KR20050099346A - 물질 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물질 증착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원하는 증착막을 형성하기 위하여 마스크를 이동시킬 수 있는 물질 증착 장치에 관한 것이다. 상기 물질 증착 장치는 타겟 물질을 가지는 타겟부와 기판을 포함하며, 상기 타겟부와 기판의 양단에 인가된 전압에 따라 상기 타겟 물질을 스퍼터링하여 상기 기판 위에 상기 타겟 물질을 증착하는 장치로서, 스퍼터된 타겟 물질을 마스킹하여 상기 타겟 물질을 소정의 형태로 상기 기판 위에 증착시키는 마스크 및 상기 타겟부와 기판의 양단에 인가된 전력을 검출하여 상기 마스크의 위치를 제어하는 제어부를 포함한다. 마스크의 주변에 누적되는 막에 상응하여 상기 마스크가 이동되므로, 기판 위에 원하는 증착막이 형성된다.

Description

물질 증착 장치{APPARATUS FOR DEPOSITING A MATTER}
본 발명은 물질 증착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원하는 증착막을 형성하기 위하여 마스크를 이동시킬 수 있는 물질 증착 장치에 관한 것이다.
물질 증착 장치는 특정 물질을 기판 위에 증착하는 장치를 의미한다. 예를 들어, 상기 물질 증착 장치는 스퍼터링(sputtering) 장치이다.
도 1a는 종래의 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 1b는 타겟 물질이 기판 위에 소정 시간 동안 증착된 후 상기 스퍼터링 장치를 도시한 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 상기 스퍼터링 장치는 타겟부(10), 마스크(30), 기판(50) 및 영구 자석(70)을 포함한다.
타겟부(10)와 기판(50)의 양단에 소정 전압이 인가된 때, 상기 스퍼터링 장치의 내부로 주입된 가스(예를 들어, 아르곤 가스)가 플라즈마화 되어 이온들과 전자들로 변화된다. 이어서, 영구 자석(70)에 의해 발생된 자기장에 의해 상기 이온들 및 전자들이 타겟부(10)에 포함된 타겟 물질과 충돌한다. 그 결과, 상기 타겟 물질로부터 원자 및 분자들이 방출된다. 상기 방출된 원자 및 분자들이 도 1a에 도시된 바와 같이 마스크(30) 사이로 통과하여 기판(50) 위에 증착된다. 그러나, 소정 시간 동안 증착 과정이 진행된 경우, 도 1b에 도시된 바와 같이 마스크(30) 주변에 막이 누적되어 기판(50) 위에 증착되는 막이 증착되길 원하는 막과 달라질 수 있다. 그러므로, 원하는 증착막을 형성할 수 있는 물질 증착 장치가 요구된다.
본 발명의 제 1 목적은 물질 증착 공정 중에 마스크를 이동시켜 원하는 패턴의 증착막을 형성할 수 있는 물질 증착 방법 및 이를 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 물질 증착 장치는 타겟 물질을 가지는 타겟부와 기판을 포함하며, 상기 타겟부와 상기 기판의 양단에 인가된 전압에 따라 상기 타겟 물질을 스퍼터링하여 상기 기판 위에 상기 타겟 물질을 증착한다. 또한, 상기 물질 증착 장치는 마스크 및 제어부를 포함한다. 상기 마스크는 상기 스퍼터된 타겟 물질을 마스킹하여 상기 타겟 물질을 소정의 형태로 상기 기판 위에 증착시킨다. 상기 제어부는 상기 타겟부와 상기 기판의 양단에 인가된 전압에 상응하는 전력을 검출하여 상기 마스크의 위치를 제어한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마스크 이동 장치는 검출부 및 이동부를 포함한다. 상기 검출부는 타겟부에 포함된 타겟 물질이 스퍼터링되어 기판 위에 증착되는 경우, 상기 타겟부와 상기 기판의 양단에 인가되는 전력을 검출한다. 상기 이동부는 상기 스퍼터된 타겟 물질을 마스킹하여 상기 타겟 물질을 소정의 형태로 상기 기판 위에 증착시키는 마스크를 상기 검출된 전력에 따라 이동시킨다.
본 발명에 따른 물질 증착 장치는 마스크의 주변에 누적되는 막에 상응하여 상기 마스크를 이동시키므로, 기판 위에 원하는 증착막을 형성할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 마스크 이동 장치는 타겟부와 기판의 양단에 인가된 전력을 검출하여 마스크를 이동시키므로, 용이하게 마스크의 위치를 이동시킬 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 물질 증착 장치 및 마스크 이동 장치의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 물질 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마스크의 이동을 가지는 상기 물질 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 물질 증착 장치는 타겟부(100), 마스크(120), 기판(140), 영구 자석(160) 및 제어부(미도시)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 증착 장치는 스퍼터링(sputtering) 장치일 수 있다.
타겟부(100)는 기판(140)에 증착될 타겟 물질을 포함한다. 예를 들어, 상기 타겟 물질에는 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 등이 있다.
마스크(120)는 타겟부(100) 및 기판(140)의 양단에 인가된 전압에 따라 상기 타겟 물질이 스퍼터된 경우, 상기 스퍼터된 타겟 물질을 마스킹(masking)하여 상기 타겟 물질을 소정 형태로 기판(140) 위에 증착시킨다.
마스크(120)는 제 1 마스킹부(200) 및 제 2 마스킹부(220)를 포함한다. 제 2 마스킹부(220)는 제 1 마스킹부(200)와 수직으로 결합되어 있으며, 제 1 마스킹부(200)의 내부로 삽입될 수 있다.
상기 제어부는 타겟부(100)와 기판(140)의 양단에 인가된 전압에 상응하는 전력을 검출하여 마스크(120)의 위치를 제어한다. 상세하게는, 마스크(120)의 주위에 도 2a에 도시된 바와 같이 막이 누적된 경우, 상기 제어부는 상기 누적된 막을 가지는 마스크(120)를 이동시켜 상기 타겟 물질을 기판(140) 위에 원하는 패턴으로 증착시킨다.
영구 자석(160)은 이하의 가스 이온을 타겟부(100)의 근처로 결집시킨다.
이하에서는, 상기 물질 증착 장치의 동작을 상술하겠다.
아르곤(Ar) 등의 가스가 상기 장치의 내부로 주입된다. 물론, 상기 아르곤 가스 이외의 다양한 기체들이 주입될 수 있고, 이러한 변형은 본 발명의 범주에 영향을 미치지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명한 사실일 것이다.
이어서, 도 2a에 도시된 바와 같이 타겟부(100)와 기판(140)의 양단에 소정의 전압이 인가되어 상기 주입된 아르곤 가스가 플라즈마 상태로 변화된다. 즉, 상기 아르곤 가스가 아르곤 이온(Ar+)들과 전자(e-)들로 변화된다.
계속하여, 영구 자석(160)이 타겟부(100)의 근처에 자기장을 형성한다. 이 경우, 상기 아르곤 이온들과 전자들이 상기 자기장에 의해 타겟부(100)의 근처로 결집되고, 상기 이온들보다 질량이 매우 작아 상대적으로 이동도가 큰 상기 전자들이 타겟부(100)의 상기 타겟 물질과 충돌한다. 그 결과, 상기 타겟 물질이 스퍼터(sputter)된다. 즉, 상기 타겟 물질의 원자 및 분자들이 외부로 튀어나온다.
이어서, 상기 스퍼터된 타겟 물질이 마스크(120)를 통하여 기판(140) 위에 증착된다. 증착이 일정시간 진행되면, 도 2a에 도시된 바와 같이 마스크(120)의 주변에 막이 누적되어 상기 누적된 막 부분에 상응하는 기판(140) 부분에 증착이 잘 형성되지 못할 수도 있다. 이 경우, 상기 제어부는 도 2b에 도시된 바와 같이 제 2 마스킹부(220)을 제 1 마스킹부(200)의 내부로 이동시켜 기판(140) 위에 원하는 패턴의 막을 증착시킨다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 제어부는 제 2 마스킹부(220)를 제 1 마스킹부(200)의 내부로 이동시키지 않고, 마스크(120) 전체를 외부 방향으로 이동시킨다. 상세하게는, 상기 제어부는 타겟부(100) 및 기판(140)의 양단에 인가된 전압에 상응하는 전력을 검출하고, 상기 전력 검출 결과에 따라 마스크(120)를 외부 방향으로 이동시킨다. 이는 마스크(120)의 주변에 누적되는 막의 두께가 상기 인가되는 전력에 상응하기 때문이다. 즉, 본 발명의 물질 증착 장치는 상기 전력을 검출하면 마스크(120)의 주변에 누적되는 막의 두께를 파악할 수 있고, 상기 파악에 따라 마스크(120)의 위치를 이동시켜 원하는 패턴의 막을 기판(140) 위에 증착시킨다.
본 발명의 물질 증착 장치는 종래의 기술과 달리 마스크(120)의 주변에 누적되는 막의 두께를 검출하여 해당 두께에 상응하는 위치로 마스크(120)를 이동시키므로, 종래의 기술보다 원하는 패턴의 막을 기판(140) 위에 더 잘 증착시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마스크 이동 장치를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 상기 마스크 이동 장치는 검출부(300) 및 이동부(320)를 포함한다.
검출부(300)는 타겟부(100)와 기판(140)에 인가되는 전압에 상응하는 전력을 검출하여 마스크(120)의 주변에 누적되는 막의 두께를 파악한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부(300)는 타겟부(100)와 기판(140)에 결합되어 타겟부(100)와 기판(140)의 양단에 인가되는 전압에 상응하는 전력을 검출하고, 상기 전력 검출 결과를 전기적 신호로 이동부(320)에 전송한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 검출부(300)는 물질 증착 중에 타겟부(100)와 기판(140)의 양단에 인가되는 전압에 상응하는 전력이 변하지 않는 경우, 초기에 인가되는 전력을 전력을 공급하는 전력 공급부(미도시)로부터 전력에 관한 정보를 제공받아 상기 제공받은 전력에 관한 정보를 이동부(320)에 제공한다. 상기와 같은 검출부(300)의 전력 검출은 당업자가 용이하게 구현할 수 있는 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 이하 생략하겠다.
이동부(320)는 검출부(300)에 결합되어 검출부(300)로부터 전송된 상기 전력 검출 결과를 수신하고, 상기 전력 검출 결과에 따라 마스크(120)를 이동시킨다. 상세하게는, 이동부(320)는 상기 전력 검출 결과에 따라 제 2 마스킹부(220)를 제 1 마스킹부(200)의 내부로 이동시킬 수도 있고, 마스크(120) 전체를 외부 방향으로 이동시킬 수도 있으며, 제 2 마스킹부(220)를 제 1 마스킹부(200)의 내부로 제 1 길이만큼 이동시킨 후 마스크(120) 전체를 제 2 길이만큼 이동시킬 수도 있다. 즉, 이동부(320)는 누적되는 막에 의한 악영향을 제거하기 위하여 마스크(120)를 다양한 방법으로 이동시킬 수 있고, 이러한 변형은 본 발명의 범주에 영향을 미치지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명한 사실일 것이다. 또한, 이러한 다양한 이동 방법의 구현은 당업자가 용이하게 구현할 수 있는 기술이므로, 이에 대한 상세한 설명은 이하 생략하겠다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 타겟부(100)와 기판(140)에 인가되는 전력이 10㎽일 때 전력의 인가로부터 10초 경과 후 마스크(120)의 주변에 누적되는 막의 두께가 10㎜인 경우, 이동부(320)는 10㎜만큼 제 2 마스킹부(220)를 제 1 마스킹부(200)의 내부로 이동시키거나 마스크(120) 전체를 10㎜만큼 외부 방향으로 이동시킨다. 이어서, 상기 이동 후 또 10초가 경과하여 마스크(120)의 주변에 누적되는 막의 두께가 10㎜가 된 경우, 이동부(320)는 10㎜만큼 제 2 마스킹부(220)를 제 1 마스킹부(200)의 내부로 이동시키거나 마스크(120) 전체를 10㎜만큼 외부 방향으로 이동시킨다. 이동부(320)는 위와 같은 방식으로 시간에 따라 마스크(120)를 이동시킨다. 물론, 이동부(320)는 일정한 시간을 주기로 하여 마스크(120)를 이동시킬 수도 있고, 실시간적으로 마스크(120)를 이동시킬 수도 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 타겟부(100)와 기판(140)에 인가되는 전력이 물질 증착 중에 변화되는 경우, 검출부(300)는 변화된 전력을 검출하여 검출 결과를 이동부(320)에 전송하고, 이동부(320)는 상기 검출 결과에 따라 마스크(120)를 이동시킨다. 상세하게는, 타겟부(100)와 기판(140)에 인가되는 전력이 물질 증착 중에 증가되는 경우, 이동부(320)는 시간에 따른 마스크(120)의 이동 폭을 증가시킨다. 반면에, 타겟부(100)와 기판(140)에 인가되는 전력이 물질 증착 중에 감소되는 경우, 이동부(320)는 시간에 따른 마스크(120)의 이동 폭을 감소시킨다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 물질 증착 과정을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 상기 물질 증착 장치의 내부로 가스가 주입된다(S100).
이어서, 타겟부(100)와 기판(140)의 양단에 전압이 인가된다(S120). 그 결과, 상기 가스가 플라즈마 상태로 되어 이온들과 전자들로 변화된다.
계속하여, 상기 이온들 및 전자들이 영구 자석(160)에 의해 발생된 자기장에 의해 상기 타겟 물질과 충돌하여 상기 타겟 물질을 스퍼터링시킨다(S140).
이어서, 상기 제어부는 타겟부(100)와 기판(140)의 양단에 인가된 전압에 상응하는 전력을 검출하여 마스크(120)의 위치를 제어한다(S160).
계속하여, 상기 스퍼터된 타겟 물질이 마스크(120)를 통하여 기판(140) 위에 증착된다(S180).
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 물질 증착 장치는 마스크의 주변에 누적되는 막에 상응하여 상기 마스크를 이동시키므로, 기판 위에 원하는 증착막을 형성할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 마스크 이동 장치는 타겟부와 기판의 양단에 인가된 전력을 검출하여 마스크를 이동시키므로, 용이하게 마스크의 위치를 이동시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1a는 종래의 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1b는 타겟 물질이 기판 위에 소정 시간 동안 증착된 후 상기 스퍼터링 장치를 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 물질 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마스크의 이동을 가지는 도 2a의 상기 물질 증착 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마스크 이동 장치를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 물질 증착 과정을 도시한 순서도이다.

Claims (6)

  1. 타겟 물질을 가지는 타겟부와 기판을 포함하며, 상기 타겟부와 기판의 양단에 인가된 전압에 따라 상기 타겟 물질을 스퍼터링하여 상기 기판 위에 상기 타겟 물질을 증착하는 물질 증착 장치에 있어서,
    스퍼터된 타겟 물질을 마스킹하여 상기 타겟 물질을 소정의 형태로 상기 기판 위에 증착시키는 마스크; 및
    상기 타겟부와 기판의 양단에 인가된 전압에 상응하는 전력을 검출하여 상기 마스크의 위치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전력을 검출하는 검출부; 및
    상기 검출된 전력에 따라 상기 마스크를 이동시키는 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질 증착 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 마스크는,
    제 1 마스킹부; 및
    상기 제 1 마스킹부와 결합된 제 2 마스킹부를 포함하며,
    상기 이동부는 상기 검출된 전력에 따라 상기 제 2 마스킹부를 상기 제 1 마스킹부의 내부로 이동시키는 것을 특징으로 하는 물질 증착 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 마스크는,
    제 1 마스킹부; 및
    상기 제 1 마스킹부와 결합된 제 2 마스킹부를 포함하며,
    상기 이동부는 상기 검출된 전력에 따라 상기 제 1 마스킹부와 상기 제 2 마스킹부를 일체로하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 물질 증착 장치.
  5. 타겟부에 포함된 타겟 물질이 스퍼터링되어 기판 위에 증착되는 경우, 상기 타겟부와 기판의 양단에 인가되는 전력을 검출하는 검출부; 및
    상기 스퍼터된 타겟 물질을 마스킹하여 상기 타겟 물질을 소정의 형태로 상기 기판 위에 증착시키는 마스크를 상기 검출된 전력에 따라 이동시키는 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 이동 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 이동부는 상기 마스크의 일부분을 이동시키는 것을 특징으로 하는 마스크 이동 장치.
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KR101174154B1 (ko) * 2005-06-13 2012-08-14 엘지디스플레이 주식회사 스퍼터링 장치
US9040416B2 (en) 2013-05-10 2015-05-26 Samsung Display Co., Ltd. Manufacturing method of metal wire and thin transistor array panel

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KR101174154B1 (ko) * 2005-06-13 2012-08-14 엘지디스플레이 주식회사 스퍼터링 장치
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