KR20080059835A - 스퍼터 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조공정에 사용되는 스퍼터 장치에 관한 것으로 특히, 박막 증착 공정 시 플로팅실드(floating shield)의 구조를 개선함으로써, 공정 시간 단축 및 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 스퍼터 장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 스퍼터 장치에 있어서, 타겟을 마주보는 플로팅실드의 일면에 엠보싱패턴을 형성하여, 상기 플로팅실드의 표면에 최대한 많은 박막물질을 포집할 수 있도록 상기 플로팅실드의 표면적을 최대한 넓히는 것이다.
이로 인하여, 박막증착공정을 여러 번 진행하여도 상기 플로팅실드의 표면에는 기존에 비해 얇은 두께의 박막이 증착되므로, 상기 플로팅실드의 크리닝공정을 진행하는 횟수가 줄어들게 되며 이는 공정시간 단축 및 공정의 효율성을 향상시키게 된다.
플로팅실드(floating shield), 실드(shield), 스퍼터, 액정표시장치

Description

스퍼터 장치{Sputter apparatus}
도 1은 일반적인 스퍼터 장치를 나타낸 단면도.
도 2a는 실드와 플로팅실드가 전기적으로 도통되어 단락(short)되는 모습을 나타낸 사진.
도 2b는 플로팅실드에 붙어 있는 박막물질이 이탈되는 모습을 나타낸 사진.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터 장치를 나타낸 단면도.
도 4는 도 3의 A영역을 확대 도시한 도면.
도 5는 실제 플로팅실드의 일면에 엠보싱패턴을 형성한 모습을 나타낸 사진.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
102 : 기판 120 : 서셉터
150 : 실드 160 : 플로팅실드
190 : 엠보싱패턴 A : 도 3의 확대영역
본 발명은 액정표시장치의 제조공정에 사용되는 스퍼터 장치에 관한 것으로 특히, 박막 증착 공정 시 플로팅실드의 구조를 개선함으로써, 공정 시간 단축 및 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 스퍼터 장치에 관한 것이다.
최근 본격적인 정보화 시대에 발맞추어 각종 전기적 신호에 의한 대용량의 데이터를 시각적 화상으로 표시하는 디스플레이(display) 분야 또한 급속도로 발전하였고, 이에 부응하여 경량화, 박형화, 저소비전력화 장점을 지닌 평판표시장치(flat panel display device : FPD)로서, 액정표시장치(liquid crystal display device: LCD), 플라즈마표시장치(plasma display panel device: PDP), 전계방출표시장치(field emission display device: FED), 전기발광표시장치(electro luminescence display device : ELD) 등이 소개되어 기존의 브라운관(cathode ray tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이들 일반적인 평판표시장치는 나란한 두 기판 사이로 고유의 형광 또는 편광물질층을 개재한 형태로, 제조공정의 대부분은 기판을 대상으로 진행되는데, 상기 기판 표면에 소정의 박막을 형성하는 박막증착(deposition)공정, 상기 박막의 선택된 일부를 노출시키는 포토리소그라피(photo lithography)공정, 상기 박막의 노출된 부분을 제거하기 위해 패터닝(patterning) 하는 식각(etching)공정이 수차례 반복되며, 그밖에 세정, 합착, 절단 등의 수많은 공정이 수반된다.
이중에서 박막증착공정은 기판 상부에서 라다컬(radical)의 화학반응을 유도하여 그 반응결과물인 박막입자를 낙하 및 흡착시키는 증착방식의 화학기상증착(chemical vapour deposition : CVD)과, 박막입자를 직접적으로 기판에 충돌 및 흡착시키는 물리적 증착방식의 스퍼터링(sputtering)으로 구분될 수 있다.
도 1은 일반적인 스퍼터 장치를 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 스퍼터 장치(10)는 기판(2)을 고정하며 접지(ground)된 서셉터(20)와, 기판(2)과 마주보는 타겟(30), 그리고 이 타겟(30)을 고정하며 높은 양의 DC전압이 인가되는 백킹플레이트(40)를 포함한다.
또한, 상기 기판(2)과 타겟(40) 사이를 테두리하는 사각프레임 형상의 실드(shield : 50)와, 이 실드(50) 내부를 테두리하며 기판(2) 가장자리를 가리는 플로팅실드(floating shield : 60)를 포함한다.
이때 통상 서셉터(20)는 일 가장자리를 기준으로 회전이 가능한데, 이를 위해 서셉터(20) 일 가장자리와 평행하게 배열된 상태로 모터(미도시) 등의 구동수단을 통해 길이방향을 중심축으로 회전하는 샤프트(80)와, 상기 샤프트(80)와 서셉터(20) 일 가장자리를 연결하는 구동핀(70) 등의 연결부재를 포함한다.
한편, 상기 타겟(30)으로부터 분리되어 기판(2) 상에 증착되는 박막물질은 상기 기판(2)뿐만 아니라, 상기 기판(2)의 가장자리를 가리는 실드(50)와 플로팅실드(60)의 일면에도 박막으로 증착된다.
이러한 실드(50)와 플로팅실드(60) 상에 증착된 박막물질은 여러 번 증착공정을 진행함으로써 여러 겹으로 증착되는데, 상기 박막물질이 증착되는 실드(50)의 표면은 엠보싱패턴(도 2a의 90)이 형성되어 있어 상기 박막물질이 넓은 면적에 걸쳐 증착되나, 상기 플로팅실드(60)에 증착되는 박막물질은 시간이 지나게 되면서 접착력(adhesion) 약화로 인한 벗겨짐(peeling) 현상이 발생되게 된다.
상기 박막물질은 일반적으로 금속물질로 구성되므로, 이러한 박막물질의 벗겨짐은 도 2a에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 방전 시 서셉터(20)와 함께 접지되어 양극(anode) 역할을 하는 실드(50)와 상기 플로팅실드(60) 사이에서 이들을 접촉시키게 되고. 이에 따라 상기 실드(50)와 플로팅실드(60)가 전기적으로 도통되어 단락(short)되는 문제점을 가져오게 된다.
또한, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 플로팅실드(60)에 붙어 있는 박막물질이 작은 파편과 같은 형태로 이탈되게 되는데, 이와 같이 이탈된 박막물질의 파편은 상기 접지되어 있는 타겟(30) 상으로 떨어져 과전류를 일으켜 방전(arcing)을 유발시키게 된다.
따라서, 일정 주기마다 상기 플로팅실드(60)의 크리닝(cleaning)공정을 자주 진행해야 하므로, 공정시간이 길어지게 되며 공정의 효율성이 저하되는 문제점을 갖게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플로팅실드의 크리닝공정 횟수를 줄이고자 하는 것을 제 1 목적으로한다.
이로 인하여, 공정시간 단축 및 공정의 효율성 향상하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판을 고정하며 접지(ground)된 서셉터와; 상기 기판에 증착되는 박막물질인 타겟을 고정하는 백킹플레이트와; 상기 타겟과 서셉터의 일부를 가려주며, 상기 서셉터와 함께 접지되어 양극(anode)성질을 갖는 실드와; 상기 실드와 일정간격을 두고 연결되며, 기판의 가장자리를 가려주는 플로팅실드를 포함하며, 상기 플로팅실드의 일면에는 엠보싱패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치를 제공한다.
상기 실드는 사각프레임 형상이며, 상기 실드의 일면에는 엠보싱패턴이 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 플로팅실드는 상기 실드 내부를 테두리하는 사각프레임 형상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 엠보싱패턴은 상기 타겟을 마주보는 일면에 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 엠보싱패턴은 측면이 일정기울기를 갖는 사다리꼴 형태인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 엠보싱패턴은 상기 플로팅실드 제작과정에서 함께 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 엠보싱패턴은 상기 플로팅실드 상에 단조(鍛造)를 통해 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 진공환경이 조성될 수 있고, 상기 서셉터와, 백킹플레이트 그리고 기판과, 실드, 플로팅실드를 내부에 구비하는 챔버를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 서셉터의 회전을 위해 샤프트와 구동핀을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터 장치를 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이, 스퍼터 장치(110)는 진공챔버(미도시) 내에 기판(102)을 고정하며 접지(ground)된 서셉터(120)와, 기판(102)과 마주보며 음극(cathode)역할을 하는 타겟(130), 그리고 이 타겟(130)을 고정하며 높은 양의 DC전압이 인가되는 백킹플레이트(140)를 포함한다.
또한, 상기 기판(102)과 타겟(130) 사이를 테두리하는 사각프레임 형상의 실드(150)와, 이 실드(150) 내부를 테두리하며 기판(102) 가장자리를 가리는 플로팅실드(160)를 포함한다.
상기 실드(150)는 상기 타겟(130) 및 서셉터(120)의 일부를 가려주며 알루미늄(Al)과 같은 전기 전도성이 있는 재질로 이루어져 플라즈마 방전 시 상기 서셉터(120)와 함께 접지되어 양극(anode) 역할을 한다. 또한 상기 실드(150)는 아르곤(Ar) 가스에 의해 분해되어 기판(102) 상에 증착되는 타겟(130)의 박막물질이 챔버(미도시)의 내벽에 증착되는 현상을 방지하는 역할도 하게 된다.
그리고, 상기 플로팅실드(160)는 상기 실드(150)와 일정간격을 두고 연결되어 기판(102)의 가장자리 부분에 박막물질이 증착되지 않도록 하며, 상기 실드(150)와 전기적으로 절연되도록 구성된다.
이때 통상 서셉터(120)는 일 가장자리를 기준으로 회전이 가능한데, 이를 위해 서셉터(120) 일 가장자리와 평행하게 배열된 상태로 모터(미도시) 등의 구동수단을 통해 길이방향을 중심축으로 회전하는 샤프트(180)와, 상기 샤프트(180)와 서셉터(120) 일 가장자리를 연결하는 구동핀(170) 등의 연결부재를 포함한다.
이를 통해 기판(102)의 로딩 및 언로딩 시, 상기 서셉터(120)가 백킹플레이트(140)로부터 펼쳐져 수평을 유지함으로써 그 상면으로 기판(102)이 용이하게 안착 또는 반출되도록 하고, 공정진행 중에는 다시 접혀 타겟(130)과 기판(102)이 서로 마주보도록 한다.
전술한 스퍼터 장치(110)를 통해 기판(102) 표면에 박막물질을 증착하는 과정을 간단히 살펴보면, 상기 서셉터(120)는 일 가장자리를 중심으로 회전하여 기판(102)이 로딩될 수 있고, 다시 접혀 기판(102)과 타겟(130)이 마주보도록 한다. 이때, 타겟(130)의 재질은 상기 기판(102) 상에 증착하고자 하는 금속으로 구성한다.
따라서, 상기 타겟(130)과 백킹플레이트(140)에 고압의 DC전압을 인가하는 동시에, 상기 기판(102)과 타겟(130) 사이를 진공환경으로 조성한 후 아르곤(Ar)과 같은 불활성기체를 주입한 후 방전을 시켜 플라즈마 상태로 여기시킨다.
상기 이온화된 아르곤기체(Ar+)가 상기 타겟(130)에 충돌하는데 이때, 아르곤기체(Ar+)의 운동에너지가 타겟(130) 표면에 존재하는 원자들에 전달되는데, 이 에너지가 타겟(130)을 구성하는 원자들의 결합에너지보다 크면 타겟원자들인 타겟물질을 타겟(130)으로부터 튀어나오게 하는 스퍼터링 현상이 일어난다.
따라서, 상기 타겟(130)으로부터 분리된 타겟물질은 접지되어 양극(anode)성질을 갖는 상기 기판(102) 상에 빠르게 증착하여 박막을 형성함으로써 박막증착공정이 완료된다.
이때, 상기 타겟(130)을 마주보는 플로팅실드(160)의 일면에 엠보싱패턴(190)을 더욱 구성하는 것을 특징으로 한다. 이에 대해서는 도 4를 참조하여 좀더 자세히 설명하도록 하겠다.
도 4는 도 3의 A영역을 확대 도시한 도면으로써, 도시한 바와 같이 상기 플로팅실드(160)는 비교적 넓은 면적을 갖도록 구성하며, 이의 일면에는 엠보싱패턴(190)을 구성하는데 상기 엠보싱패턴(190)은 일정기울기를 갖는 돌출된 사다리꼴형태로, 상기 플로팅실드(160)의 표면에 최대한 많은 박막물질이 포집될 수 있도록, 상기 플로팅실드(160)의 표면적을 최대한 넓히기 위함이다.
이로 인하여, 상기 플로팅실드(160) 상에 증착되는 박막물질은 넓은 면적에 걸쳐 최대한 얇게 증착됨으로써, 박막증착공정을 여러 번 진행하여도 기존에 비해 얇은 두께로 박막이 증착되는 것이다.
이렇듯, 넓은 면적에 걸쳐 얇은 두께로 박막물질이 증착되면, 상기 박막물질과 상기 플로팅실드(160) 사이의 접착력(adhesion)도 오랜 시간이 지난 후에야 약해지게 되므로, 기존에 비해 상기 플로팅실드(160)의 크리닝(cleaning)공정을 진행하는 횟수가 줄어들게 된다. 이는 공정시간의 단축 및 공정의 효율성 향상을 가져오게 된다.
도 5는 실제 플로팅실드 상에 엠보싱패턴을 형성한 모습을 나타낸 사진으로, 상기 엠보싱패턴(190)은 처음 플로팅실드(160)를 제작하는 과정에서 함께 형성하거나, 플로팅실드(160) 상에 엠보싱패턴(190)의 원판패턴이 형성된 압착기(미도시) 등으로 단조(鍛造)하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 엠보싱패턴(190)의 구체적인 형상은 목적하는 바에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 타겟을 마주보는 플로팅실드의 일면에 엠보싱패턴을 형성하여, 박막이 증착될 수 있는 표면적이 넓어졌기 때문에, 박막증착공정을 여러 번 진행하여도 박막이 이탈될 정도의 두께로 증착되기 까지는 시간이 오래 걸리기 때문에, 기존에 비해 상기 플로팅실드의 크리닝공정을 진행하는 횟수가 줄어들게 되는 효과가 있다.
이로 인하여, 공정시간의 단축 및 공정의 효율성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 기판을 고정하며 접지(ground)된 서셉터와;
    상기 기판에 증착되는 박막물질인 타겟을 고정하는 백킹플레이트와;
    상기 타겟과 서셉터의 일부를 가려주며, 상기 서셉터와 함께 접지되어 양극(anode)성질을 갖는 실드와;
    상기 실드와 일정간격을 두고 연결되며, 기판의 가장자리를 가려주는 플로팅실드
    를 포함하며, 상기 플로팅실드의 일면에는 엠보싱패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실드는 사각프레임 형상이며, 상기 실드의 일면에는 엠보싱패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플로팅실드는 상기 실드 내부를 테두리하는 사각프레임 형상인 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 엠보싱패턴은 상기 타겟을 마주보는 일면에 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 엠보싱패턴은 측면이 일정기울기를 갖는 사다리꼴 형태인 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 엠보싱패턴은 상기 플로팅실드 제작과정에서 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 엠보싱패턴은 상기 플로팅실드 상에 단조(鍛造)를 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    진공환경이 조성될 수 있고, 상기 서셉터와, 백킹플레이트 그리고 기판과, 실드, 플로팅실드를 내부에 구비하는 챔버를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 서셉터의 회전을 위해 샤프트와 구동핀을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101298837B1 (ko) * 2010-06-25 2013-08-23 주식회사 유아이디 터치 패널용 ｉｔｏ 코팅 유리 제조 방법 및 이에 사용되는 스퍼터링 장치
US11637001B2 (en) 2020-05-28 2023-04-25 Samsung Display Co., Ltd. Deposition apparatus and deposition method using the same

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