KR20080001472A - Sputtering chamber for depositing the thin film - Google Patents

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Abstract

A sputtering device for depositing a thin film is provided to deposit the thin film selectively at a specific position on a substrate. A sputtering device for depositing a thin film(300) comprises a support(310), a target(320), and a plate(410,420). The support supports a substrate(200). The target is corresponded to the substrate. The plate is moved at X and Y directions between the target and the substrate to change an exposed area of the substrate. The plate is formed by an aluminum material. The plate is moved by a stepping motor(430,440). An area which is exposed by the plate among surfaces of the substrate is changed by moving the plate at the X and Y directions by the stepping motor.

Description

박막 증착을 위한 스퍼터링 장치{Sputtering chamber for depositing the thin film}Sputtering chamber for depositing the thin film

도 1은 종래의 스퍼터링 장치를 나타내 보인 도면이다.1 is a view showing a conventional sputtering apparatus.

도 2는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치를 나타내 보인 도면이다.2 is a view showing a sputtering apparatus according to the present invention.

본 발명은 포토마스크 제조설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 위에 박막을 증착하기 위한 스퍼터링 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask manufacturing apparatus, and more particularly to a sputtering apparatus for depositing a thin film on a substrate.

일반적으로 블랭크 마스크(blank mask)는 쿼츠와 같은 투명기판 위에 위상반전막, 광차단막 및 레지스트막이 순차적으로 적층되는 구조로 제공된다. 따라서 이와 같은 블랭크 마스크를 제작하기 위해서는, 먼저 투명기판 위에 위상반전막을 증착하는 공정과, 그 위에 광차단막을 증착하는 공정이 이루어져야 한다. 통상적으로 위상반전막은 MoSiN막으로 형성하고, 광차단막은 Cr막으로 형성하는데, 이 공정들은 스퍼터링(sputtering) 방법을 이용하여 수행된다.In general, a blank mask is provided in a structure in which a phase inversion film, a light blocking film, and a resist film are sequentially stacked on a transparent substrate such as quartz. Therefore, in order to manufacture such a blank mask, first, a process of depositing a phase inversion film on a transparent substrate and a process of depositing a light blocking film thereon should be performed. Typically, the phase inversion film is formed of a MoSiN film, and the light blocking film is formed of a Cr film, and these processes are performed using a sputtering method.

도 1은 종래의 스퍼터링 장치를 나타내 보인 도면이다.1 is a view showing a conventional sputtering apparatus.

도 1을 참조하면, 스퍼터링 장치(100)는, 내부의 하부면에 기판(200)을 지지 하는 지지대(110)가 배치된다. 비록 도면에 나타내지는 않았지만, 이 지지대(110) 내에는 스퍼터링 장치(100) 내의 온도 조절이나 기판(200)의 온도 조절을 위한 히터(미도시)가 배치되어 있을 수 있다. 내부의 상부면에는 타겟(target)(120)이 배치된다. 광차단막으로서 Cr막을 증착하는 경우를 예를 들면, 타겟(120)은 Cr 원소(121)들을 포함한다.Referring to FIG. 1, in the sputtering apparatus 100, a support 110 for supporting the substrate 200 is disposed on a lower surface of the sputtering apparatus 100. Although not shown in the drawing, a heater (not shown) for adjusting the temperature of the sputtering apparatus 100 or controlling the temperature of the substrate 200 may be disposed in the support 110. A target 120 is disposed on the upper surface of the interior. For example, in the case of depositing a Cr film as a light blocking film, the target 120 includes Cr elements 121.

이와 같은 스퍼터링 장치를 이용하여 광차단막으로서 Cr막을 증착하는 과정을 설명하면 다음과 같다.A process of depositing a Cr film as a light blocking film using such a sputtering apparatus will be described below.

먼저 기판(200)이 배치되는 하부면에는 애노드(annode) 전극이 연결되고, 타겟(120)이 배치되는 상부면에는 캐소드(cathod) 전극이 연결된다. 그리고 스퍼터링 가스로서 불활성 가스, 예컨대 Ar 가스가 공급된다. 전원이 공급되면, 이 Ar 가스는 캐소드 전극쪽에서 방출된 전자와 충돌하여 여기(exite)되어 Ar+가 된다. 이 여기된 가스는 캐소드 전극이 있는 상부면으로 끌려서 타겟(120)과 충돌하게 된다. 여기된 가스는 hυ만큼의 에너지를 갖고 있으며, 이 에너지는 타겟(120)과의 충돌시 타겟(120) 내의 Cr 원소(121)에 전이된다. Cr 원소(121)의 결합력과 전자의 일함수(work function)을 극복될 정도의 에너지가 전이되면, 플라즈마가 방출된다. 방출된 플라즈마는 전자의 자유행정거리만큼 움직이고, 타겟(120)과 기판(200) 사이의 거리가 자유행정거리 이하가 되면 플라즈마는 기판(200) 위에 증착된다.First, an anode electrode is connected to a lower surface on which the substrate 200 is disposed, and a cathode electrode is connected to an upper surface on which the target 120 is disposed. Inert gas such as Ar gas is supplied as the sputtering gas. When powered, this Ar gas collides with the electrons emitted from the cathode electrode and is excited to become Ar + . This excited gas is attracted to the upper surface where the cathode electrode is and collides with the target 120. The excited gas has an energy of h h, which is transferred to the Cr element 121 in the target 120 when colliding with the target 120. When the energy of the bonding force of the Cr element 121 and the energy to overcome the work function of the electrons is transferred, plasma is emitted. The emitted plasma moves by the free stroke of electrons, and when the distance between the target 120 and the substrate 200 is less than or equal to the free stroke, the plasma is deposited on the substrate 200.

이와 같은 스퍼터링 방법은 여러종류로 구별될 수 있다. 일 예로서 인가되는 전원이 직류인지 교류인지에 따라 직류 스퍼터링 방법과 RF 스퍼터링 방법으로 구 분할 수 있다. 또한 발생될 플라즈마를 영구자석에서 발생하는 자속(flux)에 의해 집진하여 기판(200)에 증착시키는 방법을 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 방법이라 하는데, 이 경우에도 인가되는 전원의 종류에 따라 RF 방식과 DC 방식으로 구별할 수 있다.Such sputtering methods can be distinguished into various types. As an example, it may be divided into a DC sputtering method and an RF sputtering method according to whether the applied power is DC or AC. In addition, a method of collecting the plasma to be generated by flux generated from a permanent magnet and depositing the same on the substrate 200 is called a magnetron sputtering method. In this case, the RF method and DC can be distinguished.

그런데 어떠한 경우라도, 기판(200) 전면에 대상 물질막을 증착하는데는 문제가 없지만, 기판(200)의 특정 부분에 선택적으로 대상 물질막을 증착하는데는 한계를 나타낸다. 경우에 따라서는 발생된 플라즈마가 기판(200) 위의 원하는 위치로 성막되도록 제어할 수도 있겠으나, 현실적으로 정확한 위치로 박막을 증착하는데는 한계가 있다.In any case, there is no problem in depositing the target material film on the entire surface of the substrate 200, but there is a limit in selectively depositing the target material film on a specific portion of the substrate 200. In some cases, the generated plasma may be controlled to be deposited at a desired position on the substrate 200. However, there is a limit to depositing a thin film at a precise position in reality.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기판 위의 특정 위치에 선택적으로 박막을 증착할 수 있도록 하는 박막 증착을 위한 스퍼터링 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a sputtering apparatus for thin film deposition, which enables the selective deposition of a thin film at a specific position on a substrate.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는, 기판을 지지하는 지지대; 상기 기판에 대향되도록 배치되는 타겟; 및 상기 타겟과 기판 사이에서 X 방향 및 Y 방향으로 이동가능하도록 배치되어 상기 기판의 노출 영역을 가변할 수 있도록 하는 플레이트를 구비한다.In order to achieve the above technical problem, a sputtering apparatus according to the present invention, a support for supporting a substrate; A target disposed to face the substrate; And a plate disposed between the target and the substrate so as to be movable in the X direction and the Y direction to vary the exposed area of the substrate.

상기 플레이트는 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.The plate may be made of aluminum.

상기 플레이트의 이동은 스텝핑 모터에 의해 이루어질 수 있다.The movement of the plate can be made by a stepping motor.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below.

도 2는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치를 나타내 보인 도면이다.2 is a view showing a sputtering apparatus according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치(300)는, 하부에서 기판(200)을 지지하는 지지대(310)을 포함한다. 비록 도면에 나타내지는 않았지만, 이 지지대(310) 내에는 스퍼터링 장치(300) 내의 온도 조절이나 기판(200)의 온도 조절을 위한 히터(미도시)가 배치되어 있을 수 있다. 스퍼터링 장치(200) 내부의 상부면에는 타겟(320)이 배치된다. 광차단막으로서 Cr막을 증착하는 경우를 예를 들면, 타겟(320)은 Cr 원소(321)들을 포함한다.Referring to FIG. 2, the sputtering apparatus 300 according to the present invention includes a support 310 that supports the substrate 200 at a lower portion thereof. Although not shown in the drawings, a heater (not shown) for adjusting the temperature in the sputtering apparatus 300 or controlling the temperature of the substrate 200 may be disposed in the support 310. The target 320 is disposed on the upper surface of the sputtering apparatus 200. For example, in the case of depositing a Cr film as the light blocking film, the target 320 includes Cr elements 321.

상기 기판(200)과 타겟(320) 사이에는 플레이트(410, 420)가 배치된다. 이 플레이트(410, 420)는 알루미늄(Al) 재질로 이루어지지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서 타겟(320)으로부터 발생한 플라즈마가 기판(200) 위에 성막되는 것을 방지할 수 있는 물질막으로 이루어질 수도 있다. 비록 도면상에는 2개의 플레이트(410, 420)가 좌우로 배치되는 것으로 나타내었지만, 실질적으로는 X 방향 및 Y 방향으로 배치된다. 플레이트(410)는 제1 스텝핑 모터(430)에 의해 이동 가능하다. 플레이트(420)는 제2 스텝핑 모터(440)에 의해 이동 가능하다. 플레이트(410, 420)가 제1 및 제2 스텝핑 모터(430, 440)에 의해 X 방향 및 Y 방향으로 이동함에 따라 기판(200)의 표면 중에서 플레이트(410, 420)에 의해 노출되는 영역 은 달라진다.Plates 410 and 420 are disposed between the substrate 200 and the target 320. The plates 410 and 420 are made of aluminum (Al), but are not necessarily limited thereto. In some cases, the plasma generated from the target 320 may be formed of a material film that can prevent the film from being deposited on the substrate 200. Although the drawings show that the two plates 410 and 420 are disposed left and right, they are disposed substantially in the X and Y directions. The plate 410 is movable by the first stepping motor 430. The plate 420 is movable by the second stepping motor 440. As the plates 410 and 420 are moved in the X and Y directions by the first and second stepping motors 430 and 440, the areas exposed by the plates 410 and 420 on the surface of the substrate 200 are different. .

이하에서는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치를 이용하여 광차단막으로서 Cr막을 증착하는 과정을 예를 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, a process of depositing a Cr film as a light blocking film using the sputtering apparatus according to the present invention will be described by way of example.

먼저 기판(200)이 배치되는 하부면에는 애노드(annode) 전극이 연결되고, 타겟(320)이 배치되는 상부면에는 캐소드(cathod) 전극이 연결된다. 그리고 스퍼터링 가스로서 불활성 가스, 예컨대 Ar 가스가 공급된다. 전원이 공급되면, 이 Ar 가스는 캐소드 전극쪽에서 방출된 전자와 충돌하여 여기(exite)되어 Ar+가 된다. 이 여기된 가스는 캐소드 전극이 있는 상부면으로 끌려서 타겟(320)과 충돌하게 된다. 여기된 가스는 hυ만큼의 에너지를 갖고 있으며, 이 에너지는 타겟(320)과의 충돌시 타겟(320) 내의 Cr 원소(321)에 전이된다. Cr 원소(321)의 결합력과 전자의 일함수(work function)을 극복될 정도의 에너지가 전이되면, 플라즈마가 방출된다. 방출된 플라즈마는 전자의 자유행정거리만큼 움직이고, 타겟(320)과 기판(200) 사이의 거리가 자유행정거리 이하가 되면 플라즈마는 기판(200) 위에 증착된다. 이때 플레이트(410, 420)의 적절한 이동에 따라 원하는 기판(200) 영역만을 노출시키고, 다른 영역은 플레이트(410, 420)에 의해 차단되도록 하면, 기판(200)의 노출된 영역에만 플라즈마가 성박되게 된다. 만약 기판(200)의 모든 영역에 Cr막을 증착하고자 할 경우에는, 플레이트(410, 420)을 X 방향 및 Y 방향으로 이동시켜 기판(200)의 모든 영역이 노출되도록 하면 된다.First, an anode electrode is connected to a lower surface on which the substrate 200 is disposed, and a cathode electrode is connected to an upper surface on which the target 320 is disposed. Inert gas such as Ar gas is supplied as the sputtering gas. When powered, this Ar gas collides with the electrons emitted from the cathode electrode and is excited to become Ar + . This excited gas is attracted to the upper surface where the cathode electrode is and collides with the target 320. The excited gas has as much energy as hv, and this energy is transferred to the Cr element 321 in the target 320 upon collision with the target 320. When the energy of the bonding force of the Cr element 321 and the energy to overcome the work function of the electrons is transferred, plasma is emitted. The emitted plasma moves by the free stroke of electrons, and when the distance between the target 320 and the substrate 200 is less than or equal to the free stroke, the plasma is deposited on the substrate 200. At this time, if only the desired region of the substrate 200 is exposed according to the proper movement of the plates 410 and 420, and other regions are blocked by the plates 410 and 420, the plasma is only impregnated in the exposed region of the substrate 200. do. If the Cr film is to be deposited on all regions of the substrate 200, the plates 410 and 420 may be moved in the X and Y directions to expose all the regions of the substrate 200.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 증착을 위한 스퍼터링 장치에 따르면, 기판의 특정 위치를 가변적으로 노출시킴으로써 노출된 특정 위치에만 선택적으로 박막 증착이 이루어지도록 할 수 있으며, 특히 포토마스크의 리페어 작업에 유용하게 사용될 수 있다는 이점이 제공된다.As described so far, according to the sputtering apparatus for thin film deposition according to the present invention, by selectively exposing a specific position of the substrate, the thin film deposition may be selectively performed only at the exposed specific position, and in particular, the repair operation of the photomask. The advantage is that it can be usefully used.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. Do.

Claims (3)

기판을 지지하는 지지대;A support for supporting a substrate; 상기 기판에 대향되도록 배치되는 타겟; 및A target disposed to face the substrate; And 상기 타겟과 기판 사이에서 X 방향 및 Y 방향으로 이동가능하도록 배치되어 상기 기판의 노출 영역을 가변할 수 있도록 하는 플레이트를 구비하는 스퍼터링 장치.And a plate disposed between the target and the substrate so as to be movable in the X direction and the Y direction to vary the exposed area of the substrate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플레이트는 알루미늄 재질로 이루어진 스퍼터링 장치.The plate is a sputtering device made of aluminum. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플레이트의 이동은 스텝핑 모터에 의해 이루어지는 스퍼터링 장치.The sputtering apparatus is moved by the stepping motor.
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