KR20120091643A

KR20120091643A - 스퍼터링 장비

Info

Publication number: KR20120091643A
Application number: KR1020110011533A
Authority: KR
Inventors: 함무영
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2012-08-20

Abstract

본 발명은, 챔버; 상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 서셉터; 상기 서셉터의 측면에 위치하며, 상기 기판 상에 증착될 증착 물질로 이루어진 타겟; 상기 타겟의 상측에 위치하여 스퍼터링된 중성의 입자들을 이온화시키는 이온화 장치; 상기 이온화 장치를 통과한 입자들을 중성화시키면서 에너지를 조절하는 중성화 및 에너지 조절 장치; 및 상기 플라즈마 방전시 발생하는 자외선(UV)이 상기 기판으로 조사되는 것을 방지하는 자외선(UV) 차단막을 포함하여 이루어진 스퍼터링 장비에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 스퍼터링 공정시 발생된 필요 이상의 높은 에너지를 갖는 입자들이 기판으로 바로 입사되지 않고, 이온화 장치(ionizer), 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)를 거치면서 박막증착에 부합하는 적절한 에너지를 갖는 입자들로 전환된 후에 기판으로 입사되며, 또한, 자외선(UV) 차단막에 의해서 플라즈마 방전에서 발생하는 자외선(UV)이 기판으로 조사되는 것이 방지되기 때문에, 스퍼터링 공정시 기판 위에 형성되어 있는 소자층이 손상되는 것이 방지되며, 따라서, 유기 발광소자를 제조함에 있어서 유기막을 손상시키지 않으면서 상기 유기막 상에 박막의 전극층을 증착하는 것이 가능하다.

Description

스퍼터링 장비{Sputtering Apparatus}

본 발명은 스퍼터링 장비에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 스퍼터링 공정 중에 기판 손상을 방지할 수 있는 스퍼터링 장비에 관한 것이다.

스퍼터링(sputtering) 방법은 대표적인 물리적 기상 증착방법(physical vapor deposition: PVD)으로서, 반도체 및 디스플레이 소자를 제조하는데 필요한 박막의 금속층 또는 금속 산화물층을 증착하는데 주로 이용된다.

이와 같은 스퍼터링 방법은 진공 챔버 내에 증착하고자 하는 박막 재료로 이루어진 타켓(target)을 위치시키고, 상기 타겟에 대향하도록 기판을 위치시킨 후, 플라즈마 방전을 통해 이온화된 아르곤 입자를 상기 타겟에 충돌시킴으로써, 그 충돌에너지에 의해 박막 재료가 타겟으로부터 떨어져나와 상기 기판 상에 박막층이 증착되는 방법이다.

이하, 도면을 참조로 스퍼터링 방법에 의해 박막층을 증착시키는 종래의 스퍼터링 장비에 대해서 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 스퍼터링 장비의 개략도로서, 이는 비자계 스퍼터링(non-magnetic sputtering) 장비에 관한 것이다.

도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 스퍼터링 장비는, 진공 챔버(10), 서셉터(20), 백킹 플레이트(backing plate)(30), 및 타겟(40)을 포함하여 이루어진다.

상기 서셉터(20)는 상기 진공 챔버(10)의 하측에 위치하여 기판(S)을 지지하는 역할을 한다.

상기 백킹 플레이트(30)는 상기 진공 챔버(10)의 상측에 위치하여 상기 타겟(40)을 지지하는 역할을 한다.

상기 타겟(40)은 상기 백킹 플레이트(30)에 의해 지지되면서 상기 서셉터(20) 상에 안착된 기판(S)과 대향하도록 위치된다.

한편, 상기 서셉터(20)가 진공 챔버(10)의 상측에 위치하고 상기 타겟(40)이 진공 챔버(10)의 하측에 위치할 수도 있다. 경우에 따라서, 상기 서셉터(20)가 진공 챔버(10)의 좌측에 위치하고 상기 타겟(40)이 진공 챔버(10)의 우측에 위치할 수도 있고, 상기 서셉터(20)가 진공 챔버(10)의 우측에 위치하고 상기 타겟(40)이 진공 챔버(10)의 좌측에 위치할 수도 있다.

이와 같은 종래의 스퍼터링 장비의 동작에 대해서 설명하면, 진공 챔버(10) 내에 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스를 투입한 후 전압을 인가하면 플라즈마 방전에 의해 불활성 가스가 이온화되고, 이온화된 가스가 음(-)으로 대전된 타겟(40)으로 가속되어 타겟(40)에 충돌한다. 그리하면, 상기 충돌에 의해 타겟(40)에서 원자들이 떨어져나와 기판(S) 상에 증착되어 박막층을 형성하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 스퍼터링 장비는 다음과 같은 단점이 있다.

종래의 스퍼터링 장비는 타겟(40)과 기판(S)이 서로 대향하도록 위치되어 있기 때문에, 박막 증착 공정에 해(害)를 줄 수 있는 필요 이상의 높은 에너지를 갖는 입자들, 예로서, 타겟 물질로 이루어진 스퍼터링된 중성의 원자(neutral)들, 또는 플라즈마 방전에서 생성된 전자들과 타겟 물질이 스퍼터링될 때 생성되는 이차 전자들로 구성된 플라즈마 내의 전자들이 기판(S)으로 바로 입사되어 기판(S) 위에 형성되어 있는 소자층을 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.

예를 들어, 이와 같은 스퍼터링 방법을 이용하여 유기 발광소자의 전극층을 형성할 경우에, 기판(S) 위에 형성되어 있는 유기막이 손상될 수 있고, 그에 따라 유기 발광소자의 특성 저하를 초래하는 문제점이 있다. 즉, 유기 발광소자는 양극 및 음극 사이에 유기막이 형성된 구조를 갖기 때문에, 유기막 상에 양극 또는 음극으로 기능하는 전극층을 형성해야 한다.

이때, 상기 유기막 상에 스퍼터링 방법을 적용하여 박막의 전극층을 형성하게 되면, 상술한 바와 같이 박막 증착 공정에 해(害)를 줄 수 있는 필요 이상의 높은 에너지를 갖는 중성의 원자(neutral)들 또는 플라즈마 내의 전자들이 기판(S) 상의 유기막에 바로 입사되어 상기 유기막이 손상될 수 있고, 결국 유기 발광소자의 특성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

또한, 종래의 경우에는, 상기 기판(S)과 타겟(40) 사이에서 플라즈마 방전이 이루어지기 때문에, 플라즈마 방전시 발생하는 자외선(UV)에 상기 기판(S)이 그대로 노출될 수밖에 없고, 따라서, 상기 기판(S) 상에 형성되어 있는 소자층에 자외선(UV)이 조사되어 상기 소자층이 손상될 수 있는 문제점이 있다.

예를 들어, 이와 같은 스퍼터링 방법을 이용하여 유기 발광소자의 전극층을 형성할 경우에, 유기막에 자외선(UV)이 조사될 경우 유기막이 손상되어, 유기 발광소자의 특성 저하를 초래할 수 있게 된다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 스퍼터링 공정시 필요 이상의 높은 에너지를 갖는 중성의 원자(neutral)들, 또는 전자들이 기판으로 바로 입사되는 것을 방지함과 더불어 플라즈마 방전에서 발생하는 자외선(UV)이 기판으로 조사되는 것을 방지함으로써, 스퍼터링 공정에 의해 기판 위에 형성되어 있는 소자층이 손상되는 것을 방지할 수 있는 스퍼터링 장비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 챔버; 상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 서셉터; 상기 서셉터의 측면에 위치하며, 상기 기판 상에 증착될 증착 물질로 이루어진 타겟; 상기 타겟을 구성하는 타겟 물질로 이루어진 중성의 입자들을 이온화시키는 이온화 장치; 상기 이온화 장치를 통과한 입자들을 중성화시키면서 에너지를 조절하는 중성화 및 에너지 조절 장치; 및 상기 플라즈마 방전시 발생하는 자외선(UV)이 상기 기판으로 조사되는 것을 방지하는 자외선(UV) 차단막을 포함하여 이루어진 스퍼터링 장비를 제공한다.

상기 서셉터는 상기 챔버의 중앙부에 위치하고, 상기 타겟은 상기 챔버의 주변부에 위치할 수 있다.

상기 스퍼터링 장비는 상기 타겟을 지지하면서 상기 타겟에 전압이 인가될 수 있도록 하는 백킹 플레이트를 추가로 포함하여 이루어질 수 있고, 이때, 상기 타겟의 근방에 플라즈마 방전을 위한 양극이 형성될 수 있다. 또한, 상기 스퍼터링 장비는 상기 백킹 플레이트에 접하는 마그네트를 추가로 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 이온화 장치는 플라즈마 내에 존재하는 중성의 원자로 이루어진 타겟 물질을 전자와 충돌시켜 이온화시킬 수 있다.

상기 중성화 및 에너지 조절 장치는 상기 챔버의 중앙부에 위치할 수 있다.

상기 이온화 장치와 상기 중성화 및 에너지 조절 장치는 입자들의 진행 경로를 변경하기 위한 경로 변경 수단을 그 내부에 구비할 수 있고, 이 경우, 상기 경로 변경 수단은 전기장 생성 수단, 자기장 생성 수단, 또는 전기장 생성 수단과 자기장 생성 수단의 조합으로 이루어질 수 있다.

상기 중성화 및 에너지 조절 장치는, 이온화된 입자들을 전자와 충돌시켜 중성화시킬 수 있다.

상기 자외선(UV) 차단막은 상기 타겟과 상기 서셉터 사이에 소정의 높이로 형성될 수 있다.

상기 타겟은 회전 가능한 원통 구조로 형성될 수 있고, 이 경우, 상기 원통 구조의 타겟의 내주면에 마그네트가 형성될 수 있다. 또한, 상기 타겟과 상기 이온화 장치 사이에 배치되어, 상기 타겟에서 떨어져 나오는 원자들이 상기 이온화 장치 이외의 영역으로 진행하는 것을 방지하는 마스크를 추가로 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 타겟은 상기 서셉터의 일 측면 및 상기 서셉터의 다른 측면에 각각 형성되고, 상기 서셉터의 일 측면에 형성되는 타겟의 재료와 상기 서셉터의 다른 측면에 형성되는 타겟의 재료가 서로 상이하게 구성될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 타겟의 상측에서 필요 이상의 높은 에너지를 갖는 중성의 원자들 또는 전자들이 생성되지만, 그와 같은 필요 이상의 높은 에너지를 갖는 중성의 원자들 또는 전자들이 종래와 같이 기판으로 바로 입사되지 않고, 이온화 장치(ionizer), 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)를 거치면서 박막 증착공정에 부합하는 적절한 에너지를 갖는 중성의 입자들로 전환된 후에 기판으로 입사된다. 따라서, 스퍼터링 공정시 필요 이상의 높은 에너지를 갖는 입자들로 인해서 기판 위에 형성되어 있는 소자층이 손상되는 것이 방지된다. 특히, 상기 이온화 장치(ionizer)와 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)는 박막 증착에 불필요한 모든 전자들을 흡수한다.

또한, 본 발명에 따르면, 자외선(UV) 차단막이 타겟과 기판이 안착되는 서셉터 사이에 소정의 높이로 형성되기 때문에, 상기 타겟 근방에서 플라즈마 방전에서 발생하는 자외선(UV)이 기판으로 조사되는 것이 방지되며, 또한, 그와 더불어 상기 플라즈마 방전에 의해 생성되는 박막증착 공정에 부합하지 않는 필요 이상의 높은 에너지를 갖는 입자들이 직접 기판으로 바로 입사되는 것도 차단하는 효과를 얻을 수 있다.

결국, 본 발명에 따르면, 유기 발광소자를 제조함에 있어서 유기막을 손상시키지 않으면서 상기 유기막 상에 박막의 전극층을 증착하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 종래의 스퍼터링 장비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장비의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터링 장비의 개략도이다.

이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장비의 개략도이다.

도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장비는, 챔버(100), 서셉터(200), 백킹 플레이트(300), 타겟(400), 마그네트(magnet)(500), 이온화 장치(ionizer)(600), 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700), 및 자외선(UV) 차단막(800)을 포함하여 이루어진다.

상기 챔버(100)는 반응 공간을 형성하는 것으로서, 상기 챔버(100)는 소정의 진공 펌프(미도시)와 연결되어 그 내부를 진공으로 유지할 수 있다.

상기 챔버(100)의 일 측면에는 도어(미도시)가 설치되어 있어, 상기 도어를 통해서 기판(S)을 챔버(100) 내부로 로딩하거나 챔버(100) 외부로 언로딩할 수 있다.

상기 챔버(100)의 일면, 예로서 상기 챔버(100)의 하면에는 불활성 가스를 배기하기 위한 배기구(미도시)가 구비될 수 있고, 이와 같은 배기구에 전술한 진공 펌프가 연결될 수 있다.

상기 챔버(100)에는 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급관(미도시)이 연결될 수 있다. 상기 가스 공급관은 플라즈마 방전이 일어나는 영역, 즉, 상기 타겟(400)과 이온화 장치(600) 사이 영역으로 불활성 가스가 공급될 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 서셉터(200)는 상기 챔버(100)의 하측 중앙부에 위치하여 기판(S)을 지지하는 역할을 한다.

상기 서셉터(200)의 내부에는 발열 코일과 같은 발열 장치가 형성되어 있어, 상기 서셉터(200) 상에 안착되는 기판(S)을 가열할 수 있다.

상기 백킹 플레이트(300)는 상기 타겟(400)을 지지하는 역할을 함과 더불어 상기 타겟(400)에 전압이 인가될 수 있도록 기능할 수 있다. 따라서, 상기 백킹 플레이트(300)는 외부의 전원(미도시), 예를 들어, DC 전원, AC 전원, 또는 RF 전원 등과 연결되어 있어, 외부의 전원으로부터 전압이 인가될 수 있다.

또한, 상기 타겟(400) 근방에는 플라즈마 방전을 위한 양극(+)(320)이 형성된다. 상기 양극(+)은 접지된 것이 바람직하다.

상기 타겟(400)은 상기 백킹 플레이트(300)에 의해 지지되며, 상기 기판(S) 상에 증착될 증착 물질로 이루어진다.

상기 백킹 플레이트(300) 및 타겟(400)은 종래와 같이 서셉터(200) 상에 안착된 기판(S)과 대향하도록 위치하지 않고, 상기 서셉터(200)의 측면에 위치하게 된다. 특히, 상기 백킹 플레이트(300) 및 타겟(400)은 상기 서셉터(200)의 네 개의 측면 모두에 위치할 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 발명에 따르면, 상기 타겟(400)의 표면에서 탈출하는 필요 이상의 높은 에너지를 갖는 중성의 원자(neutral)들 또는 공정 중 생성되는 박막 형성에 해를 줄 수 있는 전자들이 종래와 같이 기판(S)으로 바로 입사되지 않고, 상기 이온화 장치(ionizer)(600), 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)를 거치면서 박막 증착공정에 부합하는 적절한 에너지를 갖는 입자들로 전환된 후에 기판(S)으로 입사된다.

결국, 본 발명에 따르면, 스퍼터링 공정시 박막 증착 공정에 해(害)를 줄 수 있는 필요 이상의 높은 에너지를 갖는 입자들로 인해서 기판(S) 위에 형성되어 있는 소자층이 손상되는 것이 방지되며, 그에 따라, 유기 발광소자를 제조함에 있어서 유기막을 손상시키지 않으면서 상기 유기막 상에 박막의 전극층을 증착하는 것이 가능하게 된다.

상기 마그네트(Magnet)(500)는 상기 타겟(400)의 하측, 보다 구체적으로는 상기 타겟(400)을 지지하는 백킹 플레이트(300)의 하측에 배치됨으로써, 상기 타겟(400)의 상측 근방에서 고밀도의 플라즈마가 형성되도록 한다. 즉, 상기 마그네트(Magnet)(500)는 고밀도의 플라즈마가 형성되도록 하여, 보다 많은 타겟 원자가 상기 타겟(400)에서 떨어져 나오도록 함으로써, 결국, 기판(S) 상에 증착되는 박막층의 증착 속도를 향상시키게 된다.

상기 마그네트(500)는 당업계에 공지된 다양한 영구자석으로 이루어질 수 있다.

상기 이온화 장치(ionizer)(600)는 상기 타겟(400)의 상측에 형성되어, 이온화되지 않은 입자들을 이온화시킴으로써, 입자들이 상기 기판(S) 방향으로 진행할 수 있도록 한다.

즉, 플라즈마 내에는 양이온, 전자, 및 타겟 물질로 이루어진 중성의 원자 등과 같은 다양한 입자들이 존재하게 되는데, 이 중에서 상기 타겟 물질로 이루어진 중성의 원자를 이온화시킴으로써, 결과적으로 상기 기판(S) 방향으로 타겟 물질을 유도하는 것이다.

다시 말하면, 중성의 원자로 이루어진 타겟 물질은 그 진행 방향을 유도하기 힘들기 때문에, 상기 이온화 장치(600)에서 타겟 물질을 이온화시킴으로써 타겟 물질을 상기 기판(S) 방향으로 보다 용이하게 유도할 수 있다.

특히, 상기 타겟 근방에는 접지된 양극(320)이 위치하고 있기 때문에, 상기 플라즈마 내에 존재하는 전자는 상기 이온화 장치(600) 방향으로 진행하지 않게 되며, 상기 타겟 물질로 이루어진 중성의 원자만이 상기 이온화 장치(600) 방향으로 진행하게 된다.

상기 이온화 장치(600)에서는 상기 중성의 원자로 이루어진 타겟 물질을 전자와 충돌시켜 이온화시키게 된다. 이와 같은 이온화 장치(600)는 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 입자들을 이온화시키는 전극들을 포함한 당업계에 공지된 다양한 형태의 이온 형성 장치를 포함할 수 있다.

한편, 상기 이온화 장치(600)를 통과한 입자들은 상기 챔버(100)의 상측 중앙부에 위치하는 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)로 진입되어야 한다. 따라서, 상기 이온화 장치(600) 내에는 입자들의 진행 경로를 상기 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)로 변경하기 위한 경로 변경 수단이 배치될 수 있다. 이와 같은 경로 변경 수단은 전기장 생성 수단으로 이루어질 수 있고, 자기장 생성 수단으로 이루어질 수도 있으며, 경우에 따라서는 전기장 생성 수단과 자기장 생성 수단의 조합으로 이루어질 수도 있다.

상기 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700) 는 상기 이온화 장치(600)를 통과한 입자들, 특히, 상기 이온화 장치(600)를 통과하면서 생성된 양이온을 중성화시키면서 입자들의 에너지를 조절하는 역할을 한다.

보다 구체적으로 설명하면, 우선, 상기 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)는 상기 이온화된 입자들이 상기 서셉터 위에 안착되는 기판 상으로 유도될 수 있도록 하는 경로 변경 수단을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 전술한 이온화 장치(600)에서와 유사하게 입자들의 진행 경로를 변경하기 위한 전기장 생성 수단, 자기장 생성 수단, 또는 전기장 생성 수단과 자기장 생성 수단의 조합으로 이루어진 경로 변경 수단이 상기 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700) 내에 구비될 수 있다.

이와 같이, 상기 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)에서는 적당한 전위차(potential)가 가해지는 다수의 전극들 및/또는 자기장을 이용함으로써, 상기 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)를 통과하는 입자들이 상기 서셉터(200) 위에 안착된 기판(S)상으로 유도되도록 한다.

한편, 이와 같이 이온화된 입자들이 상기 서셉터(200) 위에 안착된 기판(S) 상으로 그 진행경로를 변경하는 과정에서 상기 이온화된 입자들의 에너지는 박막 증착공정에 부합하도록 적절히 조절된다.

다음, 상기 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)는 상기 에너지가 조절된 이온화된 입자들을 중성화시키게 된다.

즉, 상기 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)는 상기 에너지가 조절된 이온화된 입자들을 전자들과 충돌시킴으로써 상기 이온화된 입자들을 중성화시킨다.

이상과 같이, 상기 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)는 상기 이온화 장치(600)를 통과하면서 생성된 양이온의 진행방향을 변경하면서 그 에너지를 조절함과 더불어 에너지가 조절된 양이온들을 중성화시킴으로써, 최종적으로 전하를 띠지 않으면서 에너지가 조절된 타겟 물질이 기판(S) 상에 증착될 수 있도록 한다.

다만, 이와 같이 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)가 상기 양이온의 에너지를 조절하고 그 후에 중성화시키도록 구성된 것만으로 한정되는 것은 아니고, 상기 양이온의 에너지를 조절함과 동시에 중성화시키도록 구성될 수도 있다.

이와 같은 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)는 당업계에 공지된 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기 자외선(UV) 차단막(800)은 플라즈마 방전에 의해 발생하는 자외선(UV)이 기판(S)으로 조사되는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다. 상기 역할을 하기 위해서, 상기 자외선(UV) 차단막(800)은 상기 타겟(400)과 상기 기판(S)이 안착되는 서셉터(200) 사이에 소정의 높이로 형성된다.

이와 같이, 상기 자외선(UV) 차단막(800)이 상기 타겟(400)과 상기 기판(S)이 안착되는 서셉터(200) 사이에 소정의 높이로 형성되기 때문에, 상기 타겟(400) 근방에서 플라즈마 방전에 의해 발생하는 자외선(UV)이 기판(S)으로 조사되는 것이 방지되며, 또한, 그와 더불어 상기 플라즈마 방전에 의해 생성되는 박막증착 공정에 부합하지 않는 필요 이상의 높은 에너지를 갖는 입자들이 기판으로 바로 입사되는 것도 차단하는 효과를 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 타겟(400)이 상기 서셉터(200)의 네 개의 측면 모두에 위치한 경우에는, 상기 자외선(UV) 차단막(800)도 상기 타겟(400)과 서셉터(200) 사이의 네 영역에 각각 형성된다.

한편, 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판(S)이 안착되는 서셉터(200)가 챔버(100)의 하측 중앙부에 위치하고, 상기 백킹 플레이트(300), 타겟(400) 및 마그네트(Magnet)(500)의 조합이 상기 서셉터(200)의 측면에 해당하는 챔버(100)의 하측 주변부, 예로서 하측 주변부의 네 모서리에 위치하게 된다. 따라서, 종래에 비하여, 상기 타겟(400)의 전체 면적을 증가시킬 수 있어 타겟(400)에서 떨어져나오는 원자의 양이 증가될 수 있고, 그에 따라, 기판(S) 상에 증착되는 박막층의 증착 속도가 향상될 수 있다.

또한, 예로서, 상기 서셉터(200)의 일 측면에 형성되는 타겟(400)의 재료와 상기 서셉터(200)의 다른 측면에 형성되는 타겟(400)의 재료를 서로 상이하게 구성함으로써, 다양한 조성의 박막층을 기판(S) 상에 보다 효율적으로 형성할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장비의 동작을 설명하면 아래와 같다.

챔버(100) 내부를 진공 상태로 유지한 후, 상기 챔버(100) 내의 서셉터(200) 상에 기판(S)을 안착시킨다.

그 후, 상기 챔버(100) 내부로 불활성 가스, 예로서 아르곤 가스를 투입한 후 상기 백킹 플레이트(300)에 공정에 적절한 전압을 인가한다. 그리하면, 플라즈마 방전에 의해서 아르곤 가스가 양이온과 전자로 이온화되고, 상기 양이온은 타겟(400)으로 가속되어 타겟(400)에 충돌한다. 따라서, 상기 충돌에 의해서 타겟(400)으로부터 원자들이 떨어져나오게 된다.

이때, 상기 마그네트(500)의 작용에 의해서 고밀도의 플라즈마가 형성되어, 다량의 양이온이 타겟(400)으로 가속됨으로써 상기 타겟(400)으로부터 떨어져나오는 원자들의 밀도가 증가된다.

한편, 상기 플라즈마 방전시 발생하는 자외선(UV)은 자외선(UV) 차단막(800)에 의해 차단되어 기판(S) 상으로 조사되지 않게 되고, 그와 더불어 상기 충돌에 의해 타겟(400)으로부터 떨어져나온 원자들도 상기 자외선(UV) 차단막(800)에 의해서 기판(S) 쪽으로 진행되지 않게 된다.

그 후, 상기 플라즈마 방전 및 타겟(400)에의 충돌로부터 발생된 중성의 원자들은 이온화 장치(ionizer)(600)로 입사되어 이온화된다.

그 후, 상기 이온화 장치(600)를 통과하며 이온화된 입자들은 전기장 생성 수단 또는 자기장 생성 수단과 같은 경로 변경 수단에 의해서 그 경로가 변경되면서 챔버(700)의 중앙 상측에 위치하는 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700)로 입사된다. 그리하면, 입자들이 중성화되면서 그 에너지가 조절된다.

상기 에너지가 조절된 입자들은 상기 서셉터(200) 상에 안착된 기판(S)으로 입사되고, 최종적으로 기판(S) 상에 박막층을 형성하게 된다. 이와 같이, 기판(S)으로 입사되는 입자들이 박막증착에 부합하는 에너지 상태로 조절되어 있기 때문에, 비록 기판(S) 상에 유기막이 형성되어 있다 하더라도, 상기 유기막을 손상시키지 않으면서 상기 유기막 상에 박막층이 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터링 장비의 개략도로서, 이는 전술한 도 2에 따른 스퍼터링 장비의 구성에서 타겟(400)과 마그네트(500)의 구성이 변경된 것이다. 그 외에 챔버(100), 서셉터(200), 이온화 장치(ionizer)(600), 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700) 및 자외선(UV) 차단막(800) 등의 구성은 전술한 도 2에 따른 스퍼터링 장비와 동일하다.

따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스퍼터링 장비는, 챔버(100), 서셉터(200), 타겟(400), 마그네트(Magnet)(500), 마스크(550), 이온화 장치(ionizer)(600), 중성화 및 에너지 조절 장치(neutralization and energy controller)(700), 및 자외선(UV) 차단막(800)을 포함하여 이루어진다.

도 3에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 타겟(400)이 평판 구조로 형성된 것이 아니라, 원통 구조로 형성되어 있다. 또한, 상기 원통 구조로 형성된 타겟(400)의 내주면에는 마그네트(500)가 형성되어 있다. 즉, 상기 마그네트(500)도 원통 구조로 형성되어 있다.

이와 같이, 원통 구조로 형성된 마그네트(500) 및 타겟(400)은 회전가능하도록 구성되어 있어, 상기 양이온에 의해 충돌되는 타겟(400) 면을 상시 변경할 수 있다. 즉, 플라즈마 방전에 의해 생성된 양이온이 개구부(551)를 통해 진입하여 원통 구조의 타겟(400)의 표면 전체에 골고루 충돌할 수 있도록, 상기 원통 구조로 형성된 마그네트(500) 및 타겟(400)은 회전가능하도록 구성된다. 그러나, 여기서 마그네트(500)는 고정시키고 타겟(400)만 회전시킬 수도 있다.

한편, 도시하지는 않았지만, 상기 타겟(400)에 전압이 인가될 수 있도록, 소정의 전극이 상기 타겟(400)에 접촉하도록 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 소정의 전극은 상기 타겟(400)과 마그네트(500) 사이에 원통 구조로 형성될 수 있다.

특히, 상기 마그네트(500)는 고정되고 타겟(400)만 회전할 경우에는, 상기 소정의 전극은 상기 타겟(400)과 함께 회전하도록 형성될 수 있다.

상기 마스크(550)는 상기 타겟(400)과 이온화 장치(600) 사이에 배치되어, 상기 타겟(400)에서 떨어져나오는 원자들이 상기 이온화 장치(600) 이외의 영역으로 진행되는 것을 방지하도록 형성될 수도 있다. 따라서, 상기 마스크(550)는 상기 타겟(400)과 이온화 장치(600) 사이의 영역에 개구부(551)를 구비하어 있다.

상기 마스크(550)는 접지(ground)되고, 그와 동시에 플라즈마 방전의 양극(+)으로 기능할 수 있다.

한편, 이상 설명한 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스퍼터링 장비에서는, 기판(S), 서셉터(200), 백킹 플레이트(300), 타겟(400) 및 마그네트(500)가 챔버(100)의 하측에 위치하고, 이온화 장치(600) 및 중성화 및 에너지 조절 장치(700)가 챔버(100)의 상측에 위치하였지만, 본 발명에 따른 스퍼터링 장비가 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스퍼터링 장비에서는, 기판(S), 서셉터(200), 백킹 플레이트(300), 타겟(400) 및 마그네트(500)가 챔버(100)의 상측에 위치하고, 이온화 장치(600) 및 중성화 및 에너지 조절 장치(700)가 챔버(100)의 하측에 위치할 수도 있다.

100: 챔버 200: 서셉터
300: 백킹 플레이트 400: 타겟
500: 마그네트 550: 마스크
551: 개구부 600: 이온화 장치
700: 중성화 및 에너지 조절 장치 800: 자외선(UV) 차단막

Claims

챔버;
상기 챔버 내에서 기판을 지지하는 서셉터;
상기 서셉터의 측면에 위치하며, 상기 기판 상에 증착될 증착 물질로 이루어진 타겟;
상기 타겟을 구성하는 타겟 물질로 이루어진 중성의 입자들을 이온화시키는 이온화 장치;
상기 이온화 장치를 통과한 입자들을 중성화시키면서 에너지를 조절하는 중성화 및 에너지 조절 장치; 및
상기 플라즈마 방전시 발생하는 자외선(UV)이 상기 기판으로 조사되는 것을 방지하는 자외선(UV) 차단막을 포함하여 이루어진 스퍼터링 장비.
제1항에 있어서,
상기 서셉터는 상기 챔버의 중앙부에 위치하고, 상기 타겟은 상기 챔버의 주변부에 위치하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제1항에 있어서,
상기 타겟을 지지하면서 상기 타겟에 전압이 인가될 수 있도록 하는 백킹 플레이트를 추가로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제3항에 있어서,
상기 타겟의 근방에 플라즈마 방전을 위한 양극이 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제3항에 있어서,
상기 백킹 플레이트에 접하는 마그네트를 추가로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제1항에 있어서,
상기 이온화 장치는 플라즈마 내에 존재하는 중성의 원자로 이루어진 타겟 물질을 전자와 충돌시켜 이온화시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제1항에 있어서,
상기 중성화 및 에너지 조절 장치는 상기 챔버의 중앙부에 위치하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제1항에 있어서,
상기 이온화 장치와 상기 중성화 및 에너지 조절 장치는 입자들의 진행 경로를 변경하기 위한 경로 변경 수단을 그 내부에 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제8항에 있어서,
상기 경로 변경 수단은 전기장 생성 수단, 자기장 생성 수단, 또는 전기장 생성 수단과 자기장 생성 수단의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제1항에 있어서,
상기 중성화 및 에너지 조절 장치는, 이온화된 입자들을 전자와 충돌시켜 중성화시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제1항에 있어서,
상기 자외선(UV) 차단막은 상기 타겟과 상기 서셉터 사이에 소정의 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제1항에 있어서,
상기 타겟은 회전 가능한 원통 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제12항에 있어서,
상기 원통 구조의 타겟의 내주면에 마그네트가 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제12항에 있어서,
상기 타겟과 상기 이온화 장치 사이에 배치되어, 상기 타겟에서 떨어져 나오는 원자들이 상기 이온화 장치 이외의 영역으로 진행하는 것을 방지하는 마스크를 추가로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.
제1항에 있어서,
상기 타겟은 상기 서셉터의 일 측면 및 상기 서셉터의 다른 측면에 각각 형성되고, 상기 서셉터의 일 측면에 형성되는 타겟의 재료와 상기 서셉터의 다른 측면에 형성되는 타겟의 재료가 서로 상이하게 구성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장비.