KR20060027280A - Faced target sputtering device and method of fabricating oled by using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 방향의 일부분이 개구된 박스형의 케이스에 한 쌍의 타겟부가 서로 마주 보도록 배치되어 수용된 형태로 이루어진 박스형의 스퍼터링 타겟부를 구비하여, 박막 형성시 발생되는 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌에 의한 막의 손상을 방지하는 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 대향 타겟식 스퍼터링 장치는 몸체를 이루는 챔버와, 기판을 장착하는 기판 장착부를 구비하는 챔버부와; 각각 구비하는 스퍼터링 타겟이 서로 대향하도록 하며 소정의 거리를 두고 배치되는 제 1 타겟부 및 제 2 타겟부와, 상기 제 1 타겟부 및 제 2 타겟부를 수용하며 상기 기판 장착부 방향으로 일부분이 개구된 박스 형태의 케이스를 구비하는 적어도 하나의 박스형 스퍼터링 타겟부를 포함하는 구조로 이루어진다. The present invention has a box-shaped sputtering target portion formed in a box-shaped case in which a pair of target portions face each other and is accommodated in a box-shaped case in which a portion of the substrate direction is opened, thereby preventing substrate collision of particles having high energy generated during thin film formation. A sputtering apparatus for preventing damage to a film caused by the film, and a method of manufacturing an organic light emitting display device using the same, the counter-target sputtering apparatus of the present invention comprises a chamber comprising a chamber constituting the body, a substrate mounting portion for mounting a substrate; ; A box having a first target portion and a second target portion disposed at a predetermined distance with the sputtering targets provided to face each other, the first target portion and the second target portion, and a portion of which is opened toward the substrate mounting portion It has a structure including at least one box-shaped sputtering target portion having a case of the form.
대향 스퍼터링, 박스형, 유기 전계 발광 표시 장치 Opposing sputtering, boxed, organic electroluminescent displays
Description
도 1은 종래의 스퍼터링 장치를 이용하여 형성된 유기 전계 발광 표시 장치의 누설 전류를 설명하기 위한 도면. 1 is a view for explaining a leakage current of an organic light emitting display device formed using a conventional sputtering device.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 개략도. Figure 2a is a schematic diagram for explaining a counter-target sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 타겟부를 설명하기 위한 도면. 2B is a view for explaining a sputtering target unit according to an embodiment of the present invention.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 사시도. Figure 2c is a perspective view for explaining a counter-target sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 개략도. Figure 3a is a schematic diagram for explaining an opposed target sputtering apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치의 사시도. 3B is a perspective view of an opposing target sputtering device according to another embodiment of the present invention.
도 4a및 도 4b는 본 발명의 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용한 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting display device using the opposite target sputtering device of the present invention.
도 5는 본 발명의 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용한 유기 전계 발광 표시 장치의 누설 전류를 설명하기 위한 도면. 5 is a view for explaining a leakage current of an organic light emitting display device using the opposite target type sputtering device of the present invention.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for main parts of drawing)
100; 챔버부 110; 챔버100;
120; 기판 장착부 130; 타겟부 이송 장치 120; A
140; 방착판 140; Barrier plate
200, 400, 500; 박스형 스퍼터링 타겟부200, 400, 500; Box Sputtering Target
200A; 제 1 타겟부 200B; 제 2 타겟부200 A; A
200C; 박스형 케이스 211, 215; 스퍼터링 타겟200C; Boxed
220; 타겟 플레이트 230; 자계 발생 수단220;
240; 요크 250; 냉각 장치240; Yoke 250; Cooling system
260; 타겟 몸체 270; 힌지 수단260;
280; 가스 공급 수단 300; 전원 공급 장치280; Gas supply means 300; Power supply
600; 절연 기판 610; 하부 전극600;
620; 화소 정의막 625; 개구부620; A pixel defining layer 625; Opening
630; 유기막 640; 상부 전극630;
650; 보호막650; Shield
본 발명은 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 방향의 일부분이 개구된 박스형의 케이스에 한 쌍의 타겟부가 서로 마주 보도록 배치되어 수용된 형태로 이루어진 박스형의 스퍼터링 타겟부를 구비하여, 박막 형성시 발생되는 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌에 의한 막의 손상을 방지하는 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a sputtering device and a method of manufacturing an organic light emitting display device using the same, and more particularly, a box-type shape in which a pair of target parts are disposed to face each other in a box-shaped case in which a portion of a substrate direction is opened. The present invention relates to a sputtering apparatus having a sputtering target portion of a film and preventing damage of a film due to a substrate collision of particles having high energy generated during thin film formation, and a method of manufacturing an organic light emitting display device using the same.
일반적으로, 유기 전계 발광 표시 장치는 전자(electron) 주입 전극(cathode)과 정공(hole) 주입 전극(anode)으로부터 각각 전자(electron)와 정공(hole)을 발광층(emitting layer) 내부로 주입시켜, 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 결합한 엑시톤(exciton)이 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발광하는 발광 표시 장치이다. In general, an organic light emitting display device injects electrons and holes into an emission layer from an electron injection electrode and a hole injection electrode, respectively. A light emitting display device that emits light when an exciton in which injected electrons and holes are coupled falls from an excited state to a ground state.
이러한 원리로 인해 종래의 박막 액정 표시 소자와는 달리 별도의 광원을 필요로 하지 않으므로 소자의 부피와 무게를 줄일 수 있는 장점이 있다. Due to this principle, unlike a conventional thin film liquid crystal display device, since a separate light source is not required, there is an advantage of reducing the volume and weight of the device.
상기 유기 전계 발광 표시 장치를 구동하는 방식은 패시브 매트릭스형(passive matrix type)과 액티브 매트릭스형(active matrix type)으로 나눌 수 있다. A method of driving the organic light emitting display device may be divided into a passive matrix type and an active matrix type.
상기 패시브 매트릭스형 유기 전계 발광 표시 장치는 그 구성이 단순하여 제조 방법 또한 단순 하나 높은 소비 전력과 표시 소자의 대면적화에 어려움이 있으며, 배선의 수가 증가하면 할수록 개구율이 저하되는 단점이 있다. The passive matrix type organic light emitting display device has a simple structure and a simple manufacturing method. However, the passive matrix type organic light emitting display device has a high power consumption and a large area of the display device, and the opening ratio decreases as the number of wirings increases.
따라서, 소형의 표시 소자에 적용할 경우에는 상기 패스브 매트릭스형 유기 전계 발광 표시 장치를 사용하는 반면, 대면적의 표시 소자에 적용할 경우에는 상기 액티브 매트릭스형 유기 전계 발광 표시 장치를 사용한다. Therefore, the pass matrix organic electroluminescent display device is used when applied to a small display element, whereas the active matrix organic electroluminescent display device is used when applied to a large area display device.
또한, 상기 유기 전계 발광 표시 장치는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 일반적으로 Alq3로 이루어지는 발광층을 포함하는 유기막이 개재된 구조로 이루어진다. 이때, 상기 상부 전극 및 하부 전극 중 어느 하나, 예를 들면, 하부 전극이 애노드 전극으로, 상ㆍ하부 전극 중 다른 하나, 예를 들면, 상부 전극이 캐소드 전극으로 작용하여 발광하게 된다. In addition, the organic light emitting display device has a structure in which an organic layer including a light emitting layer made of
이러한 상기 유기 전계 발광 표시 장치는 상기 유기 전계 발광 표시 장치의 발광 형태에 따라 차이가 있으나, 일반적으로, 상기 상부 전극 및 하부 전극으로 일반적으로 금속막 또는 투명 도전막 등을 스퍼터링 방법을 통하여 증착하여 형성한다. The organic light emitting display device differs depending on the light emission form of the organic light emitting display device. Generally, the upper electrode and the lower electrode are generally formed by depositing a metal film or a transparent conductive film through a sputtering method. do.
이러한 스퍼터링법은 유기 전계 발광 표시 장치 등의 전자 디바이스 제작 공정으로 대표되는 성막(成膜) 공정 기술에서는 없어서는 안되는 것으로, 광범위한 응용범위를 가진 건식 프로세스 기술로 널리 알려져 있으며, 진공 용기 내에 Ar 가스와 같은 희유 가스를 도입하고, 스퍼터링 타겟을 포함하는 캐소드 직류(DC) 전력 또는 고주파(RF) 전력을 150V 이상의 고압으로 공급하여 글로우(glow) 방전을 통하여 성막(成膜)하는 방법이다. This sputtering method is indispensable in the deposition process technology represented by electronic device manufacturing processes such as an organic light emitting display device, and is widely known as a dry process technology having a wide application range. A rare gas is introduced, and cathode direct current (DC) power or high frequency (RF) power including a sputtering target is supplied at a high voltage of 150 V or higher to form a film through glow discharge.
그러나, 인가 전압은 플라즈마 형성시 타겟으로부터 튀어나가는 입자가 갖는 에너지와 밀접한 관계를 갖게 되는데, 상기한 스퍼터링 방법은 150V 이상으로 전원을 공급함으로 인하여, 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 입자의 생성이 증가된다. However, the applied voltage has a close relationship with the energy of the particles protruding from the target during plasma formation. The sputtering method increases the generation of particles having a high energy of 100 eV or more by supplying power at 150 V or more.
이러한 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 입자들이 기판과 충돌하여 스퍼터링 공정 후의 온도가 약 200℃로 상승하여 기판에 손상을 입히는 문제점이 있다. 또한, 이러한 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 입자들은 상기 기판 상에 여타의 다른 박막이 형성되어 있는 경우에는 상기 박막에 손상을 입히게 된다. Particles having high energy of 100 eV or more collide with the substrate, and the temperature after the sputtering process rises to about 200 ° C., thereby damaging the substrate. In addition, the particles having a high energy of 100 eV or more may damage the thin film when other thin films are formed on the substrate.
특히, 상기 유기 전계 발광 표시 장치의 상기 발광층을 구비하는 유기막 상에 상부 전극을 스퍼터링 방법을 통하여 형성하는 경우, 상기 스퍼터링 공정 중에 발생하는 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 입자가 상기 유기막과 충돌하여 상기 유기막에 손상을 입히게 되고, 이러한 유기막의 손상으로 인하여 도 1에서와 같이, 유기 발광 표시 장치의 역 바이어스(reverse bias) 영역에서 누설 전류가 크게 증가하는 문제점이 있다. In particular, when the upper electrode is formed on the organic layer including the light emitting layer of the organic light emitting display device through a sputtering method, particles having a high energy of 100 eV or more generated during the sputtering process collide with the organic layer so as to form the upper electrode. The organic layer is damaged, and due to the damage of the organic layer, as shown in FIG. 1, a leakage current is greatly increased in a reverse bias region of the organic light emitting diode display.
또한, 스퍼터링 공정 시, 스퍼터링 물질이 기판 상에 증착되지 못하고, 하부로 떨어질 수 있는 문제점이 있다. 이로 인하여 상기 스퍼터링 타겟에 누적되게 되면, 이로 인하여 상기 스퍼터링 타겟 상에서 아크(arc) 방전이 발생하게 되어 상기 스퍼터링 타겟이 손상되는 문제점이 있다. In addition, during the sputtering process, there is a problem in that the sputtering material may not be deposited on the substrate and fall down. As a result, when accumulated on the sputtering target, arc discharge occurs on the sputtering target, thereby causing a problem in that the sputtering target is damaged.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 기판 방향의 일부분이 개구된 박스형의 케이스에 한 쌍의 타겟부가 서로 마주 보도록 배치되어 수용된 형태로 이루어진 박스형의 스퍼터링 타겟부를 구비하여, 박막 형성시 발생되는 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌에 의한 막의 손상을 방지하는 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방 법을 제공하는 데에 그 목적이 있다. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention is a box-shaped sputtering target portion formed in a form in which a pair of target portions are disposed to face each other in a box-shaped case in which a portion of the substrate direction is opened The present invention provides a sputtering apparatus that prevents damage to a film due to a substrate collision of particles having high energy generated when a thin film is formed, and a method of manufacturing an organic light emitting display device using the same.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대향 타겟식 스퍼터링 장치는 몸체를 이루는 챔버와, 기판을 장착하는 기판 장착부를 구비하는 챔버부와; 각각 구비하는 스퍼터링 타겟이 서로 대향하도록 하며 소정의 거리를 두고 배치되는 제 1 타겟부 및 제 2 타겟부와, 상기 제 1 타겟부 및 제 2 타겟부를 수용하며 상기 기판 장착부 방향으로 일부분이 개구된 박스 형태의 케이스를 구비하는 적어도 하나의 박스형 스퍼터링 타겟부를 포함하는 구조로 이루어진다. An opposite target type sputtering apparatus of the present invention for achieving the above object comprises: a chamber comprising a chamber constituting a body and a substrate mounting portion for mounting a substrate; A box having a first target portion and a second target portion disposed at a predetermined distance with the sputtering targets provided to face each other, the first target portion and the second target portion, and a portion of which is opened toward the substrate mounting portion It has a structure including at least one box-shaped sputtering target portion having a case of the form.
이때, 상기 제 1 타겟부 및 제 2 타겟부는 각각 타겟 몸체와, 상기 타겟 몸체에 지지되어 스퍼터링 타겟을 장착하는 타겟 플레이트와, 상기 타겟 플레이트의 배면에 배치되는 요크와, 상기 타겟 몸체의 내부에 배치되는 자계 발생 수단을 구비하는 것이 바람직하다. In this case, the first target portion and the second target portion, respectively, the target body, a target plate supported by the target body to mount the sputtering target, a yoke disposed on the back surface of the target plate, and disposed inside the target body It is preferable to provide a magnetic field generating means.
상기 자계 발생 수단은 4.5㎝ 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 자계 발생 수단은 6㎝ 이상인 것이 바람직하다. The magnetic field generating means is preferably 4.5 cm or more, and more preferably the magnetic field generating means is 6 cm or more.
상기 요크는 강자성체 또는 상자성체로 이루어지며, 바람직하게는 상기 요크는 강자성체로 이루어진다. 이때, 상기 강자성체는 철, 코발트, 니켈 및 이들의 합금 중 어느 하나이다. The yoke is made of ferromagnetic or paramagnetic material, and preferably the yoke is made of ferromagnetic material. In this case, the ferromagnetic material is any one of iron, cobalt, nickel and alloys thereof.
상기 제 1 타겟부 및 제 2 타겟부는 상기 자계 발생 수단을 냉각시키기 위한 냉각 수단을 더 구비할 수도 있다. The first target portion and the second target portion may further include cooling means for cooling the magnetic field generating means.
상기 제 1 타겟부 및 제 2 타겟부는 스퍼터링 가스를 공급하는 스퍼터링 가 스 공급 수단을 더 구비할 수도 있으며, 상기 제 1 타겟부 및 제 2 타겟부 사이의 스퍼터링 가스의 압력은 0.1mTorr 내지 100mTorr인 것이 바람직하다. The first target portion and the second target portion may further include a sputtering gas supply means for supplying a sputtering gas, the pressure of the sputtering gas between the first target portion and the second target portion is 0.1mTorr to 100mTorr desirable.
상기 제 1 타겟부 및 제 2 타겟부는 힌지 수단을 통하여 상기 케이스와 연결된다. The first target portion and the second target portion are connected to the case through a hinge means.
상기 스퍼터링 타겟부는 상기 케이스 내부 바닥면에 이물질 제거 수단을 더 구비할 수도 있다. The sputtering target portion may further include a foreign matter removing means on the inner bottom surface of the case.
상기 챔버 내부 내벽에는 챔버의 오염을 방지하기 위한 방착판을 더 구비할 수도 있다. An inner wall of the chamber may further include a barrier plate for preventing contamination of the chamber.
또한, 본 발명의 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법은 기판 상에 하부 전극을 형성하는 단계와; 상기 하부 전극의 일부분을 노출시키는 개구부를 구비하는 화소 정의막을 형성하는 단계와; 상기 화소 정의막 상에 적어도 발광층을 구비하는 유기막을 형성하는 단계와; 상기 박스형의 스퍼터링 타겟부를 구비하는 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용하여 상기 유기막 상에 상부 전극을 형성하는 단계를 포함한다. In addition, the method of manufacturing the organic light emitting display device of the present invention comprises the steps of forming a lower electrode on the substrate; Forming a pixel defining layer having an opening exposing a portion of the lower electrode; Forming an organic layer having at least a light emitting layer on the pixel defining layer; And forming an upper electrode on the organic film by using an opposite target type sputtering apparatus having the box-shaped sputtering target portion.
상기 상부 전극 상에 상기 상부 전극 및 상기 유기막을 보호하기 위한 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. The method may further include forming a protective layer on the upper electrode to protect the upper electrode and the organic layer.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 개략도이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 타겟부를 설명하기 위한 도면이며, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장 치를 설명하기 위한 사시도이다. Figure 2a is a schematic diagram for explaining a counter-target sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2b is a view for explaining a sputtering target portion according to an embodiment of the present invention, Figure 2c is a view of the present invention It is a perspective view for demonstrating the opposed target type sputtering apparatus which concerns on an Example.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치는 상기 대향 타겟식 스퍼터링 장치의 몸체를 이루는 챔버부(100)와, 상기 챔버부(100) 내에 설치되어 일부분이 개구된 형태로 이루어지는 박스형 스퍼터링 타겟부(200)와, 전원 공급 장치(300)를 구비하는 구조로 이루어진다. 2A to 2C, the opposite target type sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention includes a
상기 챔버부(100)는 상기 대향 타겟식 스퍼터링 장치의 몸체를 이루는 챔버(110)와, 기판(S)을 장착하는 기판 장착부(120)와, 상기 박스형 스퍼터링 타겟부(300)를 이송시키기 위한 박스형 스퍼터링 타겟부 이송 장치(130)를 포함하여 이루어진다. The
이때, 상기 챔버(110)는 진공 챔버로써, 상기 챔버(110) 내부는 0.1mTorr 내지 100mTorr 사이의 진공을 유지한다. In this case, the
상기 기판 장착부(120)는 상기 기판(S)을 장착하고, 상기 기판(S)이 상기 박스형 스퍼터링 타겟부(200)와 대향하도록 지지하는 역할을 수행한다. The
상기 타겟부 이송 장치(130)는 상기 박스형 스퍼터링 타겟부(200)를 이송시키기 위한 장치로써, 상기 박스형 스퍼터링 타겟부(200)를 이송함으로써, 보다 대형 기판에 균일한 스퍼터링을 유도할 수 있다. The target
더불어, 상기 챔버부(100)는 상기 챔버(110) 내부가 스퍼터링 공정 중에 스퍼터링 물질에 의하여 오염되는 것을 방지하기 위하여 상기 챔버(110) 내벽을 따라 방착판(140)을 더 구비할 수도 있다. In addition, the
상기 박스형 스퍼터링 타겟부(200)는 서로 대향하는 한 쌍의 제 1 타겟부 (200A) 및 제 2 타겟부(200B)와, 상기 박스형 스퍼터링 타겟부(200)의 몸체가 되는 박스형의 케이스(200C)를 구비하는 구조로 이루어진다. The box-type
상기 한 쌍의 제 1 타켓부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)는 각각 스퍼터링 타켓(211, 215), 타겟 플레이트(220), 자계 발생 수단(230), 요크(240), 냉각 장치(250) 및 타겟 몸체(260)를 구비하며, 상기 타겟 플레이트(220)는 타겟 몸체(260)에 지지되어 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)을 장착하며, 상기 요크(240)는 상기 타겟 플레이트(220)의 배면에 배치되며, 상기 자계 발생 수단(230)은 상기 타겟 몸체(260)의 내부에 배치되는 구조로 이루어진다. The pair of
상기 스퍼터링 타겟(211, 215)은 상기 타겟 플레이트(220)에 장착되며, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)에서 서로 대향하도록 배치된다. 또한, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)은 상기 기판(S) 상에 형성하고자 하는 물질로 이루어지며, 상기 기판(S) 상에 형성하고자 하는 물질의 종류에 따라 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 스퍼터링 타겟(211, 215)은 동일한 물질로 이루어지거나, 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. The sputtering targets 211 and 215 are mounted to the
예를 들면, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy) 및 이들의 등가물로 이루어질 수 있다. For example, the sputtering targets 211 and 215 may be made of aluminum (Al), aluminum alloy (Al alloy), and equivalents thereof.
또는, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)은 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium-Zinc Oxide), IO(Indium Oxide), ZnO, TZO(Tin-Zinc Oxide), AZO, GZO 또는 이들의 등가물로 이루어질 수 있다. Alternatively, the sputtering targets 211 and 215 may be indium-tin oxide (ITO), indium-zinc oxide (IZO), indium oxide (IO), znO, tin-zinc oxide (tzO), AZO, GZO, or equivalents thereof. It may be made of.
또한, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)이 서로 다른 물질로 이루어지도록 하 여, 상기 기판(S) 상에 두 가지 물질 이상으로 이루어지는 화합물로 이루어지는 박막을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215) 중 어느 하나를 ITO로 구성하며, 다른 하나를 IZO로 구성하여, 상기 기판(S) 상에 ITZO로 이루어지는 박막을 형성할 수 있다. 즉, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)에 서로 다른 물질을 이용함으로써, 상기 기판(S) 상에 형성되는 물질을 다양하게 조절할 수 있는 것이다. In addition, the sputtering targets 211 and 215 may be made of different materials to form a thin film made of a compound made of two or more materials on the substrate S. FIG. For example, one of the sputtering targets 211 and 215 may be made of ITO, and the other may be made of IZO to form a thin film made of ITZO on the substrate S. That is, by using different materials for the sputtering targets 211 and 215, the materials formed on the substrate S may be variously controlled.
상기 타겟 플레이트(220)는 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)을 장착하는 부분으로 상기 타겟 몸체(260)에 고정된다. The
상기 자계 발생 수단(230)은 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 서로 대향하는 스퍼터링 타겟(211, 215) 사이의 공간에 자계를 발생시키기 위한 수단으로, 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 자계 발생 수단(230)은 서로 극성을 달리하여 배치된다. The magnetic field generating means 230 is a means for generating a magnetic field in a space between the sputtering
또한, 상기 자계 발생 수단(230)은 상기 종래의 스퍼터링 장치에 사용되는 자계 발생 수단의 길이보다 긴 것을 특징으로 한다. 다시 말해, 종래의 스퍼터링 장치에 사용되는 자계 발생 수단의 길이는 일반적으로 1.5㎝ 내지 2㎝이나, 본 발명의 자계 발생 수단(230)의 길이는 이의 3배 내지 5배인 것이 바람직하다. 즉, 상기 자계 발생 수단(230)의 길이는 4.5㎝ 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 자계 발생 수단(230)은 6㎝ 이상인 것이 바람직하다. 이는 상기 자계 발생 수단(230)은 그 자체의 길이가 길수록, 상기 자계 발생 수단에 의해 형성되는 자계의 공간이 커지며, 이로 인하여 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B) 사 이의 공간을 벗어나는 자속 성분을 감소시킬 수 있기 때문이다. In addition, the magnetic field generating means 230 is characterized in that it is longer than the length of the magnetic field generating means used in the conventional sputtering apparatus. In other words, the length of the magnetic field generating means used in the conventional sputtering apparatus is generally 1.5 cm to 2 cm, but the length of the magnetic field generating means 230 of the present invention is preferably 3 to 5 times its length. That is, the length of the magnetic field generating means 230 is preferably 4.5 cm or more, and more preferably the magnetic field generating means 230 is 6 cm or more. This means that the longer the length of the magnetic field generating means 230 itself, the larger the space of the magnetic field formed by the magnetic field generating means becomes, and thus, between the
상기 요크(240)는 상기 자계 발생 수단(230)에서 발생되는 자계를 보다 균일하도록 하며, 이를 위하여 상기 자계 발생 수단(230)에 의해 자성을 띨 수 있는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 요크(240)는 강자성체(强磁性體) 또는 상자성체 (常磁性體) 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 요크(240)는 강자성체로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 요크(240)가 강자성체로 이루어지는 경우에는 철, 코발트, 니켈 및 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어진다. The
상기 냉각 장치(250)는 냉각수의 흐름을 통해, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 자계 발생 수단(230)을 열 전도 방식으로 냉각시킨다. The
상기 타겟 몸체(260)는 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 몸체로써, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 각 구성 요소, 예를 들면, 스퍼터링 타켓(211, 215), 타겟 플레이트(220), 자계 발생 수단(230), 요크(240) 및 냉각 장치(250) 등을 지지한다. The
한편, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 타겟 몸체(260)는 각각 힌지 수단(270)을 통하여 박스형 스퍼터링 타겟부(200)의 케이스(200C)와 연결된다. 상기 힌지 수단(270)은 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)의 교체 작업 시에, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 스퍼터링 타겟(211, 215)이 상부로 향하도록 하여 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)의 원활한 교체를 할 수 있도록 한다. Meanwhile, the
또한, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200A)는 스퍼터링 가스를 공 급하는 가스 공급 수단(280)을 더 구비할 수도 있다. 상기 가스 공급 수단(280)은 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B) 각각의 상하에 배치되어 스퍼터링 공정 시의 플라즈마가 안정적이고 효율적으로 발생하도록 하는 역할을 수행한다. In addition, the
상기 케이스(200C)는 상기 박스형 스퍼터링 타겟부(200)의 몸체가 되어, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타켓부(200B)를 수용한다. 이때, 상기 케이스(200C)는 상기 기판(S)을 향하는 방향의 일부분이 개구된 박스(box) 형태로 이루어진다. The
또한, 도면 상에는 도시하지 않았으나, 상기 박스형 스퍼터링 타겟부(200)는 외부 흡입 펌프와 연결되어 이물질을 흡입하여 외부로 배출하며, 상기 케이스(200C)의 바닥면에 위치하는 이물질 제거 수단을 더 구비할 수 있다. 상기 이물질 제거 수단은 이는 본 발명의 스퍼터링 장치를 통한 스퍼터링 공정 시에 발생할 수 있는 이물질이 상기 스퍼터링 타겟부(200)의 케이스(200C)의 바닥면에 쌓이게 되는 것을 방지하여, 스퍼터링 공정시 이물질이 기판(S) 상으로 유입되는 것을 방지한다. 또한, 스퍼터링 물질이 스퍼터링되지 않고, 바닥면에 쌓이게 되어 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)에 영향을 미치는 것을 방지하기 위함이다. In addition, although not shown in the drawing, the box-shaped
상기 전원 공급 장치(300)는 상기 한 쌍의 대향 스퍼터링 타겟(211, 215)이 캐소드 전극으로 작동하도록 상기 한 쌍의 대향 스퍼터링 타겟(211, 215)에 (-) 전원을 공급하며, 상기 챔버(110)가 애노드 전극으로 작동하도록 하는 역할을 수행한다. The
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치(100)의 작동은 하기와 같다. Operation of the opposed target
상기 챔버부(100)의 기판 장착부(120)에 기판(S)을 장착하고, 아르곤(Ar) 가스 등의 스퍼터링 가스를 스퍼터링 가스 공급 수단(280)을 통하여 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B) 사이의 공간으로 공급한다. The substrate S is mounted on the
이때, 본 발명의 일실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치에 의하여 상기 기판(S) 상에 형성되는 물질이 산소를 포함하는 물질, 즉, 산화물인 경우에, 상기 아르곤(Ar) 가스 외에 산소(O2)를 상기 챔버(110) 내부로 주입할 수 있다. 이때, 상기 챔버(110) 내부의 압력, 특히, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B) 사이의 스퍼터링 가스의 압력은 0.1mTorr 내지 100mTorr인 것이 바람직하다. 이는 상기 스퍼터링 가스의 압력이 100mTorr보다 높은 경우, 스퍼터링 방법을 통하여 상기 기판(S) 상에 형성되는 박막 내에 아르곤(Ar)과 같은 스퍼터링 가스의 성분의 함량이 증가하여 상기 박막의 특성 열화를 초래하기 때문이다. 또한, 상기 스퍼터링 가스의 압력이 0.1mTorr보다 낮은 경우, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B) 사이의 공간에 플라즈마의 형성이 어려워 스퍼터링 효율이 떨어지기 때문이다. At this time, when the material formed on the substrate S by the opposing target sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention is a material containing oxygen, that is, an oxide, oxygen (in addition to the argon (Ar) gas) O 2 ) may be injected into the
그런 다음, 도 2c에서와 같이, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 서로 대향하는 스퍼터링 타겟(211, 215)에 상기 전원 공급 장치(300)를 통하여 동시에 (-) 전원을 인가하면, 상기 자계 발생 수단(230)에 의하여 발생된 자계에 의하여 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B) 사이의 공간 내에 스퍼터링 플라즈마가 발생되어 구속된다. 이때, 상기 플라즈마는 gamma - 전자, 음 이온, 양이온 등으로 이루어져 있다. Then, as shown in FIG. 2C, the sputtering targets 211 and 215 of the
이때, 상기 플라즈마 내의 전자는 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 서로 대향하는 스퍼터링 타겟(211, 215)을 연결한 자기력선을 따라 회전 운동을 하면서 고밀도 플라즈마를 형성시키고 동시에, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)에 걸린 (-) 전원에 의하여 왕복 운동을 하면서 고밀도 플라즈마를 유지시킨다. 즉, 플라즈마 내에서 형성되거나 인가된 전원에 의하여 형성된 모든 전자나 이온은 자기력선을 따라 회전 운동을 하게 되고, 마찬가지로 gamma - 전자, 음이온, 양이온 등의 전하를 띤 이온 입자 역시 상기 자기력선을 따라 왕복 운동하기 때문에 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 하전된 입자는 반대편 타겟으로 가속되게 되어 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B) 사이의 공간 내에 형성된 플라즈마 내에 구속된다. 이때, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215) 중 어느 하나의 타겟에서 스퍼터링된 입자 역시, 100eV 이상의 높은 에너지를 가진 입자는 반대편 타겟으로 가속되게 되어 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B) 사이의 공간 내에 형성된 플라즈마에 수직으로 놓여 있는 기판(S) 상에 아무런 영향을 주지 않게 되고, 비교적 낮은 에너지를 갖는 중성 입자의 확산에 의하여 상기 기판(S) 상에 박막 형성이 이루어진다. In this case, the electrons in the plasma form a high-density plasma while rotating along a magnetic force line connecting the sputtering targets 211 and 215 of the
따라서, 종래의 스퍼터링 장치를 이용하는 경우에 비하여 플라즈마에 의한 손상, 즉 높은 에너지를 갖는 입자의 충돌에 의한 기판(S)의 손상을 방지하며, 기판(S) 상에 박막을 형성할 수 있다. Therefore, compared with the case of using the conventional sputtering apparatus, damage by the plasma, that is, damage to the substrate S due to collision of particles having high energy, can be prevented, and a thin film can be formed on the substrate S. FIG.
또한, 100eV 이상의 높은 에너지를 가진 입자의 충돌이 없으므로, 종래의 스 퍼터링 장치의 경우, 상기 기판(S) 스퍼터링 공정 후의 온도가 약 200℃였으나, 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 이용하는 스퍼터링 공정 후의 기판(S)의 온도는 그 이하가 가능하다. 실험에 따르면, 별도의 기판(S) 냉각 시스템의 설치 없이도 상기 기판(S)의 온도를 40℃ 이하로 유지할 수 있어 유기물의 손상 및 기판(S)의 손상을 최소화할 수 있다. In addition, since there is no collision of particles with high energy of 100 eV or more, in the conventional sputtering apparatus, the temperature after the substrate S sputtering process was about 200 ° C., but the sputtering apparatus using the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention. The temperature of the board | substrate S after a process can be below. According to the experiment, the temperature of the substrate S may be maintained at 40 ° C. or lower without installing a separate cooling system of the substrate S, thereby minimizing damage to the organic material and damage to the substrate S.
또한, 상기 기판(S)이 상부에 챔버(110) 내부의 상부에 위치하고, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 스퍼터링 타겟(211, 215)이 대략 수직으로 세워진 상태에서 스퍼터링 공정을 수행하므로, 종래의 대향 타겟식 스퍼터링 장치에서 발생하는 이물질 및 스퍼터링 물질이 하부에 누적되어, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215) 중 하부의 스퍼터링 타겟에서 발생하는 아크 방전을 방지할 수 있으며, 따라서, 아크 방전에 의한 스퍼터일 타겟(211, 215)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 상기한 이물질 및 스퍼터링 물질을 상기 박스형 케이스(200C) 내부 바닥면에 구비된 이물질 제거 수단을 통하여 제거할 수도 있다. In addition, the substrate S is positioned above the inside of the
또한, 상기 제 1 타겟부(200A) 및 제 2 타겟부(200B)의 타겟 몸체(260)가 힌지 수단(270)을 통하여 상기 박스형의 케이스(200C)와 연결되므로, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)의 수명이 다하여 교체 작업 시, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)이 상부로 향하도록 할 수 있어, 상기 스퍼터링 타겟(211, 215)의 교체를 보다 원활히 할 수 있다. 따라서, 스퍼터링 타겟(211, 215)의 교체에 따른 작업 시간을 보다 줄일 수 있다. In addition, since the
한편, 도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 설명하기 위한 개략도이며, 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치의 사시도이다. On the other hand, Figure 3a is a schematic diagram for explaining a counter-targeting sputtering apparatus according to another embodiment of the present invention, Figure 3b is a perspective view of the counter-targeting sputtering apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 대향 타겟식 스퍼터링 장치는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같은 대향 타겟식 스퍼터링 장치와 구조적으로 유사하다. 다만, 하나의 챔버부(100) 내에 박스형 스퍼터링 타겟부(400, 500)가 다수개 구비되는 구조만이 다르다. 즉, 상기 하나의 챔버부(100) 내에 다수의 스퍼터링 타겟부(500, 600)를 설치함으로써, 보다 대형 기판(S)을 스퍼터링 할 수 있다. 3A and 3B, the counter-targeted sputtering apparatus according to another embodiment of the present invention is structurally similar to the counter-targeted sputtering apparatus as shown in FIGS. 2A to 2C. However, only a structure in which a plurality of box-type
도 4a및 도 4b는 본 발명의 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용한 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다. 4A and 4B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting display device using the opposite target sputtering device of the present invention.
도 4a를 참조하면, 절연 기판(600) 상에 하부 전극(610)을 형성한다. 이때, 유기 전계 발광 표시 장치가 액티브 매트릭스 유기 전계 발광 표시 장치(Active Matrix Organic Light Emission Device, AMOLED)인 경우, 상기 절연 기판(600) 상에 박막 트랜지스터(TFT)가 미리 형성된다. Referring to FIG. 4A, the
상기 하부 전극(610)을 형성한 후, 상기 절연 기판(600) 전면에 화소 정의막(620)을 형성하고, 상기 화소 정의막(620)을 사진 식각하여 상기 하부 전극(610)의 일부분을 노출시키는 개구부(625)를 형성한다. 상기 화소 정의막(620)은 페놀(phenol) 계열의 유기 절연 물질 또는 PI(Polyimide) 등의 감광성 유기 절연 물질로 이루어진다. After forming the
상기 화소 정의막(620)을 형성한 후, 상기 개구부(625)의 상부에 적어도 발 광층을 구비하는 유기막(630)을 형성한다. 이때, 상기 유기막(630)은 그 기능에 따라 여러 층으로 구성될 수 있는데, 일반적으로 정공 주입층(HIL), 정공 전달층(HTL), 발광층(Emitting layer), 정공 저지층(HBL), 전자 수송층(ETL), 전자 주입층(EIL) 중 적어도 상기 발광층(EML)을 포함하는 구조로 이루어진다. After the
상기 유기막(630)을 형성한 다음, 상기 유기막(630)이 형성된 절연 기판(600)을 도 2a 내지 도 2c와 도 3 및 도 3b에 도시된 바와 같은 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용하여 상기 유기막(630) 상에 상부 전극(640)을 형성한다. 이때, 상기 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용하여 상기 상부 전극(640)을 형성하는 경우에는 플라즈마에서 발생하는 높은 에너지를 갖는 입자에 의한 유기막(630)의 손상을 방지할 수 있다. After the
상기 상부 전극(640)을 형성한 후, 상기 상부 전극(640) 상에 상기 상부 전극(640) 및 상기 발광층을 구비하는 유기막(630)이 외부의 산소 및 수분에 의한 열화를 방지하기 위한 보호막(650)을 형성한다. 상기 보호막(650)은 일반적으로 SiNx, SiO2 등의 무기 물질 또는 아크릴, PI, PA, BCB 등의 유기 물질로 이루어진다. After forming the
이후에, 도면상에는 도시하지 않았으나, 봉지 기판을 사용하여 하부 전극(610), 상기 발광층을 구비하는 유기막(630)과 상부 전극(640)을 구비하는 절연 기판(600)을 봉지한다. Subsequently, although not shown in the drawings, an encapsulation substrate is used to encapsulate the
한편, 상기 하부 전극(610) 및 상부 전극(640)은 상기 유기 전계 발광 표시 장치의 발광 형태에 따라 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 상기한 바와 같은 유기 전계 발광 표시 장치가 배면 발광형인 경우에는 일반적으로, 상기 하부 전극(710)은 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium-Zinc Oxide), ITZO(Indium-Tin-Zinc Oxide), IO(Indium Oxide), ZnO, TZO(Tin-Zinc Oxide), AZO, GZO 또는 이들의 등가물로 이루어지는 투명 도전막으로 이루어지며, 상기 상부 전극(640)은 Al, Al 합금 또는 이들의 등가물로 이루어지는 반사도가 우수한 금속막으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 유기 전계 발광 표시 장치가 전면 발광형인 경우에는 일반적으로, 상기 하부 전극(610)은 반사도가 우수한 금속막을 구비하는 구조, 예를 들면, 금속막과 투명 도전막으로 이루어지는 이중막 구조로 이루어지며, 상기 상부 전극(640)은 상기 하부 전극(610)과의 일함수 관계를 맞추기 위한 반투명 금속막과 투명 도전막의 이중막 구조로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 유기 전계 발광 표시 장치가 양면 발광형인 경우에는 일반적으로, 상기 하부 전극(610) 및 상부 전극(640) 모두 상기 발광층을 구비하는 유기막(630)에서 발광하는 광이 투과할 수 있는 구조, 예를 들면, 상기 하부 전극(610)은 투명 도전막으로 이루어지며, 상기 상부 전극(640)은 반투명 금속막과 투명 도전막의 이중막 구조로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 상기 하부 전극(610) 및 상부 전극(640)의 구조를 한정하는 것은 아니다. The
한편, 도 5는 본 발명의 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용한 유기 전계 발광 표시 장치의 누설 전류를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a leakage current of the organic light emitting display device using the opposite target type sputtering device of the present invention.
도 5를 참조하면, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같은 대향 타겟식 스퍼터링 장치의 챔버(110) 내부의 압력을 5mTorr, 아르곤 가스와 산소 가스의 비를 9/1로 유지하며, 상기 한 쌍의 대향 스퍼터링 타겟(211, 215)을 ITO로 하고, 100W 내 지 300W 사이의 전원을 공급하여 1000Å의 ITO로 이루어지는 상부 전극(640)을 형성한 경우의 유기 전계 발광 표시 장치는 역 바이어스(reverse bias) 영역에서 누설 전류(leakage current)가 거의 없음을 알 수 있다. Referring to FIG. 5, the pressure inside the
즉, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같은 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용하여 스퍼터링하는 경우, 상기 기판(S) 상에 형성되어 있는 박막, 특히 발광층을 구비하는 유기막(630)의 손상이 적음을 알 수 있다. That is, when sputtering using an opposing target sputtering apparatus as shown in FIGS. 2A to 2C, damage to the thin film formed on the substrate S, in particular, the
한편, 본 발명의 실시예에서는 기판(S)이 챔버 내부 공간의 상부에 위치하며, 상기 박스형 스퍼터링 타겟부(200, 400, 500)가 하부에 위치하여 하부에서 상부 방향으로 스퍼터링하는 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 예를 들어 설명하였으나, 상기 기판을 지면에 대략 수직한 상태로 세우며, 상기 박스형 스퍼터링 타겟부의 스퍼터링 방향이 상기 기판에 수직한 상태로 스퍼터링할 수도 있다. On the other hand, in the embodiment of the present invention, the substrate (S) is located in the upper portion of the chamber interior space, the box-type sputtering target portion (200, 400, 500) is located on the lower side of the opposite target sputtering sputtering from the upper direction Although the apparatus has been described as an example, the substrate may be placed in a state substantially perpendicular to the ground, and the sputtering direction of the box-shaped sputtering target portion may be sputtered in a state perpendicular to the substrate.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 기판 방향의 일부분이 개구된 박스형의 케이스에 한 쌍의 타겟부가 서로 마주 보도록 배치되어 수용된 형태로 이루어진 박스형의 스퍼터링 타겟부를 구비하여, 박막 형성시 발생되는 높은 에너지를 갖는 입자들의 기판 충돌에 의한 막의 손상을 방지하는 스퍼터링 장치 및 이를 이용한 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, the present invention includes a box-shaped sputtering target portion formed in a box-shaped case in which a portion of the substrate direction is opened so as to face each other. A sputtering device for preventing damage to a film due to a substrate collision of particles having high energy and a method of manufacturing an organic light emitting display device using the same can be provided.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있 음을 이해할 수 있을 것이다.
Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. I can understand that you can.
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