KR20080105854A

KR20080105854A - 전자빔 증착 장비

Info

Publication number: KR20080105854A
Application number: KR1020070053964A
Authority: KR
Inventors: 최용섭; 이강일; 김진필
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2008-12-04

Abstract

챔버, 챔버 내부에서 기판이 놓이는 거치대, 챔버 내에 전자빔을 발생 투사시키는 전자총, 전자빔에 닿아 증착되는 물질이 놓이는 허스, 챔버의 진공 배기를 담당하는 배기 배관을 구비하여 이루어지는 전자빔 증착 장비에 있어서, 챔버 내로 플라즈마화된 기체를 투입시킬 수 있도록 기체 투입 배관의 적어도 일부 구간에 플라즈마 발생 장치를 설치하는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착 장비가 개시된다. 이때, 플라즈마 발생 장치와 챔버 사이에는 플라즈마 발생 장치 부분에서 기체의 압력을 챔버와 차별화하여 플라즈마 형성에 적합하도록 조절 밸브를 설치할 수 있다.

Description

전자빔 증착 장비{Equipment for vapor deposition using electron beam}

도1 및 도2는 종래의 전자빔 증착 장비를 개략적으로 나타내는 측단면도,

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자빔 증착 장비를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10: 챔버 20: 전자총

30: 허스 40:기판

50: 히터 60: 진공 라인

70,170: 기체 투입 배관 173: 플라즈마 발생 장치

본 발명은 증착 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 빔 증착 장비에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 판넬 제조 설비 중 산화마그네슘(MgO) 공급 장치 등과 같이 기판에 막을 형성하면서 증착 방법을 사용하는 경우가 많이 있다. 막의 형성 방법으로는 후막을 형성하는 대표적인 기법인 인쇄법과 박막을 형성하는 기법인 증착법이 있다. 증착법에는 화학기상증착(CVD:Chemical vapor deposition)과 물리적기상증착(PVD:Physical vapor deposition)으로 스퍼터링 방법이 많이 사용되고, 진공중에서 가열원에 금속편을 공급하여 순간적으로 기화하는 금속을 상부에 설치한 기판면에 고착시키는 열증착 방법도 사용될 수 있다.

열증착법의 일종으로 타겟을 형성하고, 타겟의 일정 부위에 전자 빔이나 플라즈마 빔을 쏘아 그 착점에서 빔을 이루는 입자와 타겟이 충돌하면서 발생시키는 열에너지를 이용하는 증착 방법이 사용될 수 있다.

도1 및 도2는 각각 종래의, 전자 빔을 증착 에너지원으로 사용하는 증착 장비를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.

통상의 고진공 전자빔 증착 장비를 살펴보면, 도 1과 같은 형태로 전자총(20)에서 나온 전자빔이 챔버(10) 내 허스(hearth:30) 위의 타겟(target) 물질을 증발시켜 기판(40) 위에 박막을 형성하게 된다. 이때 형성되는 박막의 특성을 제어하기 위해 챔버(10) 내에 기판(40)이 놓이는 위치에는 공정 온도를 변화시켜 제어하기 위한 히터(heater:50)가 설치될 수 있다. 전자빔을 박막 형성을 위한 에너지원으로 사용하는 증착 시스템에서는 기판(40) 위에서, 전자빔에 의해 기화된 물질이 박막을 형성할 때 얻을 수 있는 에너지로 가열용 히터(50)에 의해 가열된 기판으로부터 얻는 에너지만 존재하게 된다.

한편, 플라즈마를 이용하는 이온 플레이팅이나 스퍼터링(sputtering)의 경우에는 기화된 입자들이 챔버 공간 내에서 기판에 이르는 경로 상에서 플라즈마 층을 통과하면서 플라즈마로부터 에너지를 얻을 수 있다. 이런 플라즈마 에너지를 얻는 경우, 기화된 물질은 보다 좋은 특성의 박막을 형성할 수 있다.

따라서, 종래의 기술 가운데 전자빔 증착 공정에 이온 플레이팅의 장점을 결합시키기 위하여 도2에 도시된 것과 같이 챔버(10) 내로 기체 투입 배관(70)을 통해 플라즈마 형성용 기체를 흘려주면서 별도의 플라즈마 발생용 고주파 형성 코일(RF Coil:80)을 전자빔 증착 챔버 내에 장치한 경우가 있었다. 그러나, 이런 방법은 일반적으로 전자빔을 이용하는 증착 공정이 고진공에서 이뤄지기 때문에 사용하기 어렵다. 즉, 전자빔 증착 공정에 적합한, 가령 0.1 내지 1mTorr 정도의 기압 조건에서는 플라즈마를 생성시키기가 어렵고, 플라즈마를 발생시키기 위해서는 진공 챔버 내의 압력을 전자의 평균 이동 경로(mean free path)가 챔버 크기보다 충분히 작게 되는 정도까지 올려 주어야 한다. 그리고, 전자빔 증착 공정에서 챔버의 압력을 높여 주게 되면, 증발되는 물질이 주변의 플라즈마 입자, 기체들과 빈번히 충돌하여 증착 효율이 떨어지게 된다.

본 발명은 상술한 종래의 전자빔 방식의 증착 장비에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 증착이 이루어지는 챔버 내부의 기압은 증착을 방해할 정도로 높이지 않으면서도 이온 플레이팅과 같이 챔버 내 플라즈마 형성의 효과는 누릴 수 있는 구성을 가지는 전자빔 증착 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자빔 증착 장비는,

종래의 증착 챔버 내로 기체를 투입시키는 기체 공급 시스템 적어도 일부 구간에 플라즈마 발생 장치를 설치하여 플라즈마 발생 구간을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 장비에서는 기체 공급 시스템에서 증착 챔버로 통하는 부분에 적정한 압력을 유지시키기 위한 조절 밸브를 설치할 수 있다.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 실시예에서는 통상의 전자빔 증착 장비와 같이 전자빔을 발생시켜 투사하는 전자총(20), 증착 물질로 형성되는 타겟(31) 및 타겟(31)이 놓이는 허스(30)가 설치된다. 타겟으로부터의 증착 경로를 방해하지 않도록 전자총(20) 혹은 전자빔 인입구는 공정 챔버(10)에서 타겟 허스(30)가 설치되는 쪽에 설치되고, 전자빔의 방향 전환을 위해서는 도시되지 않지만 자계 형성 장치가 사용될 수 있다.

챔버(10) 내에서 타겟면과 대향되는 면에는 기판(40)이 설치되고, 기판(40)을 파지하는 척 등 기판 거치대 형태의 히터(50)가 설치된다. 히터에는 발열을 위한 히터 코일(51)이 설치될 수 있다. 히터(50) 후면에는 챔버(10) 내의 잔여 가스를 배출하는 진공 라인(60)이 설치된다.

챔버(10) 측벽의 일부에는 챔버 내로 기체를 투입시키는 기체 투입 배관(170)이 연결된다. 기체 투입 배관(170)의 일부 경로에는 종래의 통상적인 전자빔 증착 장비의 경우와 다르게 플라즈마 발생 장치(173)가 설치된다. 그리고, 챔버 내에는 별도의 플라즈마 형성용 고주파 코일은 설치되지 않는다.

기체 투입 배관(170)의 일부분에는 챔버(10)로 투입되는 기체량 조절을 위한 유량 조절 장치(MFC:Mass Flow Controller:171)가 설치된다.

도 3의 실시예에 따르면, 증착되기 위한 기화 물질에 플라즈마 에너지를 공급하기 위해 챔버 내부에 기체를 공급하는 점이나, MFC(171)에 의해서 일정량의 기체를 챔버로 공급하는 방식은 종래의 경우와 유사하게 이루어진다. 그러나, 종래에는 일단 기체를 투입하여 챔버(10) 내에서 고주파 코일 등을 이용하여 플라즈마를 형성한 것에 비해 본 실시예에서는 기체 공급 배관(170) 일부에 플라즈마 발생 장치(173)를 설치하여 기체가 이 장치가 설치된 플라즈마 발생부를 통과하면서 에너지를 얻어 활성화 되게 된다.

기체 활성화를 위해 가령, 유전체 플라즈마 발생부에 플라즈마 발생용 코일을 장착하고 고주파 전원을 인가하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 마이크로 웨이브 오븐의 고주파 발생기와 유사한 형태의 팁이 배관 내측 일부에 설치되어 배관을 흐르는 기체가 플라즈마화 되는 것도 생각할 수 있다.

이 때 플라즈마 발생부 내부의 압력을 전자빔 증착 공정이 이루어지는 공정 챔버의 기압보다 높아 플라즈마 형성에 적합한 일정 이상의 기압으로 유지하기 위해서, 기체의 압력 혹은 유량을 제어할 수 있는 밸브(175)를 플라즈마 발생 장치(173)와 챔버(10) 사이에 장착할 수 있다.

이상의 실시예와 같은 형태로 기체 공급 장치를 구성하게 되면, 챔버의 압력과 기체유량은 동일하게 유지하면서, 기체 입자들을 활성화된 상태로 챔버에 공급할 있게 된다. 따라서 고 진공 증착 공정 중에 활성화된 반응 기체를 공급함으로써 이온 플레이팅의 효과를 보아 증착되는 막질이 균일하게 이루어질 수 있게 된다.

본 발명에 따르면, 전자빔 방식의 박막 증착 설비에 있어서 기체 투입구에 플라즈마 발생장치를 장착하여 투입되는 기체들이 플라즈마 상태를 이룰 수 있고, 증발된 증착 대상 물질이 기판에 도달하는 경로 상에서 투입된 플라즈마 물질층을 통과하면서 에너지를 얻게 하여, 박막 형성 시 높은 에너지를 가지고 기판에 적층될 수 있다. 따라서, 플라즈마를 형성하기 어려운 고 진공의 전자빔 증착 공정에서도 활성화된 기체 입자를 공급하게 됨으로써 이온 플레이팅의 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.

Claims

챔버, 챔버 내부에서 기판이 놓이는 거치대, 상기 챔버 내에 전자빔을 발생 투사시키는 전자총, 전자빔에 닿아 증착되는 물질이 놓이는 허스, 챔버의 진공 배기를 담당하는 배기 배관을 구비하여 이루어지는 전자빔 증착 장비에 있어서

상기 챔버 내로 플라즈마화된 기체를 투입시키는 기체 투입 배관이 구비되는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착 장비.
제 1 항에 있어서,

상기 기체 투입 배관은 배관 경로 상에 투입되는 기체를 플라즈마화 하기 위한 플라즈마 발생 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착 장비.
제 2 항에 있어서,

상기 플라즈마 발생 장치는 배관 일부 구간을 수용하는 고주파 코일 및 전원을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착 장비.
제 2 항에 있어서,

상기 플라즈마 발생 장치가 형성된 부분과 상기 챔버 사이에 상기 플라즈마 발생 장치가 형성된 부분의 압력을 상기 챔버의 압력보다 높게 유지할 수 있도록 조절 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착 장비.
제 2 항에 있어서,

상기 플라즈마 발생 장치는 배관 일부 구간에 단부가 노출되는 고주파 발생기인 것을 특징으로 하는 전자빔 증착 장비.
제 1 항에 있어서,

상기 거치대에는 상기 기판에 열을 전달할 수 있도록 히터가 설치되고,

상기 전자빔의 경로를 조절하기 위한 자계 형성 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자빔 증착 장비.