KR20080002521A - 스퍼터링 타깃 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스퍼터링을 통해 형성한 ITO 박막의 불량을 최소화하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 스퍼터링에 사용되는 ITO 타깃에 있어서, 타깃 표면의 가장자리에 단턱부를 형성한 것을 특징으로 하는 ITO 타깃에 의해 달성된다.

Description

스퍼터링 타깃{SPUTTERING TARGET}

도 1은 일반적인 ITO 타깃의 단면도.

도 2는 일반적인 ITO 타깃이 스퍼터링 과정 중에 있는 모습을 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 ITO 타깃의 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ITO 타깃이 스퍼터링 과정 중에 있는 모습을 나타낸 단면도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1 : ITO 타깃

A : 노듈(nodule) 발생 영역

B : 단턱부

본 발명은 스퍼터링(sputtering)을 통해 형성한 ITO(Indume Tin Oxide)박막의 불량을 최소화하는 기술에 관한 것으로서, 특히 스퍼터링 장치에 장착하는 ITO 타깃(target)의 형상을 변경하여서 스퍼터링을 통해 형성한 ITO 박막의 불량을 최소화하는 기술에 관한 것이다.

ITO 박막은 고전기전도성 및 고투과도를 가지며 정확도 작업을 쉽게 실행할 수 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, ITO 박막은 평판표시장치용 투명 전극, 태양 전지의 윈도우 재료 및 정전기 방지 전도막에 광범위하게 사용된다. 최근에 액정 디스플레이 장치를 포함한 평판표시장치의 경량화와 박형화의 추세에 따라, 평판표시장치용 투명 전극으로서 사용되는 ITO 박막에 대한 수요가 증가하고 있다.

ITO 박막의 제조방법은 크게 두가지 유형, 즉 스프레이- 열분해 또는 화학 증착과 같은 화학적 막- 부착 방법과, 전자빔 부착 또는 스퍼터링과 같은 물리적 막- 부착 방법으로 분류된다. 이들 중에서 스퍼터링이 대형이고 신뢰성있는 성능을 가진 ITO 박막을 쉽게 제조할 수 있기 때문에 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.

ITO 박막을 제조하기 위한 스퍼터링에서, 스퍼터링 타깃은 금속 인듐 및 금속 주석으로 구성된 금속 합금 타깃 (IT타깃)과 산화인듐 및 산화주석으로 구성된 복합 산화물 타깃(ITO 타깃)을 포함하여 사용된다. ITO 타깃을 사용하여 제조된 ITO 박막은 내구성과 투명성의 시간에 따른 변화가 적고 막 제조조건이 쉽게 제어될 수 있기 때문에, ITO 타깃은 IT타깃보다 널리 사용된다.

상기 스퍼터링을 수행하기 위한 상기 스퍼터링 장치는 플라즈마에 의해 이온을 가속시켜 이온을 타깃에 충돌하도록 하여 기판에 타깃 입자를 증착하는 장치이다. 상기 스퍼터링 장치는 고온에서 진행되는 화학 증착 장치에 비해서, 타깃을 저온 상태로 유지하면서 박막을 증착할 수 있는 장점이 있으며 또한, 비교적 간단한 구조로 짧은 시간에 막을 형성할 수 있기 때문에 평판표시장치를 비롯하여 반도체 소자 생산 등에 널리 이용되고 있다.

상기 스퍼터링 장치는 로드락(load Lock) 챔버와 진행 챔버(processing chamber)와 히터 챔버(heater chamber)와 이송 챔버(transfer chamber)로 구성된다.

상기에 나열한 스퍼터 장치의 각 구성을 대략적으로 설명하면 아래와 같다.

상기 로드락 챔버는 기판이 진공상태의 챔버 내로 들어오기 전 일단의 버퍼존(buffer zone) 역할을 한다. 즉, 대기상태와 진공상태의 중간지역으로서, 대기상태에서 기판을 유입하여 진공상태를 형성한 다음 상기 이송 챔버 내로 기판을 이송한다.

상기 진행 챔버는 기판 상에 증착이 실제로 이루어지는 것으로 각종 구동부와 실제 증착 물질인 타깃이 부착되는 곳이다.

상기 히터 챔버는 기판이 상기 진행 챔버 내에 들어오기 전 미리 열을 가해주는 기능을 수행하게 된다. 이와 같이 미리 열을 가해주는 이유는 상기 기판의 온도를 일정하게 올려주어 증착 공정 도중 상기 기판표면에 상기 타깃 이온의 증착이 잘 이루어지도록 하기 위한 것이다.

상기 이송 챔버는 진공 내부에 로봇이 장착되어 있는 곳으로, 상기 로봇장치는 각 챔버에 기판을 운반하게 된다.

이와 같이 다수의 구성요소로 구성된 진공 장치 중 가장 중요한 부분은 실제로 증착이 진행되는 부분인 상기 진행 챔버이다. 진행 챔버 내에는 기판이 고정되 는 고정부와, 박막 물질인 타깃, 즉 ITO 타깃을 고정하는 백킹플레이트(backing plate)로 나눌 수 있다.

한편, 도 1은 일반적인 ITO 타깃의 단면도로서, ITO 타깃(1)은 각 면이 사각형인 육면체의 형상을 가지거나, 원기둥의 형상을 가진다.

도 2는 일반적인 ITO 타깃이 스퍼터링 과정 중에 있는 모습을 나타낸 단면도이다.

상기 ITO 타깃(1)의 스퍼터링을 아르곤-산소 가스혼합물의 분위기 내에서 연속적으로 수행하는 경우에는, 불규칙한 방향으로 진행되는 타깃 입자들이 ITO 타깃(1)의 표면 가장자리에 쌓이게 되어서 벽으로 작용하게 된다. 즉, 도 2에 나타낸 바와 같이 노듈(nodule)이라 부르는 흑색물질이 타깃 표면의 가장자리에 생겨서 이물로 존재하게 된다. 상기 노듈은 도 2의 A 영역에 해당하는 부분에 도시된 바와 같이 작은 입자들이 뭉쳐있는 이물들이다.

상기 노듈은 스퍼터링 과정에서 기판에 돌기 형태로 증착되었다가, 세정 등의 공정 과정에서 떨어져 나갈 경우에 ITO 박막의 핀홀 불량의 발생원이 된다.

그 결과, 액정표시장치 등의 평판표시장치의 품질을 저하하게 된다.

최근, 평판표시장치는 보다 미세하고 정밀하게 되는 추세에 있기 때문에 스퍼터링 과정에서 ITO 박막에 생긴 결함은 심각한 문제점이라 할 수 있겠다.

종래의 ITO 박막의 제조에 있어서는, 타깃 표면에 형성된 노듈을 정기적으로 제거하여 ITO 박막 내의 결함의 발생을 방지하였다.

하지만, 이러한 타깃 클리닝 작업은 생산성을 극도로 저하시켰기 때문에, 상 기 노듈 형성은 원척적으로 방지할 수 있는 ITO 타깃의 필요성이 대두 되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 스퍼터링 장치에 장착하는 ITO 타깃의 형상을 변경하여서, 스퍼터링을 통해 형성한 ITO 박막의 불량을 최소화하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스퍼터링에 사용되는 ITO 타깃에 있어서, 타깃 표면의 가장자리에 단턱부를 형성한 것을 특징으로 하는 ITO 타깃를 포함하여 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

상기 ITO 타깃은 스퍼터링에서 ITO 박막을 형성하기 위한 증착 물질로 사용된다.

상기 ITO 타깃을 이용하여 스퍼터링을 수행하기 위한 스퍼터링 장치는 플라즈마에 의해 이온을 가속시켜 이온을 타깃에 충돌하도록 하여 기판에 상기 타켓을 증착하는 장치이다.

상기 스퍼터링 장치는 로드락(load Lock) 챔버와 진행 챔버(processing chamber)와 히터 챔버(heater chamber)와 이송 챔버(transfer chamber)로 구성된다.

상기 진행 챔버는 기판 상에 증착이 실제로 이루어지는 것으로 각종 구동부와 실제 증착 물질인 타깃이 부착되는 곳이다.

이와 같이 다수의 구성요소로 구성된 진공 장치 중, 가장 중요한 부분은 각종 구동부와 ITO 타깃이 장착되는 진행 챔버이다. 진행 챔버 내에는 기판이 고정되 는 고정부와, 박막 물질인 타깃, 즉 ITO 타깃을 고정하는 백킹플레이트(backing plate) 등이 구비된다.

ITO 타깃을 이용하여 스퍼터링을 수행하는 스퍼터링 장치는 플라즈마에 의해 이온을 가속시켜 이온을 타깃에 충돌하도록 하여 기판에 타깃 입자를 증착한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 ITO 타깃의 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 단턱부(B)는 ITO 타깃(2) 상면(2a) 중심의 높이보다 낮은 높이인 것을 특징으로 한다.

상기 단턱부(B)는 ITO 타깃(2)의 상면(2a)의 끝단을 따라 형성되며, 상기 단턱부(B)는 제 1면(2b)과 제 2면(2c)으로 형성된다. 제 1면(2b)은 측면에 해당하는 면으로서, ITO 타깃(2)의 상면(2a)의 끝과 단턱부(B)의 제 2면(2c)의 끝 사이에 있는 면이다.

상기 제 1면(2b)과 제 2면(2c)이 이루는 각은 스퍼터링 장치의 종류와, ITO 타깃(2)에 단턱부(B)가 형성되기 전인 기본 모양에 따라 적절히 설계하여 정하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 제 1면(2b)과 제 2면(2c)이 둔각을 이루는 것을 그 예로 하였지만, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서는 적절히 설계하여 변형 및 응용이 가능함을 밝힌다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ITO 타깃(2)의 기본 틀은 각 면이 사각형인 육면체의 형상을 가지거나, 원기둥의 형상을 가진다. 여기서, 상기 기본 틀이란 ITO 타깃(2)에 단턱부(B)를 형성하기 전의 기본 형태를 지칭한다. 즉, 단턱부(B)가 형성되지 않은 종래의 타깃 형태를 말한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 서는 상기 기본 틀을, 각 면이 사각형인 육면체의 형상을 가지는 ITO 타깃(2) 또는 원기둥의 형상을 가지는 ITO 타깃(2)을 그 예로 설명하였지만, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ITO 타깃이 스퍼터링 과정 중에 있는 모습을 나타낸 단면도이다.

상기 ITO 타깃(2)의 표면 가장자리에 단턱부(B)가 형성되어 있으므로, 스퍼터링 과정이 진행됨에 따라서 불규칙한 방향으로 진행되는 타깃 이온들이 ITO 타깃 표면의 가장자리에 쌓여서 노듈(도 2의 A영역 참조)을 형성하게 되는 요인을 원천적으로 차단한다. 즉, 상기 ITO 타깃(2)의 표면의 가장자리로 진행하는 타깃입자는 가장자리에 쌓이지 않고, 증착하고 있는 기판 방향으로 진행한다.

따라서, 상기 기온들이 ITO 타깃(2)의 가장 자리에 좀처럼 쌓이지 않아서 ITO 타깃(2)의 가장자리의 노듈(도 1의 A영역 참조) 형성을 방지하는 효과가 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 기판에 ITO 박막을 증착하기 위한 스퍼터링에 사용되는 ITO 타깃에 있어서, 타깃 표면의 가장자리에 단턱부를 형성하여, ITO 타깃 표면의 가장자리에 타깃 이온들이 쌓여서 노듈을 형성하게 되는 요인을 원천적으로 차단하여 ITO 박막의 핀홀 불량을 최소화하는 효과가 있다. 이에 따라 평판표시장치의 품질을 상승시킨다.

또한, 타깃의 표면에 형성된 노듈을 제거하기 위한 타깃 클리닝작업을 없앰으로써 스퍼터링 장치를 이용하여 ITO 박막을 증착하는 작업의 생산성을 높이는 효 과가 있다.

Claims (2)

1. 스퍼터링에 사용되는 ITO 타깃에 있어서,

   타깃 표면의 가장자리에 단턱부를 형성한 것을 특징으로 하는 ITO 타깃.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단턱부는 타깃 상면 중심의 높이보다 낮은 높이인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타깃.

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