된 쉴드박스(31)와, 상기 백킹 플레이트(110)의 하측에 배치되며, 상기 타겟(10)의 중앙 영역에 전계를 형성하는 제1자성체(122)와, 상기 타겟(10)의 엣지 영역에 전계를 형성하되 가우스의 크기를 조절할 수 있도록 탈착 가능한 복수개의 제2자성체(126)를 구비하는 캐소드 마그넷 유닛(120)을 포함한다. 그리고 상기 증착장치(100)는 Oxide TFT 기판을 증착하는 것을 일 예로 설명한다.
여기서 상기 캐소드 마그넷 유닛(120)은 타겟(10)과 대향하도록 배치되며, 균일한 가우스를 통해 전계를 가하여, 타겟(10) 상에서 플라즈마를 발생시켜 균일한 증착률을 유도하는 기능을 제공한다.
도 2는 도 1에 나타낸 증착장치의 캐소드 마그넷 유닛의 일부를 확대하여 도시하는 부분 확대도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 캐소드 마그넷 유닛 상에 제1자성체와 제2자성체가 배치된 패턴을 도시하는 참고도이며, 도 4는 도 3에 나타낸 캐소드 마그넷 유닛에 제1자성체와 제2자성체가 결합된 상태를 도시하는 참고도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 캐소드 마그넷 유닛(120)은 평면 형상으로 마련되어 제1자성체(122)가 배치되는 베이스 플레이트(121)와, 상기 베이스 플레이트(121) 양 측 단부에 탈착 가능하도록 결합되는 요크부(123)와, 상기 요크부(123)의 상부에 결합되며, 상부에 핀 형상의 상기 제2자성체(126)가 결합되도록 복수개의 결합홀(127)이 형성된 핀 하우징(125)을 포함한다.
상기 캐소드 마그넷 유닛(120)은 상기 베이스 플레이트(121) 상부에 비교적 균일한 가우스를 가지는 블록 형상의 제1자성체(122)가 직선으로 배치되는 중앙 영역(A1)이 형성되고, 상기 요크부(123) 상에서 상기 제1자성체(122)의 연장선 상에 배치되어 전자가 회전하면서 빠져나갈 수 있도록 곡선으로 배치되는 엣지 영역(A2)이 형성된다. 물론, 상기 베이스 플레이트(121)의 상면이 중앙 영역(A1), 요크부(123)의 상면이 엣지 영역(A2)으로 판단할 수도 있다.
상기 제1자성체(122)는 베이스 플레이트(121)의 길이방향을 따라서 길게 직선으로 배치된다. 그리고 상기 제1자성체(121)는 수직방향으로 서로 다른 극성이 복수의 층으로 적층되고, 수평방향으로도 서로 다른 극성이 나란히 배치된다. 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 플레이트(121) 상면에 S극이 길게 연결되어 1층을 형성하고, 2층에는 N극이 S극에 대응하는 상면에 길게 배치된다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 평면으로 살펴보면 수평방향으로 N극과 S극이 나란하게 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제2자성체(126)는 결합홀(127) 상에서 제1자성체(122)의 가상의 연장선 상에 배치되며, 일부 구간은 직선으로, 또 다른 일부 구간은 곡선으로 배치될 수 있다. 예컨대 상기 제2자성체(126)는 직선과 직선이 서로 반복하여 절곡되면서 대략 곡선의 형상으로 꺾이는 부분이 존재하며, 반드시 꼭지점이 없는 굽은 선으로 형성되지 않을 수도 있다. 또한 상기 핀 하우징(125) 상의 결합홀(127)을 곡선 형상으로 배치하여 호(弧) 형상의 곡선으로 제2자성체를 배치할 수 있음은 물론이다.
상기 핀 하우징(125)은 상기 요크부(123) 상에서 탈착 가능하도록 결합된다. 따라서 상기 핀 하우징(125) 상에 결합된 상기 제2자성체(126)의 배치구조를 정정할 경우, 상기 요크부(123)로부터 핀 하우징(125)을 탈거하여 재배치할 수 있다. 상기 핀 하우징(125)에 제2자성체(126)를 배치하는 공정은 설정된 제2자성체(126)의 전계의 크기에 따라서 각각의 제2자성체(126)를 분리 또는 장착하게 되며, 이는 반복적인 실험 데이터에 근거하여 제2자성체(126)의 분리 또는 장착을 결정하게 된다. 또한 실험 데이터를 정형화된 패턴으로 설정하고, 설정된 패턴으로 제2자성체의 분리나 장착 또는 결합위치를 설정할 수 있다.
여기서 상기 제2자성체(126)는 핀 하우징(125) 상에서 결합되는 간격이나 개수 또는 밀도에 의해 가우스를 조정할 수 있다. 예컨대, 상기 제2자성체(126)의 밀도가 높게 결합되는 경우 가우스의 크기가 증대되고, 밀도가 낮게 결합되는 경우 가우스의 크기가 감소된다.
따라서 상기 제1자성체(122)가 가지는 일정한 크기의 가우스에 대응하여 제2자성체(126)의 가우스를 조절할 수 있다. 그러면 제1자성체(122)와 제2자성체(126)의 가우스가 유사한 크기를 가질 수 있기 때문에 플라즈마의 밀도가 균일해지고 이를 통하여 균일한 증착공정이 수행되는 효과를 기대할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제2자성체(126)는 상기 핀 하우징(125) 상에서 부분적으로 다른 높이로 결합된 것을 살펴볼 수 있다. 이는 상기 제2자성체(126)의 배치구조를 조정하여 제2자성체(126)의 가우스를 균일하게 맞춘 뒤, 부분적으로 상기 제2자성체(126)의 결합 높이를 조정하여 미세한 가우스의 크기를 조절할 수 있는 효과가 있다. 물론 상기 핀 하우징(125)과 요크부(123) 사이의 결합높이를 조정하는 방법과, 또는 상기 베이스 플레이트(121)와 요크부(123)의 결합 높이를 조정하는 방법을 통하여 상기 제2자성체(126)의 가우스의 전체적인 크기를 조절할 수도 있다. 예컨대, 상기 제2자성체(126) 중 일반적인 높이의 제2자성체(126) 보다 높은 높이를 가지는 부분(126a)은 가우스의 크기를 높게 조절할 수 있고, 반대로 낮은 높이를 가지는 부분(126b)은 가우스의 크기를 낮게 조절할 수 있다.
도 5는 도 2에 나타낸 캐소드 마그넷 유닛의 핀 하우징에 형성된 결합홀을 도시하는 참고도이다.
도 5를 참조하면, 복수개의 상기 제2자성체(126)는 인접한 다른 제2자성체(126)와 배치된 간격을 최소화 하기 위해서 각 결합홀(127)의 형상은 원형 또는 정다각형의 형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 결합홀(127)의 배치 위치는 대략 벌집구조로 배치되는 것이 바람직하다.
이는 상기 결합홀(127)과 인접한 다른 결합홀들이 동일한 거리에 위치하여 동일한 개수로 결합된 제2자성체(126)는 상기 핀 하우징(125)의 다른 위치에서도 동일 개수로 결합된 제2자성체(126)와 같은 크기의 가우스를 가지도록 하기 위함이다. 또한 결합홀(127)과 인접한 다른 결합홀들 사이의 공극을 줄여 밀도를 높일 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 결합홀(127)의 중심(C1)과, 인접한 다른 결합홀들의 중심(C2, C3)까지의 거리는 동일하게 형성된다.
따라서 상기 캐소드 마그넷 유닛(120)을 통하여 제2자성체(126)의 결합구조를 개선함으로써 제2자성체(126)가 가지는 가우스의 크기를 조절할 수 있고, 이로 인하여 엣지 영역(A2)에서 중앙 영역(A1)과 전계의 크기 차이가 발생하는 것을 방지하여 균일한 플라즈마를 형성할 수 있기 때문에 증착률이 증대되고, 박막의 두께가 일정하게 증착되는 효과가 있다.
게다가 제2자성체(126)의 분리와 결합이 용이하여 가우스를 조정할 때 소요되는 제2자성체(126)의 재배치 공정시간이 현저히 단축되고, 이에 따른 비용이 절감되는 효과를 기대할 수 있다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용효과에만 국한되지 않고, 여러 가지 변형된 예가 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 할 것이다.
100 : 증착장치
110 : 백킹 플레이트 120 : 캐소드 마그넷 유닛
121 : 베이스 플레이트 122 : 제1자성체
123 : 요크부 125 : 핀 하우징
126 : 제2자성체 127 : 결합홀
10 : 타겟 20 : 진공챔버
30 : 쉴드박스 G : 기판
110 : 백킹 플레이트 120 : 캐소드 마그넷 유닛
121 : 베이스 플레이트 122 : 제1자성체
123 : 요크부 125 : 핀 하우징
126 : 제2자성체 127 : 결합홀
10 : 타겟 20 : 진공챔버
30 : 쉴드박스 G : 기판
Claims (6)
- 진공챔버 내부에서 상부로 증착물질을 공급하는 타겟이 구비되는 백킹 플레이트;
상기 타겟의 상부에 배치되어 기판과 상기 타겟 사이에 공급되는 불활성 가스의 양을 조절하는 가스샤워가 구비된 쉴드박스; 및
상기 백킹 플레이트의 하측에 배치되며, 상기 타겟의 중앙 영역에 전계를 형성하는 블록 형상을 가지는 제1자성체와, 상기 타겟의 엣지 영역에 전계를 형성하되 가우스의 크기를 조절할 수 있도록 탈착 가능한 핀 형상을 가지는 복수 개의 제2자성체를 구비하는 캐소드 마그넷 유닛을 포함하며,
상기 복수 개의 제2자성체 전체가 동일한 높이를 가지거나 상기 복수 개의 제2자성체 중 일부는 다른 제2자성체의 높이와 서로 다른 증착장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 캐소드 마그넷 유닛은,
평면 형상으로 마련되어 상부 중앙 영역에 상기 제1자성체가 설정된 패턴으로 복수 개 배치되는 베이스 플레이트와,
상기 베이스 플레이트의 양 단부에 탈착 가능하도록 결합되는 요크부와,
상기 요크부의 상부에 결합되며, 상부에 상기 제2자성체가 상기 제1자성체의 패턴에 대응하여 선택적으로 결합되도록 복수개의 결합홀이 형성된 핀 하우징을 포함하는 증착장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 캐소드 마그넷 유닛은 설정된 전계의 크기에 따라서 제2자성체를 선택적으로 탈착하며, 상기 결합홀 상에서 설정된 간격 또는 개수로 결합되어 상기 엣지 영역의 전자 밀도를 조절하는 증착장치. - 청구항 2에 있어서,
복수개의 상기 결합홀은 원형 또는 정다각형으로 형성되며, 하나의 결합홀의 중심과 인접한 다른 결합홀들의 중심이 같은 거리에 배치되는 증착장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 제2자성체의 가우스는 상기 제1자성체가 가지는 일정한 크기의 가우스에 대응하는 크기를 유지하도록 설정된 패턴으로 결합되는 증착장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 제2자성체는,
상기 엣지 영역의 미세 가우스를 조절할 수 있도록 상기 제1자성체의 높이보다 높거나 낮은 서로 다른 높이로 마련되는 증착장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150187441A KR102489591B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 증착장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150187441A KR102489591B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 증착장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170077502A KR20170077502A (ko) | 2017-07-06 |
| KR102489591B1 true KR102489591B1 (ko) | 2023-01-17 |
Family
ID=59354223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150187441A KR102489591B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 증착장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102489591B1 (ko) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100710801B1 (ko) * | 2000-05-25 | 2007-04-23 | 삼성전자주식회사 | 균일한 막질 형성을 위한 스퍼터링 장치 |
| KR101145201B1 (ko) * | 2010-05-24 | 2012-05-24 | 주식회사 에스에프에이 | Ｏｌｅｄ 제조용 박막 증착 장치 |
-
2015
- 2015-12-28 KR KR1020150187441A patent/KR102489591B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170077502A (ko) | 2017-07-06 |
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