KR20140127069A - 스퍼터링 장치, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법 - Google Patents

스퍼터링 장치, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판에 대하여 증착 공정을 진행하기 위한 스퍼터링 장치에 관한 것으로서, 기판이 배치되고 기판에 대한 증착 공정이 이루어지는 증착 공간을 포함하는 챔버, 상기 챔버내에 상기 기판과 대향하도록 배치되는 회전형 타겟, 상기 회전형 타겟 내에 배치되는 내부 마그넷 부재 및 상기 챔버 내에 상기 기판과 대향하고 상기 회전형 타겟의 외부에 상기 회전형 타겟과 이격되도록 배치되는 외부 마그넷 부재를 포함하는 스퍼터링 장치, 박막 형성 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법을 제공한다.

Description

스퍼터링 장치, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법{Sputtering apparatus, method for forming thin film using the same and method for manufacturing organic light emitting display apparatus}
본 발명은 스퍼터링 장치, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법 에 관한 것으로 더 상세하게는 박막 형성 공정을 효율적으로 진행할 수 있고 증착막 특성을 용이하게 향상할 수 있는 스퍼터링 장치, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자, 표시 장치 및 기타 전자 소자 등은 복수의 박막을 구비한다. 이러한 복수의 박막을 형성하는 방법은 다양한데 그 중 증착 방법이 하나의 방법이다.
증착 방법은 예를들면, 스퍼터링(sputtering), 화학적 기상 증착(CVD: chemical vapor deposition), 원자층 증착(ALD: atomic layer deposition) 기타 다양한 방법이 있다.
한편, 표시 장치들 중, 유기 발광 표시 장치는 시야각이 넓고 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 서로 대향된 제1 전극 및 제2 전극 사이에 유기 발광층을 구비하는 중간층을 포함하고, 그 외에 하나 이상의 다양한 박막을 구비한다. 이때 유기 발광 표시 장치의 박막을 형성하기 위하여 스퍼터링 공정을 이용하기도 한다.
이러한 스퍼터링 공정 시 타겟과 기판 사이에는 플라즈마 방전이 발생하는데, 이러한 플라즈마 방전 특성의 균일도를 확보하기 용이하지 않다.
특히, 유기 발광 표시 장치가 대형화되고 고해상도를 요구함에 따라 유기 발광 표시 장치에 포함되는 박막들의 균일한 특성이 요구된다. 그러나 스퍼터링 공정을 이용하여 박막 형성 시 플라즈마 방전 특성을 유지하기 곤란하여 원하는 특성을 갖는 박막을 형성하는데 한계가 있다.
본 발명은 박막 형성 공정을 효율적으로 진행할 수 있고 증착막 특성을 용이하게 향상할 수 있는 스퍼터링 증착 장치, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 기판에 대하여 증착 공정을 진행하기 위한 스퍼터링 장치에 관한 것으로서, 기판이 배치되고 기판에 대한 증착 공정이 이루어지는 증착 공간을 포함하는 챔버, 상기 챔버내에 상기 기판과 대향하도록 배치되는 회전형 타겟, 상기 회전형 타겟 내에 배치되는 내부 마그넷 부재 및 상기 챔버 내에 상기 기판과 대향하고 상기 회전형 타겟의 외부에 상기 회전형 타겟과 이격되도록 배치되는 외부 마그넷 부재를 포함하는 스퍼터링 장치를 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 외부 마그넷 부재는 상기 회전형 타겟을 중심으로 양 쪽에 배치된 제1 마그넷 부재 및 제2 마그넷 부재를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제1 마그넷 부재는 상기 회전형 타겟의 일 측면 영역을 대향하도록 배치되고, 상기 제2 마그넷 부재는 상기 회전형 타겟의 일 측면 영역의 반대 측면 영역에 대응하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 외부 마그넷 부재는 상기 회전형 타겟의 길이 방향과 나란하게 길게 연장된 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 외부 마그넷 부재는 상기 내부 마그넷 부재와 평행하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 외부 마그넷 부재와 상기 기판간의 거리는 동일할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 외부 마그넷 부재와 상기 기판간의 거리가 점진적으로 변하도록 상기 외부 마그넷 부재는 상기 기판에 대하여 소정의 각도만큼 경사지도록 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 외부 마그넷 부재는 복수의 분할 마그넷 부재를 구비하고, 상기 복수의 분할 마그넷 부재들과 상기 기판의 거리를 독립적으로 제어하도록 상기 복수의 분할 마그넷 부재들 각각은 서로 독립적으로 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 외부 마그넷 부재는 적어도 상기 내부 마그넷 부재에 대응하는 길이를 가질 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 회전형 타겟은 속이 빈 기둥형태로 형성되고, 상기 회전형 타겟의 내부에는 상기 회전형 타겟을 지지하는 백킹 플레이트가 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 회전형 타겟은 캐소드 기능을 할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 기판과 대향하고 상기 회전형 타겟과 이격되도록 상기 회전형 타겟의 외부에 배치된 전극 부재를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 전극 부재는 상기 회전형 타겟을 중심으로 양 쪽에 배치된 제1 전극 부재 및 제2 전극 부재를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 전극 부재는 상기 외부 마그넷 부재와 상기 회전형 타겟 사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 전극 부재는 애노드 기능을 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 스퍼터링 장치를 이용하여 기판에 박막을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 챔버내에 상기 기판을 투입하는 단계 및 상기 챔버내에 상기 기판과 대향하도록 배치되고 내부에 내부 마그넷 부재가 배치된 회전형 타겟을 이용하여 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계를 포함하고, 상기 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계는, 상기 기판과 대향하고 상기 회전형 타겟의 외부에 상기 회전형 타겟과 이격되도록 배치되는 외부 마그넷 부재를 이용하여 상기 회전형 타겟 주변의 자기장을 제어하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법을 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 기판과 대향하고 상기 회전형 타겟과 이격되도록 상기 회전형 타겟의 외부에 배치된 전극 부재를 배치하고, 상기 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계에서 상기 전극 부재에 전압을 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 스퍼터링 장치를 이용하여 유기 발광 표시 장치를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 챔버내에 기판을 투입하는 단계 및 상기 챔버내에 상기 기판과 대향하도록 배치되고 내부에 내부 마그넷 부재가 배치된 회전형 타겟을 이용하여 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계를 포함하고, 상기 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계는, 상기 기판과 대향하고 상기 회전형 타겟의 외부에 상기 회전형 타겟과 이격되도록 배치되는 외부 마그넷 부재를 이용하여 상기 회전형 타겟 주변의 자기장을 제어하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치 형성 방법을 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 유기 발광 표시 장치는, 제1 전극, 제2 전극, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되고 유기 발광층을 구비하는 중간층 및 상기 제2 전극 상에 형성되는 봉지층을 포함하고, 상기 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계를 진행하여 상기 봉지층을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 봉지층은 하나 이상의 유기층 및 하나 이상의 무기층을 구비하고, 상기 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계를 진행하여 상기 봉지층의 상기 무기층 중 적어도 하나의 층을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 관한 증착 장치, 이를 이용한 박막 형성 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법은 박막 형성 공정을 효율적으로 진행할 수 있고 증착막 특성을 용이하게 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 스퍼터링 장치의 외부 마그넷 부재의 변형예들을 도시한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 관한 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 스퍼터링 장치를 이용하여 제조된 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 F의 확대도이다.
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도이고, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 스퍼터링 장치(100)는 크게 챔버(101), 회전형 타겟(130), 내부 마그넷 부재(150), 정렬 부재(140) 및 외부 마그넷 부재(190)를 포함한다.
챔버(101)는 증착 공정의 압력 분위기를 제어하도록 펌프(미도시)에 연결될 수 있고, 기판(S), 타겟(130) 및 외부 마그넷 부재(190)등을 수용 및 보호한다. 또한 챔버(101)는 기판(S)의 출입을 위한 하나 이상의 출입구(미도시)를 구비할 수 있다. 도 1에는 챔버(101)의 바닥면만을 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 챔버(101)는 박스와 유사한 형태를 가질 수 있다.
기판(S)은 지지부(105)상에 배치될 수 있다. 지지부(105)는 기판(S)에 대한 증착 공정이 진행되는 동안 기판(S)이 움직이거나 흔들리지 않도록 한다. 이를 위하여 지지부(110)는 클램프(미도시)를 구비할 수 있다. 또한 지지부(110)와 기판(S)간의 흡착을 위하여 지지부(110)는 하나 이상의 흡착홀(미도시)을 구비할 수도 있다. 또한 지지부(105)는 증착 공정 중 열에 의한 변성 및 파손을 방지하도록 내열성 및 내구성이 높은 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
회전형 타겟(130)이 기판(S)과 대향하도록 배치된다. 회전형 타겟(130)은 증착 공정 중 회전하면서 기판(S)에 증착 물질을 제공하여, 기판(S)에 증착막이 형성되도록 한다. 이를 위하여 회전형 타겟(130)의 길이는 적어도 기판(S)의 일 방향의 폭과 동일 또는 그보다 큰 것이 바람직하다.
백킹 플레이트(120:backing plate)가 회전형 타겟(130)을 지지하도록 구비될 수 있다. 즉, 속이 빈 기둥 형태인 회전형 타겟(130)과 유사한 형태로 형성된 백킹 플레이트(120)가 회전형 타겟(130)의 내부에 배치되면서 회전형 타겟(130)을 지지할 수 있다. 또한, 백킹 플레이트(120)는 증착 공정 중 회전형 타겟(130)의 온도를 일정하게 유지할 수 있고, 전원(미도시)를 통하여 파워가 백킹 플레이트(120)에 인가될 수 있다. 예를들면 백킹 플레이트(120)에 RF 또는 DC 전원의 파워가 인가될 수 있고 백킹 플레이트(120)는 캐소드 기능을 할 수 있다. 이를 통하여 백킹 플레이트(120)와 연결된 회전형 타겟(130)은 캐소드 기능을 할 수 있다.
물론, 백킹 플레이트(120)없이 회전형 타겟(130)을 사용할 수 있고, 그 경우 파워는 회전형 타겟(130)에 인가될 수 있다.
하나 이상의 내부 마그넷 부재(150)가 회전형 타겟(130)내에 배치된다. 내부 마그넷 부재(150)는 회전형 타겟(130)의 길이 방향과 나란하게 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 내부 마그넷 부재(150)는 전술한 회전형 타겟(130)이 회전하면서 증착 공정을 진행하는 동안 회전하지 않는다. 즉, 내부 마그넷 부재(150)는 회전형 타겟(130) 및 백킹 플레이트(120)와 연결되지 않는다.
내부 마그넷 부재(150)는 회전형 타겟(130)과 기판(S)사이에 자기장을 발생시킨다. 내부 마그넷 부재(150)는 기판(S)에 대한 증착막의 특성을 용이하게 제어하도록 그 개수를 다양하게 결정할 수 있다. 또한, 내부 마그넷 부재(150)의 N극 또는 S극을 선택적으로 기판(S)과 대향하도록 배치 변경을 할 수 있다. 또한 복수의 내부 마그넷 부재(150)을 배치하는 경우 각각의 극성 배치를 자유롭게 할 수 있음은 물론이다.
구동축(122)이 백킹 플레이트(120) 및 회전형 타겟(130)의 회전축 기능을 하도록 배치된다. 구체적으로 구동축(122)은 구동 벨트와 같은 구동부(124)에 연결되어 구동력을 전달받아 백킹 플레이트(120) 및 회전형 타겟(130)을 회전할 수 있다. 이 때 전술한 전원(미도시)은 구동축(122)에 연결되어 구동축(122)을 통하여 백킹 플레이트(120)에 파워가 인가될 수 있다.
구동축(122)은 백킹 플레이트(120)의 양단에 길게 연장된 형태로 형성되는데, 하우징(129)에 의하여 수용될 수 있다.
백킹 플레이트(120)와 구동축(122)을 연결 및 고정하도록 백킹 튜브(125)가 배치될 수 있다. 물론, 백킹 튜브(125)가 생략된 채 백킹 플레이트(120)와 구동축(122)이 일체로 형성될 수도 있다.
냉각수 유입관(126) 및 냉각수 배출관(127)이 회전형 타겟(130)의 내부로 연결된다. 이를 통하여 회전형 타겟(130), 백킹 플레이트(120) 및 백킹 플레이트(120)의 내부의 온도를 유지한다.
외부 마그넷 부재(190)는 기판(S)과 대향하고 회전형 타겟(130)과 이격되도록 회전형 타겟(130)의 외부에 배치된다. 외부 마그넷 부재(190)는 제1 마그넷 부재(191) 및 제2 마그넷 부재(192)를 구비한다. 제1 마그넷 부재(191) 및 제2 마그넷 부재(192)는 각각 회전형 타겟(130)을 중심으로 회전형 타겟(130)의 양쪽에 배치된다. 구체적으로 제1 마그넷 부재(191)는 회전형 타겟(130)의 일 측면 영역을 대향하도록 배치되고, 제2 마그넷 부재(192)는 회전형 타겟(130)의 측면 영역 중 제1 마그넷 부재(191)에 대응된 영역의 반대 영역과 대향하도록 배치된다.
또한, 제1 마그넷 부재(191) 및 제2 마그넷 부재(192)는 회전형 타겟(130)의 길이 방향과 나란하게 길게 연장된 형태를 갖는다. 구체적으로 제1 마그넷 부재(191) 및 제2 마그넷 부재(192)는 내부 마그넷 부재(150)의 연장 방향과 나란하게 배치될 수 있다.
본 실시예의 스퍼터링 장치(100)의 동작 및 효과에 대하여 간략하게 설명한다.
스퍼터링 장치(100)의 챔버(101)에 기판(S)을 배치하고, 기판(S)에 증착막을 형성하기 위한 재료를 제공할 수 있는 회전형 타겟(130)을 기판(S)과 대향하도록 배치한다. 그리고 챔버(101)내로 주입된 기체 등을 통하여 플라즈마 상태를 형성한 후 여기된 입자들이 회전형 타겟(130)과 충돌하여 회전형 타겟(130)으로부터 떨어져 나온 입자들이 기판(S)상에 도달하여 증착막을 형성한다.
본 실시예의 스퍼터링 장치(100)는 회전형 타겟(130)을 구비한다. 증착 공정 중 회전형 타겟(130)이 회전하면서 증착 공정이 진행되므로 회전형 타겟(130)의 전체면을 균일하게 사용하면서 증착 공정을 수행할 수 있다. 이를 통하여 회전형 타겟(130)의 사용 효율을 향상하여 회전형 타겟(130)의 사용 주기를 증가하고 스퍼터링 장치(100)를 통한 증착 공정을 효율적으로 진행한다.
또한, 회전형 타겟(130)의 내부에 내부 마그넷 부재(150)를 구비하여 기판(S)에 대한 증착 효율을 향상한다.
또한, 본 실시예에서는 회전형 타겟(130)을 중심으로 회전형 타겟(130)의 양쪽에 외부 마그넷 부재(190)를 배치하여 내부 마그넷 부재(150)로 인하여 생길 수 있는 비정상적 방전을 원천적으로 차단하여 증착 효율을 증대한다. 즉, 내부 마그넷 부재(150)로 인하여 회전형 타겟(130)과 기판(S)사이에 자기장이 발생하는데, 이러한 영역에서 플라즈마 방전이 발생한다. 그러나 내부 마그넷 부재(150)는 회전형 타겟(130)의 주변, 특히 측면에 불균일한 자기장을 발생시킨다. 이러한 회전형 타겟(130)의 측면에 발생한 불균일한 자기장은 비정상적 플라즈마 방전을 일으켜 회전형 타겟(130)의 불균일한 마모, 기판(S)의 증착막 두께 불균일 및 회전형 타겟(130)의 손상 등의 문제가 발생한다. 그러나 본 실시예에서는 이러한 불균일한 자기장 발생을 억제하도록 회전형 타겟(130)의 양쪽 측면에 대응하도록 외부 마그넷 부재(190)를 배치한다.
이를 통하여 회전형 타겟(130)의 측면에 발생하는 비정상적 자기장을 차단하여 회전형 타겟(130)의 균일한 사용, 증착막 특성 향상 효과를 용이하게 구현한다.
이러한 효과를 증대하도록 외부 마그넷 부재(190)는 적어도 내부 마그넷 부재(150)의 길이에 대응되는 길이를 갖는 것이 바람직하다.
도 4 및 도 5는 도 1의 스퍼터링 장치의 외부 마그넷 부재(190)의 변형예들을 도시한 도면들이다.
전술한 외부 마그넷 부재(190)는 회전형 타겟(130)의 내부에 배치된 내부 마그넷 부재(150)와 평행한 방향으로 배치된다.
그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 먼저 도 4를 참조하면 외부 마그넷 부재(191')는 내부 마그넷 부재(150')에 대하여 소정의 각도를 갖도록 경사진 형태를 갖도록 배치된다. 즉, 외부 마그넷 부재(191')는 기판(S)에 대하여 일정한 간격을 유지하지 않고 영역 별로 기판(S)에 대하여 상이한 간격을 갖는다. 즉 외부 마그넷 부재(191')와 기판(S)간의 거리는 점진적으로 변한다. 이를 통하여 회전형 타겟(130)주변의 자기장의 밀도 조정을 용이하게 할 수 있다. 또한, 회전형 타겟(130)주변의 자기장의 밀도 조정을 하여 기판(S)에 증착되는 증착막의 두께를 제어할 수 있다. 즉, 도 4를 기준으로 기판(S)의 우측 영역의 증착막의 두께가 좌측 영역의 증착막의 두께보다 커져 이를 균일하게 할 필요가 있는 경우 도 4와 같이 외부 마그넷 부재(191')를 배치하여 회전형 타겟(130')의 우측 영역의 자기장 밀도를 낮추어 기판(S)의 우측 영역의 증착 속도를 좌측 영역에 비하여 감소할 수 있다.
또한 도 5를 참조하면 외부 마그넷 부재(191")는 복수의 분할 마그넷 부재(191"A, 191"B, 191"C, 191"D, 191"E)들을 구비한다. 복수의 분할 마그넷 부재(191"A, 191"B, 191"C, 191"D, 191"E)들 각각은 서로 분할되어 서로 독립적으로 배치할 수 있다. 이를 통하여 복수의 분할 마그넷 부재(191"A, 191"B, 191"C, 191"D, 191"E)들 각각과 기판(S)간의 거리를 다양하게 제어할 수 있다.
이를 통하여 회전형 타겟(130")주변의 자기장의 밀도를 회전형 타겟(130")의 영역에 따라 다양하게 조정할 수 있다. 또한, 회전형 타겟(130")주변의 자기장의 밀도 조정을 하여 기판(S)에 증착되는 증착막의 두께를 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 관한 스퍼터링 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면 스퍼터링 장치(200)는 크게 챔버(201), 회전형 타겟(230), 내부 마그넷 부재(250), 정렬 부재(240), 외부 마그넷 부재(290) 및 전극 부재(270)를 포함한다.
챔버(201)는 증착 공정의 압력 분위기를 제어하도록 펌프(미도시)에 연결될 수 있고, 기판(S), 타겟(230) 및 외부 마그넷 부재(290)등을 수용 및 보호한다. 또한 챔버(201)는 기판(S)의 출입을 위한 하나 이상의 출입구(미도시)를 구비할 수 있다.
기판(S)은 지지부(205)상에 배치될 수 있다. 지지부(205)는 기판(S)에 대한 증착 공정이 진행되는 동안 기판(S)이 움직이거나 흔들리지 않도록 한다. 이를 위하여 지지부(210)는 클램프(미도시)를 구비할 수 있다. 또한 지지부(210)와 기판(S)간의 흡착을 위하여 지지부(210)는 하나 이상의 흡착홀(미도시)을 구비할 수도 있다. 또한 지지부(205)는 증착 공정 중 열에 의한 변성 및 파손을 방지하도록 내열성 및 내구성이 높은 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
회전형 타겟(230)이 기판(S)과 대향하도록 배치된다. 회전형 타겟(230)은 증착 공정 중 회전하면서 기판(S)에 증착 물질을 제공하여, 기판(S)에 증착막이 형성되도록 한다. 이를 위하여 회전형 타겟(230)의 길이는 적어도 기판(S)의 일 방향의 폭과 동일 또는 그보다 큰 것이 바람직하다.
백킹 플레이트(220:backing plate)가 회전형 타겟(230)을 지지하도록 구비될 수 있다. 즉, 속이 빈 기둥 형태인 회전형 타겟(230)과 유사한 형태로 형성된 백킹 플레이트(220)가 회전형 타겟(230)의 내부에 배치되면서 회전형 타겟(230)을 지지할 수 있다. 또한, 백킹 플레이트(220)는 증착 공정 중 회전형 타겟(230)의 온도를 일정하게 유지할 수 있고, 전원(미도시)를 통하여 파워가 백킹 플레이트(220)에 인가될 수 있다. 예를들면 백킹 플레이트(220)에 RF 또는 DC 전원의 파워가 인가될 수 있고 백킹 플레이트(220)는 캐소드 기능을 할 수 있다.
물론, 백킹 플레이트(220)없이 회전형 타겟(230)을 사용할 수 있고, 그 경우 파워는 회전형 타겟(230)에 인가될 수 있다.
하나 이상의 내부 마그넷 부재(250)가 회전형 타겟(230)내에 배치된다. 내부 마그넷 부재(250)는 회전형 타겟(230)의 길이 방향과 나란하게 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 내부 마그넷 부재(250)는 전술한 회전형 타겟(230)이 회전하면서 증착 공정을 진행하는 동안 회전하지 않는다. 즉, 내부 마그넷 부재(250)는 회전형 타겟(230) 및 백킹 플레이트(220)와 연결되지 않는다.
내부 마그넷 부재(250)는 회전형 타겟(230)과 기판(S)사이에 자기장을 발생시킨다. 내부 마그넷 부재(250)는 기판(S)에 대한 증착막의 특성을 용이하게 제어하도록 그 개수를 다양하게 결정할 수 있다. 또한, 내부 마그넷 부재(250)의 N극 또는 S극을 선택적으로 기판(S)과 대향하도록 배치 변경을 할 수 있다. 또한 복수의 내부 마그넷 부재(250)을 배치하는 경우 각각의 극성 배치를 자유롭게 할 수 있음은 물론이다.
구동축(미도시), 하우징(미도시), 백킹 튜브(미도시), 냉각수 유입관(미도시) 및 냉각수 배출관(미도시)은 전술한 실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
외부 마그넷 부재(290)는 기판(S)과 대향하고 회전형 타겟(230)과 이격되도록 회전형 타겟(230)의 외부에 배치된다. 외부 마그넷 부재(290)는 제1 마그넷 부재(291) 및 제2 마그넷 부재(292)를 구비한다. 제1 마그넷 부재(291) 및 제2 마그넷 부재(292)는 각각 회전형 타겟(230)을 중심으로 회전형 타겟(230)의 양쪽에 배치된다. 구체적으로 제1 마그넷 부재(291)는 회전형 타겟(230)의 일 측면 영역을 대향하도록 배치되고, 제2 마그넷 부재(292)는 회전형 타겟(230)의 측면 영역 중 제1 마그넷 부재(291)가 대향된 영역의 반대 영역과 대향되도록 배치된다.
또한, 제1 마그넷 부재(291) 및 제2 마그넷 부재(292)는 회전형 타겟(230)의 길이 방향과 나란하게 길게 연장된 형태를 갖는다. 구체적으로 제1 마그넷 부재(291) 및 제2 마그넷 부재(292)는 내부 마그넷 부재(250)의 연장 방향과 나란하게 배치될 수 있다.
도시하지 않았으나 본 실시예의 스퍼터링 장치(200)에 도 4 및 도 5의 구조를 적용할 수 있음은 물론이다.
전극 부재(270)가 기판(S)과 대향하고 회전형 타겟(230)과 이격되도록 회전형 타겟(230)의 외부에 배치된다. 전극 부재(270)는 전원(280)에 연결되어 있다.
전극 부재(270)는 제1 전극 부재(271) 및 제2 전극 부재(272)를 구비한다. 제1 전극 부재(271) 및 제2 전극 부재(272)는 각각 회전형 타겟(230)을 중심으로 회전형 타겟(230)의 양쪽에 배치된다. 구체적으로 제1 전극 부재(271) 및 제2 전극 부재(272)는 각각 제1 마그넷 부재(291) 및 제2 마그넷 부재(292)보다 회전형 타겟(230)에 가깝게 배치된다. 또한, 제1 전극 부재(271) 및 제2 전극 부재(272)는 각각 제1 마그넷 부재(291) 및 제2 마그넷 부재(292)의 상면에 대응되고, 제1 마그넷 부재(291) 및 제2 마그넷 부재(292)의 측면들 중 회전형 타겟(230)을 향하는 측면에 대응되도록 형성된다. 이러한 제1 전극 부재(271) 및 제2 전극 부재(272)의 형상을 통하여 제1 전극 부재(271) 및 제2 전극 부재(272)는 제1 마그넷 부재(291) 및 제2 마그넷 부재(292)의 손상 및 오염을 방지하는 기능도 수행할 수 있다.
또한, 제1 전극 부재(271)는 회전형 타겟(230)의 일 측면 영역을 대향하도록 배치되고, 제2 전극 부재(272)는 회전형 타겟(230)의 측면 영역 중 제1 전극 부재(271)가 대향된 영역의 반대 영역과 대향되도록 배치된다.
또한, 제1 전극 부재(271) 및 제2 전극 부재(272)는 제1 마그넷 부재(291) 및 제2 마그넷 부재(292)의 길이와 동일 또는 그보다 큰 길이를 가질 수 있다. 이를 통하여 제1 전극 부재(271) 및 제2 전극 부재(272)는 제1 마그넷 부재(291) 및 제2 마그넷 부재(292)을 효과적으로 보호할 수 있는데, 특히 제1 전극 부재(271) 및 제2 전극 부재(272)는 제1 마그넷 부재(291) 및 제2 마그넷 부재(292)의 길이와 보다 큰 길이를 갖는 것이 바람직하다.
전극 부재(270)는 백킹 플레이트(220)과 반대의 극성을 갖는다. 즉 전극 부재(270)는 애노드 기능을 한다.
전술한 대로 백킹 플레이트(220)가 캐소드 기능을 하게 된다. 이 경우 회전형 타겟(230)과 기판(S)사이에서 증착 공정을 위하여 발생한 플라즈마가 기판(S)에 손상을 줄 수 있다. 즉 플라즈마 발생으로 인하여 발생한 음이온, 전자 등이 기판(S)에 충돌한다. 특히, 챔버(201) 또는 지지부(205)에 양의 전압을 인가하는 경우 이러한 음이온, 전자 등이 기판(S)에 충돌되는 횟수는 증가하여 기판(S)의 손상이 발생할 수 있다.
그러나, 본 실시예에서는 전극 부재(270)가 애노드 기능을 하므로 플라즈마 발생으로 인하여 발생한 음이온, 전자 등이 기판(S)으로 진행하는 것을 억제한다. 즉 기판(S)을 일종의 플로팅 상태로 유지한 채 증착 공정을 진행할 수 있다. 이를 통하여 기판(S)의 손상, 아크 (arc) 발생 등을 방지하고 증착 공정의 효율성을 향상한다.
또한, 외부 마그넷 부재(290)와 전극 부재(270)의 조합을 통하여 회전형 타겟(230)과 기판(S) 사이의 공간에서 발생하는 플라즈마의 밀도를 부분적으로 증가하여 낮은 파워를 인가하여도 증착 공정을 진행할 수 있다.
본 실시예의 스퍼터링 장치(200)의 동작 및 효과에 대하여 간략하게 설명한다.
스퍼터링 장치(200)의 챔버(201)에 기판(S)을 배치하고, 기판(S)에 증착막을 형성하기 위한 재료를 제공할 수 있는 회전형 타겟(230)을 기판(S)과 대향하도록 배치한다. 그리고 챔버(201)내로 주입된 기체 등을 통하여 플라즈마 상태를 형성한 후 여기된 입자들이 회전형 타겟(230)과 충돌하여 회전형 타겟(230)으로부터 떨어져 나온 입자들이 기판(S)상에 도달하여 증착막을 형성한다.
본 실시예의 스퍼터링 장치(200)는 회전형 타겟(230)을 구비한다. 증착 공정 중 회전형 타겟(230)이 회전하면서 증착 공정이 진행되므로 회전형 타겟(230)의 전체면을 균일하게 사용하면서 증착 공정을 수행할 수 있다. 이를 통하여 회전형 타겟(230)의 사용 효율을 향상하여 회전형 타겟(230)의 사용 주기를 증가하고 스퍼터링 장치(200)를 통한 증착 공정을 효율적으로 진행한다.
또한, 회전형 타겟(230)의 내부에 내부 마그넷 부재(250)를 구비하여 기판(S)에 대한 증착 효율을 향상한다.
또한, 본 실시예에서는 회전형 타겟(230)을 중심으로 회전형 타겟(230)의 양쪽에 외부 마그넷 부재(290)를 배치하여 내부 마그넷 부재(250)로 인하여 생길 수 있는 비정상적 방전을 원천적으로 차단하여 증착 효율을 증대한다. 즉, 내부 마그넷 부재(250)로 인하여 회전형 타겟(230)과 기판(S)사이에 자기장이 발생하는데, 이러한 영역에서 플라즈마 방전이 발생한다. 그러나 내부 마그넷 부재(250)은 회전형 타겟(230)의 주변, 특히 측면에 불균일한 자기장을 발생시킨다. 이러한 회전형 타겟(230)의 측면에 발생한 불균일한 자기장은 비정상적 플라즈마 방전을 일으켜 회전형 타겟(230)의 불균일한 마모, 기판(S)의 증착막 두께 불균일 기타 회전형 타겟(230)의 손상 등의 문제가 발생한다. 그러나 본 실시예에서는 이러한 불균일한 자기장 발생을 억제하도록 회전형 타겟(230)의 양쪽 측면에 대응하도록 외부 마그넷 부재(290)를 배치한다.
이를 통하여 회전형 타겟(230)의 측면에 발생하는 비정상적 자기장을 차단하여 회전형 타겟(230)의 균일한 사용, 증착막 특성 향상 효과를 용이하게 구현한다.
또한, 전극 부재(270)를 이용하여 플라즈마 발생으로 인하여 발생한 음이온, 전자 등이 기판(S)으로 진행하는 것을 억제한다. 즉 기판(S)을 일종의 플로팅 상태로 유지한 채 증착 공정을 진행할 수 있다. 이를 통하여 기판(S)의 손상, 아크 (arc) 발생 등을 방지하고 증착 공정의 효율성을 향상한다.
또한, 외부 마그넷 부재(290)와 전극 부재(270)의 조합을 통하여 회전형 타겟(230)과 기판(S) 사이의 공간에서 발생하는 플라즈마의 밀도를 부분적으로 증가하여 낮은 파워를 인가하여도 증착 공정을 진행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 스퍼터링 장치를 이용하여 제조된 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 8은 도 7의 F의 확대도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면 유기 발광 표시 장치(10:organic light emitting display apparatus)는 기판(30)상에 형성된다. 기판(30)은 글래스재, 플라스틱재, 또는 금속재로 형성될 수 있다.
기판(30)상에는 기판(30)상부에 평탄면을 제공하고, 기판(30)방향으로 수분 및 이물이 침투하는 것을 방지하도록 절연물을 함유하는 버퍼층(31)이 형성되어 있다.
버퍼층(31)상에는 박막 트랜지스터(40(TFT: thin film transistor)), 캐패시터(50), 유기 발광 소자(60:organic light emitting device)가 형성된다. 박막 트랜지스터(40)는 크게 활성층(41), 게이트 전극(42), 소스/드레인 전극(43)을 포함한다. 유기 발광 소자(60)는 제1 전극(61), 제2 전극(62) 및 중간층(63)을 포함한다. 캐패시터(50)는 제1 캐패시터 전극(51) 및 제2 캐패시터 전극(52)을 구비한다.
구체적으로 버퍼층(31)의 윗면에는 소정 패턴으로 형성된 활성층(41)이 배치된다. 활성층(41)은 실리콘과 같은 무기 반도체 물질, 유기 반도체 물질 또는 산화물 반도체 물질을 함유할 수 있고, 선택적으로 p형 또는 n형의 도펀트를 주입하여 형성될 수도 있다.
활성층(41)상부에는 게이트 절연막(32)이 형성된다. 게이트 절연막(32)의 상부에는 활성층(41)과 대응되도록 게이트 전극(42)이 형성된다. 게이트 절연막(32)의 상부에는 제1 캐패시터 전극(51)이 형성될 수 있고, 게이트 전극(42)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
게이트 전극(42)을 덮도록 층간 절연막(33)이 형성되고, 층간 절연막(33) 상에 소스/드레인 전극(43)이 형성되는 데, 활성층(41)의 소정의 영역과 접촉되도록 형성된다. 절연막(33) 상에는 제2 캐패시터 전극(52)이 형성될 수 있고, 소스/드레인 전극(43)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
소스/드레인 전극(43)을 덮도록 패시베이션층(34)이 형성되고, 패시베이션층(34)상부에는 박막트랜지스터(40)의 평탄화를 위하여 별도의 절연막을 더 형성할 수도 있다.
패시베이션층(34)상에 제1 전극(61)을 형성한다. 제1 전극(61)은 소스/드레인 전극(43)중 어느 하나와 전기적으로 연결되도록 형성한다. 그리고, 제1 전극(61)을 덮도록 화소정의막(35)이 형성된다. 이 화소정의막(35)에 소정의 개구(64)를 형성한 후, 이 개구(64)로 한정된 영역 내에 유기 발광층을 구비하는 중간층(63)을 형성한다. 중간층(63)상에 제2 전극(62)을 형성한다.
제2 전극(62)상에 봉지층(70)을 형성한다. 봉지층(70)은 유기물 또는 무기물을 함유할 수 있고, 유기물과 무기물을 교대로 적층한 구조일 수 있다.
구체적인 예로서 봉지층(70)은 전술한 스퍼터링 장치(100, 200)를 이용하여 형성할 수 있다. 즉 제2 전극(62)이 형성된 기판(30)을 챔버(101, 201)내로 투입한 후, 스퍼터링 장치(100, 200)를 이용하여 원하는 층을 형성할 수 있다.
특히, 봉지층(70)은 무기층(71) 및 유기층(72)을 구비하고, 무기층(71)은 복수의 층(71a, 71b, 71c)을 구비하고, 유기층(72)은 복수의 층 (72a, 72b, 72c)을 구비한다. 이 때 스퍼터링 장치(100, 200)를 이용하여 무기층(71)의 복수의 층(71a, 71b, 71c)을 형성할 수 있다.
그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 전술한 스퍼터링 장치(100, 200)를 이용하여 유기 발광 표시 장치(10)의 게이트 전극(42), 소스/드레인 전극(43), 제1 전극(61), 제2 전극(62)등과 같은 전극을 형성할 수도 있다.
또한 전술한 스퍼터링 장치(100, 200)를 이용하여 버퍼층(31), 게이트 절연막(32), 층간 절연막(33), 패시베이션층(34) 및 화소 정의막(35) 등 기타 절연막을 형성하는 것도 물론 가능하다.
전술한 것과 같이 본 실시예의 스퍼터링 장치(100, 200)를 이용할 경우 유기 발광 표시 장치(10)에 형성되는 증착막 특성을 향상하여 결과적으로 유기 발광 표시 장치(10)의 전기적 특성 및 화질 특성을 향상할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
S, 30: 기판
100, 200: 스퍼터링 장치
101, 201: 챔버
120, 220: 백킹 플레이트
130, 230: 회전형 타겟
150, 250: 내부 마그넷 부재
190, 290: 외부 마그넷 부재

Claims (20)

  1. 기판에 대하여 증착 공정을 진행하기 위한 스퍼터링 장치에 관한 것으로서,
    기판이 배치되고 기판에 대한 증착 공정이 이루어지는 증착 공간을 포함하는 챔버;
    상기 챔버내에 상기 기판과 대향하도록 배치되는 회전형 타겟;
    상기 회전형 타겟 내에 배치되는 내부 마그넷 부재; 및
    상기 챔버 내에 상기 기판과 대향하고 상기 회전형 타겟의 외부에 상기 회전형 타겟과 이격되도록 배치되는 외부 마그넷 부재를 포함하는 스퍼터링 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 마그넷 부재는 상기 회전형 타겟을 중심으로 양 쪽에 배치된 제1 마그넷 부재 및 제2 마그넷 부재를 구비하는 스퍼터링 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 마그넷 부재는 상기 회전형 타겟의 일 측면 영역을 대향하도록 배치되고, 상기 제2 마그넷 부재는 상기 회전형 타겟의 일 측면 영역의 반대 측면 영역에 대응하도록 배치되는 스퍼터링 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 마그넷 부재는 상기 회전형 타겟의 길이 방향과 나란하게 길게 연장된 형태를 갖는 스퍼터링 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 마그넷 부재는 상기 내부 마그넷 부재와 평행하도록 배치된 스퍼터링 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 마그넷 부재와 상기 기판간의 거리는 동일한 스퍼터링 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 마그넷 부재와 상기 기판간의 거리가 점진적으로 변하도록 상기 외부 마그넷 부재는 상기 기판에 대하여 소정의 각도만큼 경사지도록 배치된 스퍼터링 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 마그넷 부재는 복수의 분할 마그넷 부재를 구비하고, 상기 복수의 분할 마그넷 부재들과 상기 기판의 거리를 독립적으로 제어하도록 상기 복수의 분할 마그넷 부재들 각각은 서로 독립적으로 배치된 스퍼터링 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 외부 마그넷 부재는 적어도 상기 내부 마그넷 부재에 대응하는 길이를 갖는 스퍼터링 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 회전형 타겟은 속이 빈 기둥형태로 형성되고, 상기 회전형 타겟의 내부에는 상기 회전형 타겟을 지지하는 백킹 플레이트가 배치되는 스퍼터링 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 회전형 타겟은 캐소드 기능을 하는 스퍼터링 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 기판과 대향하고 상기 회전형 타겟과 이격되도록 상기 회전형 타겟의 외부에 배치된 전극 부재를 구비하는 스퍼터링 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 전극 부재는 상기 회전형 타겟을 중심으로 양 쪽에 배치된 제1 전극 부재 및 제2 전극 부재를 구비하는 스퍼터링 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 전극 부재는 상기 외부 마그넷 부재와 상기 회전형 타겟 사이에 배치된 스퍼터링 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 전극 부재는 애노드 기능을 하는 스퍼터링 장치.
  16. 스퍼터링 장치를 이용하여 기판에 박막을 형성하는 방법에 관한 것으로서,
    챔버내에 상기 기판을 투입하는 단계; 및
    상기 챔버내에 상기 기판과 대향하도록 배치되고 내부에 내부 마그넷 부재가 배치된 회전형 타겟을 이용하여 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계를 포함하고,
    상기 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계는, 상기 기판과 대향하고 상기 회전형 타겟의 외부에 상기 회전형 타겟과 이격되도록 배치되는 외부 마그넷 부재를 이용하여 상기 회전형 타겟 주변의 자기장을 제어하는 단계를 포함하는 박막 형성 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 기판과 대향하고 상기 회전형 타겟과 이격되도록 상기 회전형 타겟의 외부에 배치된 전극 부재를 배치하고,
    상기 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계에서 상기 전극 부재에 전압을 인가하는 단계를 더 포함하는 박막 형성 방법.
  18. 스퍼터링 장치를 이용하여 유기 발광 표시 장치를 형성하는 방법에 관한 것으로서,
    챔버내에 기판을 투입하는 단계; 및
    상기 챔버내에 상기 기판과 대향하도록 배치되고 내부에 내부 마그넷 부재가 배치된 회전형 타겟을 이용하여 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계를 포함하고,
    상기 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계는, 상기 기판과 대향하고 상기 회전형 타겟의 외부에 상기 회전형 타겟과 이격되도록 배치되는 외부 마그넷 부재를 이용하여 상기 회전형 타겟 주변의 자기장을 제어하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치 형성 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 유기 발광 표시 장치는,
    제1 전극, 제2 전극, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되고 유기 발광층을 구비하는 중간층 및 상기 제2 전극 상에 형성되는 봉지층을 포함하고,
    상기 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계를 진행하여 상기 봉지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 봉지층은 하나 이상의 유기층 및 하나 이상의 무기층을 구비하고,
    상기 증착 물질을 상기 기판에 증착하는 단계를 진행하여 상기 봉지층의 상기 무기층 중 적어도 하나의 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
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