KR20110122456A

KR20110122456A - 액정표시장치의 제조장치 및 제조방법

Info

Publication number: KR20110122456A
Application number: KR1020100041991A
Authority: KR
Inventors: 남경진; 류원상
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2011-11-10

Abstract

본 발명은 스퍼터링 장치의 효율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 제조장치가 개시된다.
개시된 본 발명의 액정표시장치의 제조장치는 자장을 발생하는 제1 마그네트와, 제1 마그네트의 하부에 배치되어 스퍼터링 되는 타겟과, 타겟과 대향되는 기판을 지지하는 서셉터 및 제1 마그네트와 대면되도록 배치되어 제1 마그네트의 양측 가장자리에 구비된 제1 전극과 상반된 제2 전극이 양측 가장자리에 구비된 제2 마그네트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치의 제조장치 및 제조방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정표시장치의 제조장치에 관한 것으로, 특히 스퍼터링 장치의 효율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

반도체 소자용 웨이퍼나 LCD(liquid crystal display device) 및 PDP(plasma display panel)과 같은 디스플레이용 패널 즉, 처리될 기판은 성막공정 및 에칭공정과 같은 다수의 처리공정을 반복적으로 수행하여 제조된다. 각 처리 공정은 대응되는 처리 장치에 의해 수행된다. 이 중에서, 박막을 형성하기 위해 사용된 스퍼터링(Sputtering) 장치는 반도체 소자나 디스플레이용 패널을 제조하기 위해서 빠뜨릴 수 없는 필수적인 장치이다.

통상 스퍼터링 장치는 플라즈마에 의해 이온을 가속시켜 이온을 타켓에 충돌시켜 기판에 타겟 물질을 성막하는 장치이다. 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 공정은 고온에서 진행되는 화학증착장치에 비해 기판을 약 400℃ 이하의 저온으로 유지하면서 박막을 형성할 수 있는 장점이 있다. 이러한 스퍼터링 장치는 비교적 간단한 구조로 짧은 시간에 증착막을 형성할 수 있는 장점으로 반도체 소자 및 액정표시장치에 널리 사용되고 있다.

스퍼터링 장치는 타겟부와 기판부를 각각 전원의 음극단과 양극단에 연결하고, 고주파를 발생시키면서 직류전원을 인가하면 전기장의 작용으로 타겟에서 전자가 발생하고 이 전자들은 양극단으로 가속된다. 이때, 가속 전자들이 챔버에 공급된 불활성 가스와 충돌하여 가스가 이온화된다. 불활성 가스의 양이온은 전기장의 작용으로 음극단에 연결된 타겟과 충돌하여 타겟 표면에서 타겟 원자들이 이탈되는 스퍼터링 현상이 발생된다. 한편, 타겟에서 방출되어 양극단으로 가속되는 전자는 중성원자와 충돌하여 여기되고, 이때 플라즈마가 발생한다. 상기 플라즈마는 외부의 전위가 유지되고 전자가 계속 발생할 경유 유지된다.

도 1은 일반적인 스퍼터링 장치의 챔버 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 스퍼터링 장치의 챔버 내부에는 기판부(SP)와 타겟부(TP)로 이루어진다.

기판부(SP)는 스퍼터링 공정에 의해 증착물질이 증착되는 기판(8)과, 기판(8)을 지지하는 서셉터(10)로 이루어진다.

타겟부(TP)는 마그네트(18), 배킹 플레이트(14) 및 타겟(12)으로 이루어진다.

마그네트(18)는 플라즈마에서 발생하는 전자가 스퍼터링 장치의 다른 부분으로 이탈하는 것을 방지하기 위해 자기장을 인가하게 된다.

도면에는 상세히 도시하지 않았지만, 마그네트(18)는 양끝단에 제1 전극이 구비되고, 상기 마그네트(18)의 중앙에 상기 제1 전극과 상반된 극성의 제2 전극이 형성되어 타겟(12)과 평행한 방향으로 자기장을 형성하여 타겟(12)의 주변으로 플라즈마를 유지하여 이온화율을 증가시킨다.

그러나, 일반적인 스퍼터링 장치는 마그네트(18)의 양측 가장자리에 위치한 제1 전극의 수직한 방향으로 자기장이 형성되는 영역에 있어서, 불활성 기체의 이온들이 자기장으로부터 외측으로 벗어나 이와 대응되는 타겟(12)의 가장자리에서 스퍼터링 현상이 저하된다.

즉, 일반적인 스퍼터링 장치는 타겟(12)의 가장자리 영역과 그 외의 영역 간의 스퍼터링의 편차가 발생하여 타겟(12)의 편 마모에 의한 타겟(12)의 효율 저하를 야기하는 문제가 있었다.

결국, 타겟(12)의 효율 저하는 액정표시장치의 제조 비용을 상승시키는 문제가 있었다.

본 발명은 스퍼터링 장치의 효율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 제조장치 및 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조장치는,

자장을 발생하는 제1 마그네트; 상기 제1 마그네트의 하부에 배치되어 스퍼터링 되는 타겟; 상기 타겟과 대향되는 기판을 지지하는 서셉터; 및 상기 제1 마그네트와 대면되도록 배치되어 상기 제1 마그네트의 양측 가장자리에 구비된 제1 전극과 상반된 제2 전극이 양측 가장자리에 구비된 제2 마그네트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은,

타겟이 고정된 백킹 플레이트로 전류가 인가되는 단계; 상기 타겟 상에 배치된 제1 마그네트에 의해 상기 타겟의 수평방향으로 자기장이 형성되는 단계; 기판의 하부에 배치된 제2 마그네트와 상기 제1 마그네트에 의해 상기 타겟의 가장자리 영역에서 상하 자기장이 형성되는 단계; 및 상기 제1 및 제2 마그네트에 의해 챔버내부에 플라즈마 현상이 발생되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 제조장치는 타겟 상에 배치된 제1 마그네트의 양측 가장자리에 구비된 제1 전극과 대응되며 상반된 제2 극성을 가지는 제2 마그네트에 의해 타겟의 양측 가장자리의 스퍼터링 저하에 의한 타겟의 효율저하를 개선할 수 있다.

즉, 본 발명은 스퍼터링에 의한 타겟의 중앙영역에서 집중되는 편 마모를 개선함으로써, 타겟의 효율을 향상시켜 이에 따른 액정표시장치의 제조 비용을 줄일 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 일반적인 스퍼터링 장치의 챔버 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 챔버 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 일반적인 스퍼터링 장비의 내부 플라즈마 분포를 시뮬레이션한 도면이다.
도 4는 본 발명의 스퍼터링 장비의 내부 플라즈마 분포 시뮬레이션한 도면이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 액정표시장치의 제조장치는 자장을 발생하는 제1 마그네트와, 제1 마그네트의 하부에 배치되어 스퍼터링 되는 타겟과, 타겟과 대향되는 기판을 지지하는 서셉터 및 제1 마그네트와 대면되도록 배치되어 제1 마그네트의 양측 가장자리에 구비된 제1 전극과 상반된 제2 전극이 양측 가장자리에 구비된 제2 마그네트를 포함한다.

또한, 본 발명은 타겟이 고정된 백킹 플레이트로 전류가 인가되는 단계와, 타겟 상에 배치된 제1 마그네트에 의해 타겟의 수평방향으로 자기장이 형성되는 단계와, 기판의 하부에 배치된 제2 마그네트와 제1 마그네트에 의해 타겟의 가장자리 영역에서 상하 자기장이 형성되는 단계 및 제1 및 제2 마그네트에 의해 챔버내부에 플라즈마 현상이 발생되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 챔버 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스퍼터링 장치는 성막할 대상인 기판(180)과, 상기 기판(180)을 지지하는 서셉터(110)와, 상기 기판(180)과 대면되는 타겟(112)과, 타겟(112)의 일면에 구비된 백킹 플레이트(114)와, 상기 타겟(112) 상에 배치된 제1 마그네트(118)와, 상기 제1 마그네트(118)와 대면되어 기판(180) 하부에 배치된 제2 마그네트(119)를 포함한다.

타겟(112)은 면 타입으로 구비되고, 일면은 기판(180) 방향과 대면되고, 타면은 상기 백킹 플레이트(114)에 고정된다.

백킹 플레이트(114)는 상기 타겟(112)이 고정된다. 백킹 플레이트(114)는 타겟(112)을 고정하기 위한 별도의 고정 부재를 사용하는 방법과, 인듐 패이스트(indium paste) 등의 접착제를 이용하여 직접 부착하는 방법 등이 사용된다. 또한, 백킹 플레이트(114)는 스퍼터링 공정 중에 타겟(112)에 공급되는 전원공급의 효율을 향상시키기 위해 타겟(112)과 유사한 물질이 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 면 타입으로 이루어진 하나의 타겟(112)과, 상기 타겟(112)이 고정되는 하나의 백킹 플레이트(114)를 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 복수개로 분할된 타겟과, 분할된 복수의 타겟이 고정된 복수의 백킹 플레이트를 구비된 구조도 포함될 수 있다.

본 발명의 스퍼터링 장치는 서로 대면되는 제1 및 제2 마그네트(118, 119)가 구비된다.

상기 제1 마그네트(118)는 가장자리 양끝단에 제1 전극(N)이 구비되고, 중앙에 제1 전극(N)과 상반된 극성의 제2 전극(S)이 구비된다.

제1 마그네트(118)는 백킹 플레이트(114)의 상부에 배치되어 제1 및 제2 전극(N, S)의 자기장에 의해 타겟(112) 주변에서의 플라즈마 형성을 유도한다.

본 발명의 스퍼터링 장치는 도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만, 제1 마그네트(118)를 x-x'방향으로 이동시키는 이동 유닛(미도시)을 더 포함한다.

본 발명의 제1 마그네트(118)는 x-x' 방향으로 이동하여 제1 및 제2 전극(N, S)에 의한 자기장이 타겟(112)의 수평방향을 따라 고르게 형성될 수 있다. 즉, 제1 마그네트(118)는 수평방향으로 이동된다.

상기 제2 마그네트(119)는 상기 서셉터(110)의 하부에 상기 제1 마그네트(118)와 대면되도록 구비된다.

본 발명의 스퍼터링 장치는 도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만, 제2 마그네트(119)를 x-x'방향으로 이동시키는 이동 유닛(미도시)을 더 포함한다.

제2 마그네트(119)는 가장자리 양끝단에 상기 제1 마그네트(118)의 제1 전극(N)과 상반된 극성의 제2 전극(S)이 구비된다.

제2 마그네트(119)는 타겟(112)의 양측 가장자리에서 수직한 방향으로 형성되는 자기장에 의해 불활성 기체의 이온들이 스퍼터링되지 않고, 타겟(112)의 외각으로 소멸되는 문제를 방지하기 위해 제1 마그네트(118)의 제1 전극(N)과 대응되도록 제2 전극(S)을 포함한다.

즉, 제2 마그네트(119)의 제2 전극(S)은 제1 마그네트(118)의 가장자리 제1 전극(N)과 상하 방향으로의 자기장이 형성되어 타겟(112)의 가장자리로부터 소멸되는 불활성 기체의 이온들이 타겟(112) 방향으로 선회하도록 유도한다.

본 발명의 제1 및 제2 마그네트(118, 119)는 상기 이동 유닛에 의해 제1 마그네트(118)의 제1 전극(N)과, 제2 마그네트(119)의 제2 전극(S)이 서로 대면되도록 동시에 이동된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치는 제1 마그네트(118)와 대면되도록 제2 마그네트(119)가 구비되고, 상기 제1 마그네트(118)의 양측 가장자리에 위치한 제1 전극(N)과 대응되며 상반된 제2 극성(S)을 가지는 제2 마그네트(119)에 의해 타겟(112)의 양측 가장자리의 스퍼터링 저하에 의한 타겟(112)의 효율저하를 개선할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 동작은 백킹 플레이트(114)에 전원부(미도시)로부터 전류가 인가된다.

다음으로, 제1 마그네트(118)와 제2 마그네트(119)로부터 발생하는 자기장과의 전자 트래핑(trapping)에 의한 전자 밀도가 증가한다. 상기 전자들은 챔버내에 공급된 불활성 기체(예를 들면, Ar)와 충돌하게 되고, 이에 따라 플라즈마 현상이 발생한다.

여기서, 제1 마그네트(118)의 양끝 가장자리에 위치한 제1 전극(N)은 이와 대응되는 제2 마그네트(119)의 제2 전극(S)과 상하 자기장이 형성되어 타겟(112)의 외각으로 소멸되는 불활성 기체의 이온들을 타겟(112) 방향으로 선회시킨다.

플라즈마 형성에 따른 상기 불활성 기체의 이온들은 타겟(112)과 충돌한다. 이에 따라 타겟(112)의 표면으로부터 타겟 물질이 기판(180) 상에 증착된다. 제1 및 제2 마그네트(118, 119)의 제1 및 제2 전극(N, S)에 의해 타겟(112)의 표면에서 발생하는 부식과정이 타겟(112)의 전체가 일정하게 일어남으로써, 타겟(112)의 중앙에 집중되는 편 마모를 방지할 수 있다.

도 3은 일반적인 스퍼터링 장비의 내부 플라즈마 분포를 시뮬레이션한 도면이고, 도 4는 본 발명의 스퍼터링 장비의 내부 플라즈마 분포 시뮬레이션한 도면이다.

도 3을 참조하면, 일반적인 스퍼터링 장비의 내부 플라즈마 분포는 중앙 영역에 집중된다.

반면에 도 4를 참조하면, 본 발명의 스퍼터링 장비의 내부 플라즈마 분포는 가장자리 영역까지 넓게 분포된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

180: 기판 112: 타겟
114: 백킹 플레이트 118: 제1 마그네트
119: 제2 마그네트

Claims

자장을 발생하는 제1 마그네트;
상기 제1 마그네트의 하부에 배치되어 스퍼터링 되는 타겟;
상기 타겟과 대향되는 기판을 지지하는 서셉터; 및
상기 제1 마그네트와 대면되도록 배치되어 상기 제1 마그네트의 양측 가장자리에 구비된 제1 전극과 상반된 제2 전극이 양측 가장자리에 구비된 제2 마그네트를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 마그네트는 중앙에 상기 제1 전극과 상반된 극성의 제2 전극이 구비된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 마그네트를 수평으로 이동시키는 이동 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 마그네트는 서로 대면되어 수평 이동시에 동시에 이동되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 마그네트는 상기 서셉터의 하부에 구비된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조장치.
타겟이 고정된 백킹 플레이트로 전류가 인가되는 단계;
상기 타겟 상에 배치된 제1 마그네트에 의해 상기 타겟의 수평방향으로 자기장이 형성되는 단계;
기판의 하부에 배치된 제2 마그네트와 상기 제1 마그네트에 의해 상기 타겟의 가장자리 영역에서 상하 자기장이 형성되는 단계; 및
상기 제1 및 제2 마그네트에 의해 챔버내부에 플라즈마 현상이 발생되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제6 항에 있어서,
상기 제1 마그네트의 양측 가장자리에 구비된 제1 전극은 상기 제2 마그네트의 양측 가장자리에 구비된 제2 전극과 상반된 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제6 항에 있어서,
상기 제1 마그네트는 중앙에 상기 제1 전극과 상반된 극성의 제2 전극이 구비된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
제6 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 마그네트를 수평으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.