KR102651759B1 - 증착장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 재료가 기판상에 균일하게 증착될 수 있도록 한 증착장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 증착장치는 챔버 내에 위치되는 복수의 캐소드들과; 상기 캐소드들의 일측에 위치되며, 기판을 고정하기 위한 트레이와; 상기 캐소드들과 인접되게 위치되어 상기 캐소드들과 플라즈마 방전을 일으키며, 소정 각도로 회전하면서 산소를 상기 기판쪽으로 공급하는 애노드들을 구비한다.

Description

증착장치{DEPOSITION APPARATUS}
본 발명의 실시예는 증착장치에 관한 것으로, 특히 재료가 기판상에 균일하게 증착될 수 있도록 한 증착장치에 관한 것이다.
정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보간의 연결매체인 표시장치의 중요성이 부각되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device) 및 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device) 등과 같은 표시장치(Display Device)의 사용이 증가하고 있다.
이와 같은 표시장치는 기판을 구비한다. 증착장치는 유기물이나 전극 등으로 사용되는 물질을 기판에 증착시킨다.
일례로, 소정 패턴을 가지는 마스크가 부착된 기판은 증착장치의 챔버 내에 위치된다. 이후, 캐소드(또는 타겟)에 소정의 충격을 가하면 캐소드로부터 방출된(ejected) 물질들이 기판에 증착된다.
한편, 스퍼터링에 의하여 캐소드로부터 증착 물질이 방출될 수 있도록 챔버 내에서 플라즈마 방전이 이루어진다. 이를 위하여, 아르곤 및/또는 산소 등을 포함하는 프로세스 가스가 챔버로 공급된다.
한편, 산소는 파티클(particle)을 포함하기 때문에 챔버로 공급되는 산소의 양을 최소화해야 한다. 하지만, 프로세스 가스에서 산소가 차지하는 비율이 일정 이하로 설정되는 경우, 증착 물질이 기판상에 불균일하게 증착된다.
따라서, 본 발명은 챔버로 공급되는 산소의 양을 최소화하면서도 증착 물질이 기판상에 균일하게 증착될 수 있도록 한 증착장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 의한 증착장치는 챔버 내에 위치되는 복수의 캐소드들과; 상기 캐소드들의 일측에 위치되며, 기판을 고정하기 위한 트레이와; 상기 캐소드들과 인접되게 위치되어 상기 캐소드들과 플라즈마 방전을 일으키며, 소정 각도로 회전하면서 산소를 상기 기판쪽으로 공급하는 애노드들을 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 챔버에 부착되며, 상기 애노드들을 회전시키기 위한 회전부를 더 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 애노드들은 45도 내지 60도 사이의 범위에서 좌/우로 회전한다.
실시 예에 의한, 상기 애노드들은 상기 캐소드들의 사이에 위치된다.
실시 예에 의한, 상기 애노드들 각각은 상기 기판과 대향되는 영역에 형성되는 복수의 홀들을 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 홀들은 사각형 형태로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 홀들은 타원형 형태로 설정된다.
실시 예에 의한, 상기 캐소드들의 타측에 위치되며, 상기 산소를 공급하기 위한 복수의 산소 공급라인들을 더 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 애노드들 중 적어도 하나와 MFC(Mass Flow Control)의 사이에 위치되며, 상기 MFC를 경유하여 공급되는 상기 산소를 상기 애노드들을 공급하기 위한 산소 공급라인을 더 구비한다.
실시 예에 의한, 상기 애노드들 및 캐소드들로 소정의 전압을 공급하기 위한 전력 공급부를 더 구비한다.
본 발명의 실시예에 의한 증착장치에 의하면 애노드를 소정 각도로 회전시키면서 기판쪽으로 산소를 공급한다. 이 경우, 산소의 양이 최소화되더라도 기판과 캐소드 사이에서 산소가 균일하게 분포되고, 이에 따라 증착물질을 기판에 균일하게 증착시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 증착장치를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 애노드의 회전여부에 대응한 산소의 분포를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1 내지 도 3에 도시된 애노드를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
즉, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 증착장치를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 증착장치(100)는 챔버(102)를 구비한다.
챔버(102)는 밸브 하우징(104) 및 밸브(106)에 의하여 주변으로부터 분리될 수 있다. 일례로, 챔버(102)의 주변에는 복수의 챔버들이 추가로 위치될 수 있고, 밸브 하우징(104) 및 밸브(106)에 의하여 주변의 챔버들과 분리될 수 있다. 챔버(102)는 진공 상태를 유지하며, 도 2의 화살표 방향으로 기판(112)이 공급받는다.
이와 같은 챔버(102)는 캐소드(120), 애노드(122), 산소 공급라인(130 : 또는 제 1산소 공급라인) 및 트레이(110)를 구비한다.
트레이(110)는 기판(112)을 고정하며 이동시킨다. 일례로, 트레이(100)는 기판(112)을 고정시킴과 아울러 도 2의 화살표 방향으로 기판(112)을 이동시킨다. 이와 같은 트레이(110)는 증착 물질이 기판(112)에 증착되는 기간 동안 캐소드(120)의 일측에서 기판(112)을 고정한다. 한편, 본 발명의 실시예에서는 기판(112)이 화살표 방향으로 이동될 수 있도록 챔버(102)내에 도시되지 않은 롤러 등이 추가로 구비될 수 있다.
쳄버(102) 내에는 복수의 캐소드(120 : 또는 타겟)들이 소정 간격으로 위치된다. 이와 같은 캐소드(120)들은 회전 가능하게 설치되며, 기판(112)에 증착될 증착 물질을 포함한다. 일례로, 캐소드(120)들은 ITO, IZO, IGZO 또는 MoN과 같은 물질을 포함할 수 있다.
추가적으로, 관리자의 제어에 대응하여 서로 인접된 캐소드(120)들은 동일 방향 또는 상이한 방향으로 회전할 수 있다. 캐소드(120)들이 회전하는 경우, 증착 물질이 플라즈마에 노출되는 시간이 균일해지고, 이에 따라 캐소드(120)의 사용시간을 증가시킬 수 있다. 또한, 캐소드(120)들이 회전하는 경우 증착 물질이 균일하게 방출되고, 이에 따라 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
애노드(122)들은 캐소드(120)들의 사이에 위치된다. 이와 같은 애노드(122)들은 전력 공급부(200)로부터의 전압에 대응하여 캐소드(120)와 플라즈마 방전을 일으킨다. 그러면, 스퍼터링에 의하여 캐소드(120)들로부터 방출된 증착 물질이 기판(112)에 증착될 수 있다.
한편, 애노드(122)들은 스퍼터링 기간 동안 캐소드(120)로부터의 전자들을 수집한다. 이를 위하여, 전력 공급부(200)는 소정의 DC 전압을 캐소드(120)들 및 애노드(122)로 공급할 수 있다.
산소 공급라인(130)들은 캐소드(120)들의 타측에 위치된다. 이와 같은 산소 공급라인(130)들은 챔버(100)내로 산소(O2)를 공급한다.
동작과정을 설명하면, 기판(112)이 챔버(102)로 삽입된 후 프로세스 가스들이 챔버(102)로 공급된다. 프로세스 가스들로는 아르곤 같은 비활성가스들 및/또는 산소, 질소, 수소, 암모니아, 오존 등을 포함하는 반응성 가스(reactive gas)들이 포함될 수 있다.
이후, 설명의 편의성을 위하여, 챔버(102)에는 아르곤 및 산소가 공급된다고 가정하기로 한다. 여기서, 아르곤 가스는 챔버(102)와 접속된 도시되지 않은 공급라인을 통하여 챔버(102)로 공급된다. 그리고, 산소는 산소 공급라인(130)들을 통하여 챔버(102)로 공급된다.
챔버(102) 내로 프로세스 가스들이 공급되면 챔버((102)내에 분위기(atmosphere)가 조성된다. 이후, 전력 공급부(200)는 소정의 전압을 캐소드(120)들 및 애노드들(122)로 공급하고, 이에 따라 캐소드(120)들 및 애노드(122)들 사이에서 플라즈마 방전이 발생된다. 그러면, 플라즈마 방전에 의한 스퍼터링에 의하여 캐소드(120)들로부터 증착 물질이 방출되고, 방출된 증착 물질이 기판(112)에 증착된다.
본 발명의 실시예에 의한 증착장치(100)는 상술한 과정에 의하여 기판(112)에 소정 물질을 증착시킨다.
한편, 챔버(102) 내로 산소를 충분히 공급하는 경우, 일례로, 프로세스 가스에서 산소의 비율이 50% 이상으로 설정되는 경우 증착 물질은 기판(112)에 균일하게 증착된다. 하지만, 산소의 비율이 50% 이상으로 설정되는 경우 산소에 포함된 파티클에 의하여 불량이 발생될 확률이 증가된다.
이를 방지하기 위하여 프로세스 가스에서 산소의 비율을 30% 이하로 설정하는 경우 증착 물질이 기판(112)에 불균일하게 증착된다. 증착 물질이 기판(112)에 불균일하게 증착되면 영상 구현 시 패널에 얼룩이 나타난다.
본 발명의 실시예에서는 프로세스 가스에서 산소의 비율을 30% 이하로 설정하면서도 증착 물질이 기판(112)에 균일하게 증착될 수 있도록 애노드(122)들이 회전 가능하게 설치된다.
일례로, 도 3에 도시된 바와 같은 애노드(122)들은 소정 각도로 회전하면서 산소를 기판(112) 쪽으로 공급한다. 일례로, 애노드(122)들은 45도 내지 60도 범위 내에서 좌/우로 회전하면서 기판(112) 쪽으로 산소를 공급할 수 있다.
애노드(122)들로부터 기판(112) 쪽으로 산소가 공급되면 기판(112)과 캐소드(120)들 사이에 산소가 균일하게 분포되고, 이에 따라 기판(112)에 증착 물질이 균일하게 증착될 수 있다.
상세히 설명하면, 도 4a와 같이 애노드(121)가 고정됨과 동시에 애노드(121)로부터 산소가 공급되지 않는 경우, 산소 공급라인(130)으로부터 공급되는 산소는 그 위치에 따라서 양이 다르게 설정된다. 즉, 캐소드(120)들은 애노드(121)들보다 큰 지름을 갖기 때문에 캐소드(120)들과 인접된 제 1영역 및 캐소드(120)들 사이의 제 2영역에서 산소의 양이 다르게 설정된다. 일례로, 제 1영역의 산소는 제 2영역의 산소보다 적은 양으로 설정될 수 있다. 이 경우, 기판(112)과 캐소드(120)들 사이에서 산소의 양이 불균일해지고, 이에 따라 증착 물질이 기판(112)에 불균일하게 증착된다.
반면에, 도 4b와 같이 애노드(122)가 회전하면서 기판(112) 쪽으로 산소를 공급하는 경우 기판(112)과 캐소드(120)들 사이에 산소의 양이 균일해지고, 이에 따라 증착 물질이 기판(112)에 균일하게 증착된다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1 내지 도 3에 도시된 애노드를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 애노드(122)는 제 2산소 공급라인(124)과 접속되며, 회전부(129)에 의하여 회전 가능하게 챔버(102)에 설치된다. 여기서, 회전부(129)는 챔버(102)의 하측 또는 상측에 위치되며, 애노드(122)를 45도 내지 60도 사이의 범위에서 좌우로 회전시킨다.
애노드(122)는 제 2산소 공급라인(124)과 접속되며, 제 2산소 공급라인(124)으로부터 공급된 산소를 기판(112) 쪽으로 공급한다. 이를 위하여, 애노드(122)에는 복수의 홀(126, 128)들이 형성된다.
즉, 애노드(122)는 기판(112)과 대향되는 영역에 복수의 홀(126, 128)들을 구비한다. 홀(126, 128)들은 제 2산소 공급라인(124)으로부터 공급되는 산소를 기판(112) 쪽으로 공급한다.
한편, 본 발명의 실시예에서 홀(126, 128)들의 모양은 다양한 형태로 설정될 수 있다. 일례로, 홀(126)은 도 5b에 도시된 바와 같이 다각형, 일례로 직사각형 형태로 설정될 수 있다. 또한, 홀(126)은 도 5c에 도시된 바와 같이 곡선형, 일례로 타원형 형태로 설정될 수 있다.
추가적으로, 제 2산소 공급라인(124)은 MFC(Mass Flow Control)과 접속된다. MFC는 제 2산소 공급라인(124)으로 공급되는 산소양을 제어한다. 즉, 본 발명의 실시에에서는 MFC를 이용하여 애노드(122)로부터 기판(112) 쪽으로 공급되는 산소의 양을 제어할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
100 : 증착장치 102 : 챔버
104 : 밸브 하우징 106 : 밸브
110 : 트레이 112 : 기판
120 : 캐소드 122 : 애노드
124,130 : 산소 공급라인 126,128 : 홀
129 : 회전부 200 : 전력 공급부

Claims (10)

  1. 챔버 내에 위치되는 복수의 캐소드들과;
    상기 캐소드들의 일측에 위치되며, 기판을 고정하기 위한 트레이와;
    상기 캐소드들과 인접되게 위치되어 상기 캐소드들과 플라즈마 방전을 일으키며, 소정 각도로 회전하면서 산소를 상기 기판쪽으로 공급하는 애노드들을 구비하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버에 부착되며, 상기 애노드들을 회전시키기 위한 회전부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 애노드들은 45도 내지 60도 사이의 범위에서 좌/우로 회전하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 애노드들은 상기 캐소드들의 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 애노드들 각각은 상기 기판과 대향되는 영역에 형성되는 복수의 홀들을 구비하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 홀들은 사각형 형태로 설정되는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 홀들은 타원형 형태로 설정되는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 캐소드들의 타측에 위치되며, 상기 산소를 공급하기 위한 복수의 산소 공급라인들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 애노드들 중 적어도 하나와 MFC(Mass Flow Control)의 사이에 위치되며, 상기 MFC를 경유하여 공급되는 상기 산소를 상기 애노드들을 공급하기 위한 산소 공급라인을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 애노드들 및 캐소드들로 소정의 전압을 공급하기 위한 전력 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 증착장치.
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