KR20120088981A - 스퍼터링 마스크 및 이를 이용한 스퍼터링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스퍼터링 마스크 및 이를 이용한 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 공정챔버 내에서 성막이 수행되는 기판의 특정 부분에 성막이 이루어지도록 마스킹하는 스퍼터링 마스크에 있어서, 그 단면이 'ㄴ'자 형상을 가지는 마스크; 및 상기 마스크의 저면에 수직으로 돌출형성되는 지지바를 포함하되, 상기 마스크의 저면 끝단은 상기 기판방향으로 굽어형성되어 있는 스퍼터링 마스크를 제공한다.

Description

스퍼터링 마스크 및 이를 이용한 스퍼터링 장치{SPUTTERING MASK AND SPUTTERING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 스퍼터링 마스크 및 이를 이용한 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
통상 스퍼터링(Sputtering) 장치는 플라즈마를 이용하여 아르곤(Ar) 이온을 가속시켜 이온을 타겟에 충돌하게 하여 기판에 타겟 물질을 성막하는 장치이다.
상기 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 공정은 고온에서 진행되는 화학증착장치에 비해 기판을 약 300도 이하의 저온으로 유지하면서 박막을 형성할 수 있는 장점이 있다. 이러한 스퍼터링 장치는 비교적 간단한 구조로 짧은 시간에 증착막을 형성할 수 있기 때문에 액정표시장치, 유기 전계발광소자 등의 평판표시소자에 널리 이용되고 있다.
상기 스퍼터링 장치는 챔버 내에 구비된 타겟부와 기판부를 각각 전원의 음극단(cathode)과 양극단(anode)에 연결하고, 상기 음극단 및 양극단에 직류 혹은 교류 전원을 인가하면 전기장의 작용으로 타겟에서 전자가 발생되고 이 전자들은 양극단으로 가속된다.
이때, 가속 전자들이 챔버에 공급된 불활성가스와 충돌하여 가스가 이온화되며, 상기 불활성 가스의 양이온은 전기장의 작용으로 음극단에 연결된 타겟과 충돌하여 타겟 표면에서 타겟 원자들이 이탈되는 스퍼터링 현상이 발생된다.
한편, 상기 타겟에서 방출되어 양극단으로 가속되는 전자는 중성원자와 충돌하여 여기되고 이때 플라즈마가 발생한다. 플라즈마는 외부의 전위가 유지되고 전자가 계속 발생할 경우 유지된다. 또한, 이렇게 이탈된 타겟 원자들은 기판부에 형성됨으로써 소정의 물질이 기판 상에 증착되는 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 캐리어의 구조를 나타내는 도면이고, 도 2a 내지 2c는 도 1의 캐리어 상에 마스크가 마스킹되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 캐리어(Carrier)(10)에 기판(20)이 탑재되어 클램프(13)를 이용하여 안전하게 캐리어(10)에 안착이 되도록 구성되어 있다. 이때, 상기 캐리어(10)는 캐리어 베이스(11), 글래스 베이스(12) 및 클램프(13)로 이루어져 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(20)이 탑재된 캐리어(10)는 스퍼터링 장치 내에 프로세스 챔버(Process Chamber)로 이송되고, 상기 캐리어(10) 앞으로 마스크(30)가 이동하여 기판을 제외한 나머지 부분을 가린 상태에서 캐소드(Cathode)에서 방전이 개시되고, 기판(20) 위에 성막이 진행된다.
이때, 도 2b에 도시된 바와 같이, 스퍼터링 장치에서 성막이 진행되는 동안 타겟(Target)(미도시)으로부터 스퍼터링된 입자는 기판(20) 및 기판주변까지 이동될 수 있다. 또한, 기판 주변부에 성막된 층은 시간이 지나면서 박리가 진행되고, 박리된 물질들은 성막이 진행되는 동안 기판(20) 위에 떨어지게 된다. 이때, 기판(20)에 떨어진 파티클 소스(particle source)(40)들은 성막 불량으로 작용하게 되어 수율 저하, 성막 특성 저하를 가져오게 되는 문제점이 있었다.
또한, 이러한 파티클 소스(40)가 발생되는 것을 방지하기 위하여, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 캐리어(10)의 상면 상에 캐리어 쉴드(41)를 형성하기도 한다. 그러나, 스퍼터링 장치를 운용하다가 정기적으로 장비를 멈추고, 상기 캐리어 쉴드(41)를 교환을 해주어야 하고, 그 교환주기가 타겟이나 마스크의 교환주기보다 더 짧아 공정에 많은 불편을 초래한다는 문제점이 있었다. 특히, 상기 캐리어 쉴드(41)로도 100%성막된 물질을 막을 수가 없기 때문에, 정기적으로 캐리어(10)도 세정을 위해 교환을 해야 하는 문제점이 있다.
또한, 이로 인하여 스퍼터링 장치를 운용하기 위해 상기 캐리어(10)의 개수를 필요 개수보다 많이 스페어로 준비해야 하는 부담이 있다.
본 발명의 일 실시예는, 기판을 이송하는 캐리어의 표면에 타겟 물질이 성막되지 않도록 캐리어와 마스크를 설계하는 것에 의하여, 성막 불량을 최소화할 수 있는 스퍼터링 마스크 및 스퍼터링 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 캐리어 표면에 쉴드를 설치해야하는 기존의 스퍼터링 장치에 비하여 간단한 구조를 가지고, 나아가 가동율이 향상될 수 있는 스퍼터링 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 스퍼터링 마스크는, 공정챔버 내에서 성막이 수행되는 기판의 특정 부분에 성막이 이루어지도록 마스킹하는 스퍼터링 마스크에 있어서, 그 단면이 'ㄴ'자 형상을 가지는 마스크; 및 상기 마스크의 저면에 수직으로 돌출형성되는 지지바를 포함하되, 상기 마스크의 저면 끝단은 상기 기판방향으로 굽어형성되어 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 스퍼터링 장치는, 공정챔버 내에서 성막이 수행되는 기판과, 상기 기판을 상기 공정챔버 내로 이송하는 캐리어를 포함하는 기판부; 상기 기판 상에 성막되는 물질이 재료가 되는 타겟부; 및 상기 기판의 특정 부분에 성막이 이루어지도록 마스킹하는 마스크가 구비된 마스킹부를 포함하고, 상기 마스킹부는, 그 단면이 'ㄴ'자 형상을 가지는 마스크와, 상기 마스크의 저면에 상기 캐리어와 기판 사이에 삽입되도록 수직으로 돌출형성되는 지지바를 포함하되, 상기 마스크의 저면 끝단은 상기 기판방향으로 굽어형성되어 있다.
상기 캐리어는 상기 기판이 끼워지는 안착홈이 형성되어 있는 클램핑부를 포함한다.
상기 클램핑부의 외측 모서리이고, 또한 상기 기판 방향으로의 끝단은 모따기 처리되어 있다.
상기 클램핑부의 너비는 10mm 내지 100mm이다.
상기 마스크를 이동시키는 마스크 이동수단이 더 구비된다.
상기 마스크 이동수단은 상기 마스크를 이동시키는 모터와, 상기 모터에 연결되어 상기 마스크의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 기판을 이송하는 캐리어의 표면에 타겟 물질이 성막되지 않도록 캐리어와 마스크를 설계하고 있기 때문에, 성막 불량을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 캐리어 표면에 쉴드를 설치해야하는 기존의 스퍼터링 장치에 비하여 간단한 구조를 가지고, 나아가 가동율이 향상될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 스퍼터용 캐리어의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 2c는 도 1의 스퍼터용 캐리어 상에 마스크가 마스킹되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 마스크와 이를 이용한 스퍼터링 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 스퍼터링 장치의 정면도이다.
도 5a 및 5b는 도 3의 스퍼터링 장치에 스퍼터링 마스크가 마스킹되는 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 마스크와 이를 이용한 스퍼터링 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 스퍼터링 장치의 정면도이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 마스크와 다른 실시예에 따른 스퍼터링 장치는 설명의 편의를 위하여 이를 하나의 도면으로 도시하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치로 이송되는 캐리어의 상면을 마스킹하는 마스크는, 공정챔버 내에서 성막이 수행되는 기판의 특정 부분에 성막이 이루어지도록 마스킹하는 스퍼터링 마스크이다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 마스크(130)는, 그 단면이 'ㄴ'자 형상을 가지는 마스크(131)와, 상기 마스크(131)의 저면(135)에 수직으로 돌출형성되는 지지바(133)를 포함한다.
여기서, 상기 마스크(131)의 저면 끝단(132)은 상기 기판(110)방향으로 굽어형성되어 있다.
본 발명은, 상기 지지바(133)가 상기 기판(110)과 상기 캐리어(120) 사이에 삽입되도록 하여 상기 마스크(131)의 저면(135)과 상기 캐리어(120)의 표면의 간격을 줄여줄 수 있기 때문에, 상기 캐리어(120)의 표면으로 타겟 물질이 유입되는 것을 최대한 억제시킬 수 있다.
나아가, 상기 마스크(131)의 저면 끝단(132)을 상기 기판(110)방향으로 굽어형성, 즉 모따기를 하여 상기 기판(110)을 잡아주는 클램프(121)를 감쌀 수 있도록 설계함으로써, 상기 캐리어(120)의 표면으로 타겟 물질이 유입되는 것을 더욱 억제시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 스퍼터링 마스크(130)를 이용하여 성막공정시 상기 캐리어(120)의 표면에 성막되지 않도록 할 수 있기 때문에, 성막불량을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 스퍼터링 마스크(130)를 이용한 스퍼터링 장치(100)는, 기판부(110, 120)와, 타겟부(140) 및 마스킹부(130)를 포함한다.
상기 기판부(110, 120)는, 공정챔버 내에서 스퍼터링 공정에 의하여 성막이 수행되는 기판(110)과, 상기 기판(110)을 지지함과 동시에 상기 공정챔버 내로 이송하는 캐리어(120)로 이루어진다.
여기서, 도시되어 있지는 않지만, 상기 기판(110)과 상기 캐리어(120) 사이에는 양극단(anode)이 구비된다.
상기 캐리어(120)는 상기 기판(110)이 끼워지는 안착홈(123)이 형성되어 있는 클램핑부(121)와, 캐리어 이동수단(134)에 연결되어 상기 클램핑부(121)를 지지하는 캐리어베이스부(124)를 포함한다.
이때, 상기 클램핑부(121)의 너비(G2), 즉 상기 기판(110)이 안착되는 안착홈(123)과 상기 캐리어베이스부(124)사이의 너비는 10mm 내지 100mm로 설계되는 것이 바람직하다.
상기 클램핑부(121)의 외측 모서리이고, 또한 상기 기판(110) 방향으로의 끝단(122)은 모따기 처리되어 있다.
상기 모따기 처리되어 있는 클램핑부(121)의 끝단은 상기 기판(110)방향으로 굽어형성되어 있는 마스크(130)의 저면 끝단(132)의 하부에 위치되어 가려지게 된다.
상기 타겟부(140)는, 도시되어 있지는 않지만, 후면판과 타겟으로 이루어진다.
또한, 상기 후면판 뒤에는 자석이 구비될 수 있는데, 이러한 자석은 플라즈마(plasma)에서 발생하는 전자가 스퍼터링 장치의 다른 부분으로 이탈하는 것을 방지하기 위하여 자기장을 인가하는 역할을 한다.
또한, 상기 후면판은 스퍼터링에 의하여 기판에 증착되는 물질인 타겟을 고정하게 된다. 한편, 상기 타겟과 후면판 사이에는 음극단(Cathode)이 구비된다.
상기 마스킹부(130)는, 그 단면이 'ㄴ'자 형상을 가지는 마스크(131)와, 상기 마스크(131)의 저면(135)에 상기 캐리어(120)와 기판(110) 사이에 삽입되도록 수직으로 돌출형성되는 지지바(133)를 포함하되, 상기 마스크(130)의 저면 끝단(132)은 상기 기판(110)방향으로 굽어형성되어 있다.
또한, 상기 마스크(130)를 이동시키는 마스크 이동수단(134)이 더 구비된다. 여기서, 상기 마스크 이동수단(134)은 상기 마스크(130)를 이동시키는 모터(미도시)와, 상기 모터에 연결되어 상기 마스크(130)의 이동을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함한다.
이때, 상기 마스크(130)가 상기 마스크 이동수단(134)에 의하여 이동되어 상기 캐리어(120)에 장착된 상태에서, 상기 마스크(130)의 저면(135)과 상기 캐리어(120)의 상면과의 간격(G1)은 약간 이격되더라도 상기 마스크(130)의 저면 끝단(132)에 의하여 가려지게 되는 것이다. 따라서, 상기 기판(110) 상에 성막공정이 수행되더라도 상기 마스크(130)의 저면(135)과 상기 캐리어(120)의 상면과의 사이에는 타겟 물질이 성막되지 않게 된다.
이에 따라, 기존의 스퍼터링 장치에서의 문제점인 상기 기판(110)과 마스크(130) 사이의 간격으로 인하여 발생되는 성막불량을 방지할 수 있게 되고, 결과적으로 성막불량으로 인한 상기 캐리어(120)의 교환 등이 필요없게 되므로, 제품 수율이 향상되고, 또한 스퍼터링 장치의 가동효율이 상승하게 된다.
한편, 상기와 같이 구성된 본 스퍼터링 장치는 클러스터 타입의 스퍼터링 장치와 인라인 타입의 스퍼터링 장치에 모두 적용될 수 있다.
도 5a 및 5b는 도 3의 스퍼터링 장치에 스퍼터링 마스크가 마스킹되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 상기 공정챔버 내로 이송된 캐리어(120)의 테두리 상에 스퍼터링 마스크(130)를 위치시킨 다음, 상기 스퍼터링 마스크(130)의 지지바(133)가 상기 기판(110)과 상기 캐리어(120) 사이로 끼워지게 된다.
상기와 같이 상기 스퍼터링 마스크(130)가 이동된 상태에서 성막공정이 수행되어 상기 기판(110) 상에 타겟 물질이 성막된 다음에, 상기 스퍼터링 마스크(130)를 상기 기판(110)으로부터 멀어지게 하고, 상기 캐리어(120)를 스퍼터링 장치 밖으로 이송되면 성막공정이 완료되게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 기판(110)을 이송하는 캐리어(120)의 표면에 타겟 물질이 성막되지 않도록 캐리어(120)와 마스크(130)를 설계하고 있기 때문에, 성막 불량을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 캐리어(120)의 표면에 쉴드를 설치해야하는 기존의 스퍼터링 장치에 비하여 간단한 구조를 가지고, 나아가 가동율이 향상될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 스퍼터링 마스크 및 이를 이용한 스퍼터링 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 스퍼터링 장치 110: 기판
120: 캐리어 121: 클램핑부
122: 클램핑부의 끝단 123: 안착홈
124: 캐리어베이스부 130: 마스킹부
131: 마스크 132: 마스크의 저면 끝단
133: 지지바 134: 마스크 이동수단
135: 마스크의 저면 140: 타겟부

Claims (7)

  1. 공정챔버 내에서 성막이 수행되는 기판의 특정 부분에 성막이 이루어지도록 마스킹하는 스퍼터링 마스크에 있어서,
    그 단면이 'ㄴ'자 형상을 가지는 마스크; 및
    상기 마스크의 저면에 수직으로 돌출형성되는 지지바를 포함하되,
    상기 마스크의 저면 끝단은 상기 기판방향으로 굽어형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 마스크.
  2. 공정챔버 내에서 성막이 수행되는 기판과, 상기 기판을 상기 공정챔버 내로 이송하는 캐리어를 포함하는 기판부;
    상기 기판 상에 성막되는 물질이 재료가 되는 타겟부; 및
    상기 기판의 특정 부분에 성막이 이루어지도록 마스킹하는 마스크가 구비된 마스킹부를 포함하고,
    상기 마스킹부는, 그 단면이 'ㄴ'자 형상을 가지는 마스크와, 상기 마스크의 저면에 상기 캐리어와 기판 사이에 삽입되도록 수직으로 돌출형성되는 지지바를 포함하되,
    상기 마스크의 저면 끝단은 상기 기판방향으로 굽어형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캐리어는 상기 기판이 끼워지는 안착홈이 형성되어 있는 클램핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 클램핑부의 외측 모서리이고, 또한 상기 기판 방향으로의 끝단은 모따기 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 클램핑부의 너비는 10mm 내지 100mm인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 마스크를 이동시키는 마스크 이동수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마스크 이동수단은 상기 마스크를 이동시키는 모터와, 상기 모터에 연결되어 상기 마스크의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
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