KR20080045031A

KR20080045031A - 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건 및 이를 구비한 스퍼터장치와 이를 이용한 플라즈마 처리장치 및 성막 방법

Info

Publication number: KR20080045031A
Application number: KR1020060114110A
Authority: KR
Inventors: 류도현; 이상현; 김한기; 배정혁; 문종민
Original assignee: 주식회사 탑 엔지니어링
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2008-05-22
Also published as: KR100848851B1

Abstract

고속 성막이 가능한 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건 및 이를 구비한 스퍼터 장치와 이를 이용한 플라즈마 처리장치 및 성막 방법에 관한 것으로, 일측 또는 양측이 개구된 요크판과 상기 요크판에 동일 간격으로 배치된 다수의 자석을 포함하고, 상기 다수의 자석의 각각은 상부와 하부로 이루어지고, 상기 상부와 하부는 일체이며, 서로 다른 자기극을 갖고, 상기 다수의 자석은 일렬로 배열된 것을 특징으로 하는 스퍼터 건의 구성을 마련한다.

상기와 같은 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건 및 이를 구비한 스퍼터 장치와 이를 이용한 플라즈마 처리장치 및 성막 방법을 이용하는 것에 의해, 플라즈마 데미지가 없는 상태에서도 고속의 금속 전극 성막이 가능하다.

플라즈마, 스퍼터 건, 성막, 타깃

Description

플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건 및 이를 구비한 스퍼터 장치와 이를 이용한 플라즈마 처리장치 및 성막 방법{PLASMA DAMAGE FREE SPUTTER GUN, SPUTTER, PLASMA PROCESS APPARATUS AND FILM-FORMING METHOD}

도 1은 일반적인 사각형 대향 타깃 스퍼터 건의 자석 배열 방식과 자속 밀도분포도,

도 2는 타깃 위를 이동하는 종래의 자석 시스템의 도면,

도 3은 본 발명에 따른 사다리 형태의 자석 배열을 가진 플라즈마 데미지 프리 스퍼터건과 자속 밀도 분포도,

도 4는 최적화된 구조의 사다리 형태의 자석 배열을 가진 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건과 자속 밀도 분포도,

도 5는 일반적인 대향 타깃 스퍼터와 사다리 형태의 자석 배열을 가진 플라즈마 데미지 프리 스퍼터건을 장착한 스퍼터의 성막 속도 비교표,

도 6은 본 발명에 따른 스퍼터 건이 장착된 플라즈마 처리장치의 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 진공 챔버 101 : 기판

102 : 기판 지지대 103 : 건 지지대

104 : 스퍼터 건 105 : 타깃

본 발명은 고속 성막이 가능한 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건 및 이를 구비한 스퍼터 장치와 이를 이용한 플라즈마 처리장치 및 성막 방법에 관한 것으로, 특히 일반적인 대향 타깃 스퍼터 건과 달리 중앙에 사다리 모양의 자석을 배열하여 중앙의 플라즈마 밀도를 높여 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 공정을 수행하는 동시에 고속의 성막을 가능하게 하는 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건 및 이를 구비한 스퍼터 장치와 이를 이용한 플라즈마 처리장치 및 성막 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유기물 광전 소자나 유기물 트랜지스터를 제작하기 위해서는 금속 전극의 성막이 필요하다. 이러한 금속 박막을 고속으로 성막하는 대표적인 방법으로는 스퍼터링 방법이 알려져 있다. 스퍼터링 방식은 TFT LCD나, 유기 전계 발광 표시 장치 등의 평판 표시장치 또는 각종 전자 디바이스 제작 공정의 성막 공정에서 대표적으로 사용되는 방법으로 알려져 있다.

스퍼터 장치에서 플라스마는 진공 하의 스퍼터 챔버 내에서 생성된다. 플라스마의 양이온은, 이른바 타깃이 제공된 캐소드의 음전위에 의하여 끌어 당겨진다. 양이온이 상기 타깃 상에 충돌하여 작은 입자로 파괴되어 기판상에 퇴적될 수 있다.

이들 입자의 파괴를 "스퍼터링"이라고 한다. 플라스마는, 비반응성 스퍼터링의 경우에는 불활성 가스, 예를 들면 아르곤과 같은 가스로 이루어진다. 반응성 스퍼터링의 경우에는, 예를 들면 산소만 단독으로 사용되거나 또는 불활성 가스와 함께 사용된다.

스퍼터 효과를 개선하기 위하여, 플라스마를 타깃 상에 유지시키는 자계를 갖는 자석이 타깃 근방에 사용된다. 자계는 플라스마 내의 전자를 특정의 경로 내로 유도되도록 한다. 전자는 중성 가스, 예를 들면 아르곤을 상기 경로 상에서 이온화하여 양이온을 발생한다. 이들 양이온은 전자보다 훨씬 무겁고 실제로는 전혀 영향을 받지 않는다. 대신에, 이들 양이온은 음전극 또는 캐소드로서 작용하는 타깃 상에 낙하하여 이 타깃을 스퍼터링 한다. 이온화는 자계 벡터가 타깃 표면과 평행하게 연장되는 곳에서 실질적으로 발생한다. 여기서, 플라스마가 가장 조밀하기 때문에 타깃이 가장 강력하게 침식된다.

그러나 스퍼터링 방식은 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 내에 존재하는 Ar이온이 타깃에 충돌하여 성막하고자 하는 물질을 스퍼터하는 방식으로 높은 에너지를 가진 입자들이 플라즈마 내부에 존재하고 스퍼터되어 나오는 입자 역시 높은 에너지를 가지게 된다. 이러한 높은 에너지를 가진 입자는 기판과 충돌하여 에너지를 전달하며 이로 인해 기판의 온도가 200℃ 까지 상승하는 경우가 있어 기판 손상을 입히는 문제점이 있다.

또한 100eV 이상의 높은 에너지를 가진 입자들이 유기물 박막과 충돌할 경우 유기물 박막의 구조적, 광학적, 전기적 특성에 악영향을 미치게 된다. 특히 유기전 계 발광 표시 장치의 캐소드층을 형성하는 경우, 유기물 박막상에 Al, Mg-Ag, Ag등의 금속을 스퍼터로 성막하게 되면 유기물로 이루어진 홀 주입층, 홀 수송층 및 발광층이 플라즈마 내의 높은 에너지 입자와 충돌하여 전기적, 광학적 특성의 열화가 일어난다.

이를 해결하기 위해 최근 대향 타깃 스퍼터 방식이라는 새로운 방식의 스퍼터가 제안되어 유기 전계 발광 표시장치 제조공정에 스퍼터 공정의 가능성을 제시하고 있다.

도 1a 내지 도 1c는 일반적인 사각형 대향 타깃 스퍼터건의 자석 배열 방식과 자속 밀도분포도를 나타낸다.

그러나 도 1에 나타낸 일반적인 구조의 대향 타깃 스퍼터 건은 중앙 부분이 비어 있는 원형 혹은 사각형 모양의 자석 나열을 이용하여 건을 제작한다. 중앙이 비어 있는 상태에서 자석의 상하에 요크판을 붙여 전체적으로 균일한 자장을 만드는데 이런 식의 자석 배열은 자속의 균일화는 가능케 하지만 중앙부의 자속강도가 떨어져 플라즈마의 밀도가 떨어지게 된다.

또 도 1에서 알 수 있듯이 자석들이 타깃의 외각으로 배열되기 때문에 건의 테두리에 강한 자속 밀도가 형성되고, 중앙에는 낮은 자속 밀도가 형성되기 때문에 박막의 성막 속도가 떨어지는 단점을 갖고 있다. 한쪽 건에서 다른 한쪽 건으로 이어지는 자속으로 인해 전하를 띤 입자를 구속할 수 있으나, 중앙부분의 자속밀도가 떨어져 성막속도가 떨어지고 이로 인해 성막 공정 시간이 길어지게 된다.

따라서 중앙부의 자속 밀도를 증가시켜 성막 속도를 높이면서 높은 에너지를 가지는 플라즈마내의 입자를 구속시킬 수 있는 새로운 구조의 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건이 필요한 상황이다.

또한 이러한 스퍼터링에 관한 장치의 일 예가 대한민국 공개특허공보 2005-0058238호(2005년 6월 16일 공개), 특허공개공보 2003-0048750호(2003년 6월 25일 공개), 특허공개공보 2005-0082411호(2005년 08월 23일 공개) 등에 개시되어 있다.

도 2a 및 도 2b는 상기 특허공개공보 2005-0082411호에 개시된 타깃(2) 상측에 배치된 자석 시스템(1)의 도면이다.

이 자석 시스템(1)은 프레임(frame) 형태의 외측 자석(3) 및 막대(bar) 형태의 내측 자석(4)을 포함한다. 프레임(1)은 2개의 기다란 막대 자석(5, 6) 및 2개의 짧은 막대 자석(7, 8)으로 구성되며, 짧은 막대 자석(7, 8)은 기다란 막대 자석(5, 6)과 수직으로 배열된다. 짧은 막대 자석(5, 6, 7, 8)은, 예를 들면, S극인 반면, 내측 자석(4)은 N극이다. 측면 상으로 연장되는 자계는 포물선 형태로 만곡되고 외측 자석(3)으로부터 타깃(2)을 통과해서 내측 자석(4)으로 연장된다. 이들 자계를 통하여, 전극은 플라스마 튜브(9)가 형성되도록 편향되는 한편, 플라스마 튜브 내의 양전하 입자, 예를 들면, 아르곤 이온은 자계를 통하여 타깃 상으로 가속된다. 플라스마 튜브(9)는 수직 영역(16, 17) 및 수평 영역(18, 19)을 포함한다.

플라스마 튜브(9)에 대응하여, 이온 또한 플라스마 튜브 형태의 타깃(2)의 눈에 보이지 않는 후측으로부터 입자를 파괴하고, 즉 타깃 내에는 플라스마 튜브(9) 형상의 함몰부가 형성된다. 자석 시스템(1)이 고정 상태에 있는 타깃(2) 위를, 화살표(10) 방향으로 우측 위치까지 이동하는 경우, 타깃(2)의 후측 상에 타깃(2)의 외측 가장자리 영역을 제외하고 실질적으로 동일한 재료 침식이 일어난다.

도 2b에는 도 2a에 따른 장치의 선 I-I를 따라 절취된 단면도로서, 자계(30, 31)는 타깃(2)을 포물선 형태로 관통하고 있다. 타깃(2) 하측에는 타깃(2)으로부터 파괴된 입자로 코팅된 기판(20)이 배치되어 있다. 타깃(2)과 기판(20) 사이의 공간에는 도시되지 않은 음이온 상으로 양이온이 가속되는 플라스마가 배치되어, 일반적으로 타깃(2)이 자석 시스템 근방에 배열되며 상기 방식으로 타깃(2)으로부터 입자를 파괴하는 유닛을 형성한다. 도 2에 도시된 장치 전체는 진공 코팅 챔버(29) 내에 위치된다.

그러나, 상술한 문헌 등에 개시된 기술에서는 플라즈마의 밀도 제어가 곤란하고, 성막 속도의 제어가 번잡하다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 스퍼터를 이용한 박막 형성 시 발생되는 높은 에너지의 입자를 타깃과 타깃 사이에 구속시켜 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 공정을 실행할 수 있는 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건 및 이를 구비한 스퍼터 장치와 이를 이용한 플라즈마 처리장치 및 성막 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일반적인 대향 타깃 스퍼터 건과 달리 중앙부에 사다 리 모양의 자석 배열을 추가시킴으로써 자속 밀도를 극대화하여 고속 성막을 가능케 한 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건 장치 및 이를 구비한 스퍼터 장치와 이를 이용한 플라즈마 처리장치 및 성막 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 스퍼터 건은 일측 또는 양측이 개구된 요크판과 상기 요크판에 동일 간격으로 배치된 다수의 자석을 포함하고, 상기 다수의 자석의 각각은 상부와 하부로 이루어지고, 상기 상부와 하부는 일체이며, 서로 다른 자기극을 갖고, 상기 다수의 자석은 일렬로 배열된 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 스퍼터 건에 있어서, 상기 각각의 자석은 "1" 자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 스퍼터 건에 있어서, 상기 각각의 자석은 "ㅁ" 자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 스퍼터 건에 있어서, 상기 다수의 자석은 성막 속도에 따라 증감되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 스퍼터 건에 있어서, 상기 스퍼터 건은 모듈로 이루어지고, 상기 모듈은 연결하여 사용되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 스퍼터 건에 있어서, 상기 모듈은 이동가능한 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 스퍼터 건에 있어서, 상기 자석은 전자석 또는 영구자석 인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 스퍼터 장치는 일측 또는 양측이 개구된 요크판과 상기 요크판에 동일 간격으로 배치된 다수의 자석을 구비한 한 쌍의 스퍼터 건, 상기 한 쌍의 요크판의 각각에 장착되는 타깃과 상기 타깃에 전원을 공급하는 전원부를 포함하며, 상기 다수의 자석의 각각은 상부와 하부로 이루어지고, 상기 상부와 하부는 일체로 이루어지고, 서로 다른 자기극을 갖고, 상기 다수의 자석은 일렬로 배열된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 진공 챔버, 상기 진공 챔버에서 기판을 지지하는 기판 지지대, 상기 기판에 대향하여 마련되고, 일측 또는 양측이 개구된 요크판과 상기 요크판에 동일 간격으로 배치된 다수의 자석을 구비한 한 쌍의 스퍼터 건, 상기 한 쌍의 요크판의 각각에 장착되는 타깃, 상기 한 쌍의 스퍼터 건을 지지하는 건 지지대와 상기 타깃에 전원을 공급하는 전원부를 포함하며, 상기 다수의 자석의 각각은 상부와 하부로 이루어지고, 상기 상부와 하부는 일체로 이루어지고, 서로 다른 자기극을 갖고, 상기 다수의 자석은 일렬로 배열된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 성막 방법은 진공 챔버, 상기 진공 챔버에서 기판을 지지하는 기판 지지대, 상기 기판에 대향하여 마련되고, 일측 또는 양측이 개구된 요크판과 상기 요크판에 동일 간격으로 배치된 다수의 자석을 구비한 한 쌍의 스퍼터 건, 상기 한 쌍의 요크판의 각각에 장착되는 타깃, 상기 한 쌍의 스퍼터 건을 지지하는 건 지지대와 상기 타깃에 전원을 공급하는 전원 부를 포함하는 플라즈마 처리장치를 이용하는 성막 방법으로서, 상기 기판 지지대상에 기판을 장착하는 단계, 상기 기판의 크기에 따라 상기 한 쌍의 스퍼터 건에 마련된 자석의 수와 간경을 조정하는 단계, 상기 타깃에 전원을 인가하는 단계 및 상기 타깃과 상기 한 쌍의 스퍼터 건에 의해 상기 타깃의 중앙부에서 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 다수의 자석의 각각은 상부와 하부로 이루어지고, 상기 상부와 하부는 일체로 이루어지고, 서로 다른 자기극을 갖고, 상기 다수의 자석은 일렬로 배열된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

먼저 본 발명의 개념에 대해 설명한다.

본 발명은 스퍼터 공정 시 발생되는 높은 에너지를 가진 입자들을 타깃과 타깃 사이에 구속시켜 입자들의 기판 충돌에 의한 막의 손상을 방지할 수 있는 스퍼터 건을 마련하며, 본 발명에 따른 스퍼터 건은 일반적으로 알려져 있는 대향 타깃 스퍼터 건과 달리 중앙에 사다리 모양의 자석을 나열하여 중앙에 자속밀도를 증가시켜 플라즈마 밀도와 박막의 성막성도를 증가시킨 새로운 개념의 스퍼터 건이다. 본 발명에 따르면, 중앙에 사다리 모양으로 나열된 자석의 배열을 조절하여 플라즈마의 밀도를 제어할 수 있을 뿐 아니라 성막 속도도 제어할 수 있어 박막의 균일도를 조절할 수 있다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

또한, 본 발명의 설명에 있어서는 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 사다리 형태의 자석 배열을 가진 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건과 자속 밀도 분포도이다.

도 3에 나타낸 것과 같이, 본 발명에 따라 사다리 형태로 자석을 배열하게 되면 일반적인 대향 타깃 스퍼터에서는 비어 있는 중앙부가 자석으로 채워지게 되고 이로 인해 중앙부의 자속 밀도가 증가하게 된다.

이때 균일한 자속의 분포를 위해 배열된 자석 상하부에 주철계의 얇은 요크판을 붙이게 되면 고밀도의 균일한 자속이 타깃과 타깃 사이에 형성된다. 이때 DC나 RF 파워를 타깃에 인가하면 타깃의 중앙부에 높은 밀도의 플라즈마가 형성되고 높은 밀도의 플라즈마에 의해 고속의 스퍼터링이 일어난다.

특히 중앙부에 형성되는 고밀도 플라즈마에 의해 타깃이 스퍼터되기 때문에 타깃의 사용 효율이 증가하게 되고, 자속의 중앙 집중현상으로 전하를 가진 입자의 구속이 일반적인 대향 타깃 스퍼터 보다 효율적으로 일어나면서도, 고속 성막이 일어나기 때문에 현재 대향 타깃 스퍼터의 문제점으로 알려진 저속 성막 공정의 문제점을 해결할 수 있다.

도 3에 도시된 스퍼터 건은 일측 또는 양측이 개구된 요크판과 이 요크판에 동일 간격으로 배치된 다수의 자석(도 3의 구조에서는 5개)을 포함하고, 각각의 자석은 상부와 하부로 이루어지고, 상부와 하부는 일체이며 서로 다른 자기극을 갖고, 5개의 자석이 일렬로 배열된 구조이다.

즉 도 3에 도시된 스퍼터 건은 하나의 판형상인 " 1" 자 형상의 전자석 또는 영구자석으로 이루어지고, 5개의 자석이 하나의 모듈로 된다. 따라서, 성막 속도 또는 플라즈마의 밀도에 따라 자석을 증감하거나 간격을 조절할 수 있으며, 모듈로서 연결하여 사용하면 된다.

도 4는 최적화된 사다리 형태의 자석 배열을 가진 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건의 자석 배열과 타깃과 타깃 사이의 자속 밀도 분포이다.

도 3에 도시된 바와 같이 "1"자형의 사다리 형태의 자석 배열만을 사용하면, 중앙부의 자속 밀도는 증가하나 타깃 외각부의 자속 밀도가 감소하므로, 이를 보상하기 위해 타깃의 둘레에도 자석을 배열함으로써 타깃 전체 영역에 고밀도의 자속 밀도를 형성시킨다.

즉 도 4에 도시된 바와 같이 'ㅁ' 자형의 자석을 이용하면, 타깃의 중앙부뿐만 아니라 타깃의 외각부도 스퍼터가 일어나기 때문에 타깃의 이용 효율과 성막 속도를 극대화할 수 있다.

도 4에 도시된 구조도 도 3에 대해 설명한 바와 같이, 성막 속도 또는 플라즈마의 밀도에 따라 'ㅁ' 자형의 자석을 증감하거나 간격을 조절할 수 있으며, 모듈로서 연결하여 사용하면 된다.

도 5는 일반적인 대향 타깃 스퍼터를 이용한 Al 박막의 성막 속도와 본 발명에 따른 플라즈마 데미지 프리 스퍼터건의 성막 속도 비교이다.

본 발명에 따르면, 중앙에 사다리 모양으로 배열된 자석으로 인한 중앙부 플라즈마 밀도 증가가 Al의 성막 속도를 극대화시키는 것을 알 수 있다. 성막 균일도 를 확보하기 위해서는 최적화된 사다리 모양의 자석 배열이 중요한데 사다리 모양의 자석과 자석간 거리를 가까이 할수록 (더 많은 자석이 사용될수록), 자속 밀도가 증가하여 성막 속도를 증대시킬 수 있고, 성막의 균일도도 조절이 가능한 스퍼터 건이다.

또한 기판이 대형화되더라도 사다리 모양의 자석 배열을 증가시키면 되기 때문에 대형 유기 전계 발광 표시 장치의 제조에 적용이 가능하다.

다음에 도 4 또는 도 5에 도시된 스퍼터 건을 적용한 플라즈마 처리장치에 대해 도 6에 따라 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 스퍼터 건이 장착된 플라즈마 처리장치의 구성도이다.

도 6에 있어서, 플라즈마 처리장치는 반응가스로 충진된 진공 챔버(100), 진공 챔버(100)에서 기판(101)을 지지하는 기판 지지대(102), 기판에 대향하여 마련되고, 일측 또는 양측이 개구된 요크판과 요크판에 동일 간격으로 배치된 다수의 자석을 구비한 한 쌍의 스퍼터 건(104), 한 쌍의 요크판의 각각에 장착되는 타깃(105), 한 쌍의 스퍼터 건(104)을 지지하는 건 지지대(103)와 타깃에 전원을 공급하는 전원부(도시 생략)를 구비하여 이루어진다.

도 6에 도시된 한 쌍의 스퍼터 건(104)은 각각 도 3 또는 도 4에 도시된 구조로 이루어지고, 한 쌍의 스퍼터 건(104)은 서로 마주 보는 형태로 배치되며, 타깃(105)은 한 쌍의 스퍼터 건(104)의 서로 마주 보는 면에 각각 장착된다.

또한 도 6에 도시된 플라즈마 처리장치에서 기판 지지대(102)상에 장착된 기 판(101)은 화살표(110)로 표시한 바와 같이, 통상의 기판 지지대(102)용 이동 수단에 의해 한 쌍의 스퍼터 건(104)에 대해 이동할 수 있고, 일반적인 대향 타깃 스퍼터 건 보다 2~5배 이상의 성막 속도를 구현할 수 있는 한 쌍의 스퍼터 건(104)을 사용하므로, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 대면적 유기 전계 발광 표시 장치용 기판인 경우에도 용이하게 적용할 수 있다.

또한 대면적 유기 전계 발광 표시 장치용 기판이 고정되어 있는 경우라도 건 지지대(103)에 장착된 한 쌍의 스퍼터 건(104)을 화살표(120)로 표시한 바와 같이, 통상의 이동 수단에 의해 이동시키므로, 대면적 유기 전계 발광 표시 장치용 기판인 경우에도 용이하게 적용할 수 있다.

다음에 도 6에 도시된 플라즈마 처리장치를 이용하는 성막 방법에 대해 설명한다.

먼저 기판 지지대(102)상에 기판(101)을 장착한다.

이와 함께 장착되는 기판(10)의 크기에 따라 도 3 또는 도 4에 도시된 한 쌍의 스퍼터 건(104)에 마련된 자석의 수와 간격을 조정한다.

즉 기판(10)의 크기 또는 필요한 플라즈마의 밀도에 따라 자석의 수를 증감하거나 자석의 배치 간격을 조정한다. 또한 기판(101) 또는 스퍼터 건(104)의 이동에 대해서도 결정한다.

그 후 통상의 성막 박막과 같이, 타깃(104)에 전원을 인가하여 타깃(104)과 한 쌍의 스퍼터 건(104)에 의해 타깃(104)의 중앙부에서 플라즈마를 형성하는 것에 의해 예를 들어 유기 전계 발광 소자의 금속 전극을 제작한다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고속 성막이 가능한 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 건 및 이를 구비한 스퍼터 장치와 이를 이용한 플라즈마 처리장치 및 성막 방법에 의하면, 유기 전계 발광 표시장 치의 금속 전극 성막 공정에 도입할 경우, 고속 성막을 가능케 하여 성막 공정 시간을 단축시킬 수 있고, 일반적인 대향 타깃 스퍼터 건 보다 2~5배 이상의 성막 속도를 구현할 수 있기 때문에 플라즈마 데미지가 없는 상태에서도 고속의 금속 전극 성막이 가능하다는 효과가 얻어진다.

또 본 발명에 의하면, 높은 에너지의 하전된 입자를 더욱 효과적으로 구속할 수 있다. 하전된 입자의 구속 효과는 자속 밀도가 증가할수록 효율적으로 일어나게 되는데, 도 1과 도 3 및 도 4를 비교하면 알 수 있듯이 사다리 형태의 자석 배열은 중앙부의 자속 밀도를 증가시키고 중앙부에 집중된 자속 밀도 분포를 유도하기 때문에 타깃과 타깃 사이에 높은 에너지를 가진 하전된 입자를 효과적으로 구속시킬 수 있다. 이로 인해 플라즈마 데미지 프리 스퍼터 공정을 높은 DC/RF 파워에서도 구현할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 타깃 이용 효율을 극대화시킬 수 있다. 현재까지 일반적인 스퍼터 건의 사용 효율은 30% 이내로 알려져 있는데 본 발명에 의한 사다리 형태의 자석 배열을 가진 스퍼터건은 중앙부에 밀집된 플라즈마 밀도에 의해 70%이상의 타깃 사용 효율을 구현할 수 있다. 타깃과 타깃 사이에 형성되는 플라즈마 영역이 타깃의 전체에 걸쳐 발생하기 때문에 타깃의 전 영역에서 스퍼터가 일어나게 되고 이로 인해 타깃 이용효율이 극대화 되게 된다.

또 본 발명에 의한 사다리 형태의 자석 배열을 가진 스퍼터 건을 장착한 스퍼터를 사용하여 양질의 금속 전극을 유기물 상에 증착시킬 경우 우수한 전기적, 광학적 특성을 가진 유기 전계 발광 표시 장치를 실현시킬 수 있다. 일반적으로 스퍼터로 형성된 금속 박막은 열증발기로 형성된 금속 박막에 비해 높은 밀도를 갖기 때문에 유기물/금속 계면이 치밀하여 우수한 전기적, 광학적 특성의 유기 전계 발광 표시 장치를 구현할 수 있게 한다.

또한 본 발명에 의한 사다리 형태의 자석 배열을 가진 스퍼터 건을 사용하면, 대형의 유기 전계 발광 표시 장치 제작 공정에 적용이 가능하다. 현재 사용되는 포인트 소스타입의 Al 열증발 공법은 대면적의 유기 전계 발광 표시 장치의 제작에 적용이 어려우나, 사다리 형태의 자석 배열을 가진 스퍼터 건은 사다리 형태의 자석 배열을 증가시키면 간단히 대형 스퍼터 장치를 제작할 수 있기 때문에 대면적 고속 성막 장치로 적용이 가능하다.

또한 본 발명에 의한 스퍼터 건을 상하 좌우로 이동시키거나 기판을 상하 좌우로 이동시켜도 대면적의 유기전계 발광 표시 장치의 제작이 가능하다.

또한 본 발명에 의한 스퍼터 건을 스퍼터 시스템 내부에 다수로 장착 시키게 되면 대면적의 초고속 성막이 가능해 진다는 효과가 얻어진다

Claims

일측 또는 양측이 개구된 요크판과

상기 요크판에 동일 간격으로 배치된 다수의 자석을 포함하고,

상기 다수의 자석의 각각은 상부와 하부로 이루어지고,

상기 상부와 하부는 일체이며, 서로 다른 자기극을 갖고,

상기 다수의 자석은 일렬로 배열된 것을 특징으로 하는 스퍼터 건.
제1항에 있어서,

상기 각각의 자석은 "1" 자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터 건.
제1항에 있어서,

상기 각각의 자석은 "ㅁ" 자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터 건.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 다수의 자석은 성막 속도에 따라 증감되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 건.
제4항에 있어서,

상기 스퍼터 건은 모듈로 이루어지고, 상기 모듈은 연결하여 사용되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 건.
제5항에 있어서,

상기 모듈은 이동가능한 것을 특징으로 하는 스퍼터 건.
제6항에 있어서,

상기 자석은 전자석 또는 영구자석인 것을 특징으로 하는 스퍼터 건.
일측 또는 양측이 개구된 요크판과 상기 요크판에 동일 간격으로 배치된 다수의 자석을 구비한 한 쌍의 스퍼터 건,

상기 한 쌍의 요크판의 각각에 장착되는 타깃과

상기 타깃에 전원을 공급하는 전원부를 포함하며,

상기 다수의 자석의 각각은 상부와 하부로 이루어지고,

상기 상부와 하부는 일체로 이루어지고, 서로 다른 자기극을 갖고,

상기 다수의 자석은 일렬로 배열된 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제8항에 있어서,

상기 한 쌍의 스퍼터 건은 서로 마주 보는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제9항에 있어서,

상기 타깃은 상기 한 쌍의 스퍼터 건의 서로 마주 보는 면에 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제10항에 있어서,

상기 각각의 자석은 "1" 자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제10항에 있어서,

상기 각각의 자석은 "ㅁ" 자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제11항 또는 제12항에 있어서,

상기 다수의 자석은 성막 속도에 따라 증감되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제13항에 있어서,

상기 한 쌍의 스퍼터 건의 각각은 모듈로 이루어지고, 상기 모듈은 연결하여 사용되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
제14항에 있어서,

상기 스퍼터 건은 이동가능한 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
진공 챔버,

상기 진공 챔버에서 기판을 지지하는 기판 지지대,

상기 기판에 대향하여 마련되고, 일측 또는 양측이 개구된 요크판과 상기 요크판에 동일 간격으로 배치된 다수의 자석을 구비한 한 쌍의 스퍼터 건,

상기 한 쌍의 요크판의 각각에 장착되는 타깃,

상기 한 쌍의 스퍼터 건을 지지하는 건 지지대와

상기 타깃에 전원을 공급하는 전원부를 포함하며,

상기 다수의 자석의 각각은 상부와 하부로 이루어지고,

상기 상부와 하부는 일체로 이루어지고, 서로 다른 자기극을 갖고,

상기 다수의 자석은 일렬로 배열된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
제16항에 있어서,

상기 한 쌍의 스퍼터 건은 서로 마주 보는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제17항에 있어서,

상기 타깃은 상기 한 쌍의 스퍼터 건의 서로 마주 보는 면에 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제18항에 있어서,

상기 각각의 자석은 "1" 자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제18항에 있어서,

상기 각각의 자석은 "ㅁ" 자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제19항 또는 제20항에 있어서,

상기 다수의 자석은 성막 속도에 따라 증감되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제21항에 있어서,

상기 한 쌍의 스퍼터 건의 각각은 모듈로 이루어지고, 상기 모듈은 연결하여 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제22항에 있어서,

상기 스퍼터 건은 이동가능한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제23항에 있어서,

상기 스퍼터 건은 유기 전계 발광 소자의 금속 전극 제작용인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제24항에 있어서,

상기 유기 전계 발광 소자는 대면적 유기 전계 발광 표시 장치의 소자인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
진공 챔버, 상기 진공 챔버에서 기판을 지지하는 기판 지지대, 상기 기판에 대향하여 마련되고, 일측 또는 양측이 개구된 요크판과 상기 요크판에 동일 간격으로 배치된 다수의 자석을 구비한 한 쌍의 스퍼터 건, 상기 한 쌍의 요크판의 각각에 장착되는 타깃, 상기 한 쌍의 스퍼터 건을 지지하는 건 지지대와 상기 타깃에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 플라즈마 처리장치를 이용하는 성막 방법으로서,

상기 기판 지지대상에 기판을 장착하는 단계,

상기 기판의 크기에 따라 상기 한 쌍의 스퍼터 건에 마련된 자석의 수와 간격을 조정하는 단계,

상기 타깃에 전원을 인가하는 단계 및

상기 타깃과 상기 한 쌍의 스퍼터 건에 의해 상기 타깃의 중앙부에서 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하고,

상기 다수의 자석의 각각은 상부와 하부로 이루어지고,

상기 상부와 하부는 일체로 이루어지고, 서로 다른 자기극을 갖고,

상기 다수의 자석은 일렬로 배열된 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제26항에 있어서,

상기 기판은 대면적 유기 전계 발광 표시 장치용 기판인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제27항에 있어서,

상기 기판 또는 상기 스퍼터 건은 이동가능한 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제27항에 있어서,

상기 한 쌍의 스퍼터 건은 서로 마주 보는 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제29항에 있어서,

상기 타깃은 상기 한 쌍의 스퍼터 건의 서로 마주 보는 면에 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제30항에 있어서,

상기 각각의 자석은 "1" 자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제30항에 있어서,

상기 각각의 자석은 "ㅁ" 자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제31항 또는 제32항에 있어서,

상기 다수의 자석은 성막 속도에 따라 증감되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
제33항에 있어서,

상기 한 쌍의 스퍼터 건의 각각은 모듈로 이루어지고, 상기 모듈은 연결하여 사용되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.