KR20150061464A - 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판상으로 형성되며, 중앙 영역에 수용홀이 형성되는 지지판과, 정전 전극을 포함하며, 판상으로 형성되어 상기 수용홀에 결합되어 지지되는 정전 유닛과 열선을 포함하며, 상기 정전 유닛의 하부에 위치하는 가열 유닛 및 냉각수관을 포함하며, 상기 가열 유닛의 하부에 위치하는 냉각 유닛을 포함하는 기판 지지부를 포함하는 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치를 개시한다.

Description

정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치{Sputtering Apparatus having Electrostatic Chuck}

본 발명은 유리 기판과 평판 기판에 박막을 증착하는데 사용되는 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.

OLED 또는 LCD와 같은 평판 표시 장치용 디바이스의 제조 공정은 유기 기판과 같은 평판 기판에 복수의 박막을 증착하기 위한 스퍼터링 장치를 필요로 한다.

유리 기판을 지지하는 기판 지지부는 스퍼터링 장치의 내부의 중앙 부분에 상면이 수평을 이루도록 위치하며, 챔버 내부로 유입되는 유리 기판이 상면에 안착되도록 지지한다. 상기 기판 지지부는 유리 기판이 안착된 상태로 일측을 기준으로 회전하여 수직에 가깝게 회전되면서 유리 기판이 스퍼터링 타겟과 대향하도록 한다. 따라서, 상기 기판 지지부는 유리 기판을 지지하기 위하여 유리 기판의 주변에 대응되는 위치에 클램프와 같은 지지수단을 구비하여 회전하기 전에 유리 기판의 외측 영역에 지지 수단을 접촉시켜 유리 기판을 지지한다. 그러나, 상기 지지 수단은 유리 기판의 표면에 직접 접촉하여 유리 기판을 지지하게 되므로 유리 기판의 표면에 스크래치를 유발하거나, 심한 경우에는 유리 기판의 파손을 유발하는 경우가 있어 문제가 된다. 상기 유리 기판의 면적이 증가하는 경우에는 지지 수단의 수가 더 증가하게 되므로 스크래치 유발 또는 파손의 문제가 더 증가된다.

본 발명은 정전력을 이용하여 평판 기판을 지지할 수 있는 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 평판 기판을 사전에 예비 가열하여 스퍼터링 공정 효율을 증가시킬 수 있는 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치를 제공한다.

본 발명의 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치는 판상으로 형성되며, 중앙 영역에 수용홀이 형성되는 지지판과, 정전 전극을 포함하며, 판상으로 형성되어 상기 수용홀에 결합되어 지지되는 정전 유닛과 열선을 포함하며, 상기 정전 유닛의 하부에 위치하는 가열 유닛 및 냉각수관을 포함하며, 상기 가열 유닛의 하부에 위치하는 냉각 유닛을 포함하는 기판 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치는 정전 척이 정전력을 이용하여 평판 기판을 지지하게 되므로, 별도의 지지 수단을 필요로 하지 않으며, 평판 기판의 상면과 직접 접촉에 따른 스크래치와 같은 불량 원인이 발생되지 않도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치는 정전 척에 구비되는 가열 수단에 의하여 평판 기판을 미리 가열하여 스퍼터링이 진행되도록 하므로 스퍼터링 공정 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치의 개략적인 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 스퍼터링 장치에 장착되는 기판 지지부의 수직 단면도이다.
도 3은 도 1의 스퍼터링 장치의 기판 지지부가 수직 방향으로 회전한 상태의 내부 측면도이다.
도 4는 도 3의 수평 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시에에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치의 개략적인 수직 단면도이다.
도 6은 도 5의 스퍼터링 장치의 기판 지지부가 수직 방향으로 회전한 상태의 개략적인 수직 단면도이다.
도 7은 도 6의 수평 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치의 도 6에 대응되는 수평 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치의 개략적인 수직 단면도이다. 도 2는 도 1의 스퍼터링 장치에 장착되는 기판 지지부의 수직 단면도이다. 도 3은 도 1의 스퍼터링 장치의 기판 지지부가 수직 방향으로 회전한 상태의 내부 측면도이다. 도 4는 도 3의 수평 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치(100)은, 도 1 내지 도 4을 참조하면, 챔버부(110)와 스퍼터링 타겟부(130) 및 기판 지지부(150)를 포함하여 형성된다.

상기 챔버부(110)는 유리 기판을 스퍼터링 하는 일반적은 스퍼터링 장치의 챔버와 동일 또는 유사하게 형성되므로 구체적인 설명을 생략한다. 상기 챔버부(110)는 일측에 스퍼터링 타겟부(130)가 위치하며, 중앙 영역에 기판 지지부(150)가 위치한다. 상기 챔버부(110)는 스퍼터링 타겟부(130)를 수용하는 타겟 챔버 유닛(110a)와 기판 지지부(150)를 수용하는 기판 챔버 유닛(110b)이 결합되어 형성될 수 있다. 상기 챔버부(110)는 스퍼터링 공정 중에 진공으로 유지되며, 평판 기판(10)에 필요로 하는 성분의 박막이 단일 층 또는 복수 층으로 형성되도록 한다. 상기 챔버부(110)는 처리되는 평판 기판(10)의 평면 형상에 대응되도록 평면 형상이 사각 형상 또는 원형 형상으로 이루도록 형성된다.

상기 챔버부(110)는 타겟 챔버 유닛(110a)과 기판 챔버 유닛(110b) 사이에 위치하는 쉴드 판(112)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 쉴드 판(112)은 판상으로 형성되며 내부에 평판 기판(10)의 형상에 대응되는 관통 홀(112a)을 포함한다. 상기 쉴드 판(112)은 스퍼터링 공정에서 평판 기판(10)이 쉴드 판(112)에 근접할 때, 타겟 챔버 유닛(110a)과 기판 챔버 유닛(110b)의 내부 공간을 분리하여 타겟 물질이 기판 챔버 유닛(110b)으로 유입되지 않도록 한다.

상기 스퍼터링 타겟부(130)는 타겟 유닛(131)과 마그넷 유닛(135)을 포함하여 형성된다. 상기 스퍼터링 타겟부(130)는 챔버부(110)의 일측에 위치하며 타겟 유닛(131)이 챔버부(110)의 중심 방향에서 수직 방향으로 위치하고, 마그넷 유닛(135)이 타겟 유닛(131)의 후측에 위치한다. 한편, 상기 스퍼터링 타겟부(130)는 평판 기판(10)의 스퍼터링을 위한 스퍼터링 장치에 사용되는 일반적인 스퍼터링 타겟의 구성과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있다.

상기 타겟 유닛(131)은 타겟 소스(132)와 소스 지지튜브(133) 및 회전 수단(134)를 포함하여 형성된다. 상기 타겟 유닛(131)은 원통 형상으로 형성되며, 복수 개가 일정 간격으로 배열되어 형성될 수 있다. 상기 타겟 유닛은 스퍼터링 장치에 사용되는 일반적인 원통형 타겟 유닛으로 이루어질 수 있다.

상기 타겟 소스(132)는 원통 형상으로 형성되며, 형성하고자 하는 박막의 물질로 이루어진다. 상기 타겟 소스(132)는 그 높이가 평판 기판(10)의 높이보다 크도록 형성된다.

상기 소스 지지튜브(133)는 원통 형상으로 형성되며, 타겟 소스(132)의 내부에 위치하여 타겟 소스(132)를 지지한다. 상기 소스 지지튜브(133)는 외면이 타겟 소스(132)의 내면과 접촉되도록 형성된다.

상기 타겟 회전 수단(134)는 모터와 같은 회전 수단으로 형성되며, 소스 지지튜브의 하부 또는 상부에 위치한다. 상기 타겟 회전 수단(134)은 스퍼터링 공정 중에 타겟 소스(132)를 지지하는 소스 지지튜브(133)를 회전시켜 타겟 소스(132)가 스퍼터링 공정에서 원주 방향으로 균일하게 소비되도록 한다.

상기 마그넷 유닛(135)은 영구자석 또는 전자석으로 이루어지며, 타겟 소스(132)의 내측에 위치한다. 상기 마그넷 유닛(135)은 스퍼터링 공정에서 타겟 소스(132)의 표면을 포함하는 영역에 자장을 형성하여 스퍼터링 효율을 향상시킨다.

상기 기판 지지부(150)는 지지판(151)과 정전 유닛(153)과 가열 유닛(155)과 냉각 유닛(157) 및 지지 프레임(159)을 포함하여 형성된다. 상기 기판 지지부(150)는 정전력을 이용하여 상부에 안착되는 평판 기판(10)을 지지한다. 또한, 상기 기판 지지부(150)는 정전 유닛(153)의 하부에 위치하는 가열 유닛(155)을 이용하여 평판 기판(10)을 스퍼터링 공정 전에 예열하여 스퍼터링 공정의 효율을 증가시킨다. 또한 상기 기판 지지부(150)는 정전 유닛(153)의 하부에 위치하는 냉각 유닛(157)을 이용하여 정전 유닛(153)을 냉각시킨다.

상기 지지판(151)은 판상으로 형성되며, 중앙 영역에 정전 유닛의 평면 면적에 대응되는 수용홀(151a)을 포함한다. 상기 지지판(151)은 수용홀(151a)에 삽입되는 정전 유닛(153)을 지지한다. 또한, 상기 지지판(151)은 스퍼터링 공정중에 챔버부(110)의 쉴드 판(112)과 접촉하여 타겟 챔버 유닛(110a)과 기판 챔버 유닛(110b)의 내부 공간을 분리한다.

상기 정전 유닛(153)은 판상의 부도체로 이루어지며, 내부에 전기가 흐르는 정전 전극(미도시)을 포함하여 형성된다. 상기 정전 유닛(153)은 평판 기판(10)보다 큰 면적을 가지도록 형성된다. 또한, 상기 정전 유닛(153)은 상면에 트렌지 형상 또는 홀 형상의 가스 흐름 통로(미도시)가 형성된다. 상기 정전 유닛(153)은 지지판(151)의 수용홀(151a)에 결합되어 지지된다. 상기 정전 유닛(153)은 정전 척으로 작용하며, 상면에 안착되는 평판 기판(10)을 지지한다. 즉, 상기 정전 유닛(153)은 정전력에 의하여 상면에 안착되는 평판 기판(10)을 지지한다. 또한, 상기 정전 유닛(153)은 가스 흐름 통로로 공급되는 가스에 의하여 기판을 냉각할 수 있으며, 정전 유닛(153)으로부터 평판 기판(10)이 용이하게 분리될 수 있도록 하다.

상기 가열 유닛(155)은 열선(156a)을 포함하며, 정전 유닛(153)의 하부에 위치한다. 상기 가열 유닛(155)은 정전 유닛(153)의 상면에 안착되는 평판 기판(10)을 스퍼터링 공정이 진행되기 전에 예열한다. 상기 열선(156a)은 일반적으로 사용되는 열선으로 이루어지며, 정전 유닛(153)의 하부에 전체적으로 배치되도록, 지그재그 형상과 같이 형성된다. 상기 가열 유닛(155)은 별도의 고정 프레임(155a)를 이용하여 열선(156a)을 지지하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 가열 유닛(155)은 하부에 위치하는 반사판(156b)를 더 포함할 수 있다. 상기 반사판(156b)은 가열 유닛(155)의 하부에 위치하여 가열 유닛(155)에서 발생되는 열을 상부로 반사시켜 열 효율을 증가시키면서, 하부로 열이 전달되지 않도록 한다.

한편, 상기 가열 유닛(155)의 열선(156a)은 정전 유닛(153)의 내부에서 내부 전극의 하부에 위치하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 가열 유닛(155)은 정전 유닛(153)과 일체로 형성될 수 있다.

상기 냉각 유닛(157)은 가열 유닛의 하부에 위치하며, 냉각수관(157a)을 포함하여 이루어진다. 상기 냉각 유닛(157)은 정전 유닛(153)의 가동 중에 발생되는 열을 냉각시키며, 하부로 열이 전달되지 않도록 한다. 상기 냉각수관(157a)은 가열 유닛(155)의 열선(156a)처럼 가열 유닛(155)의 하부에서 지그재그 형상과 같이 형성된다.

상기 지지 프레임(159)는 지지 메인판(159a)을 포함하여 형성되며, 지지 메인판(159a)의 상부에 지지판(151)과 정전 유닛(153) 및 가열 유닛(155)이 위치하도록 하며, 하부에 냉각 유닛(157)이 위치하도록 한다. 상기 지지 프레임(159)은 별도의 회전축(159b)에 결합되어 회전하며, 평판 기판(10)을 회전시켜 수평 방향 또는 수직 방향을 이루도록 한다.

다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시에에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치의 개략적인 수직 단면도이다. 도 6은 도 5의 스퍼터링 장치의 기판 지지부가 수직 방향으로 회전한 상태의 개략적인 수직 단면도이다. 도 7은 도 6의 수평 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치(200)는, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 챔버부(110)와 스퍼터링 타겟부(230) 및 기판 지지부(150)를 포함하여 형성된다.

상기 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치(200)는 스퍼터링 타겟부(230)를 제외하고는 도 1 내지 도 4에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치(100)와 동일하게 형성된다.

상기 스퍼터링 타겟부(230)는 타겟 유닛(231)과 마그넷 유닛(235)을 포함하여 형성된다. 상기 스퍼터링 타겟부(230)는 챔버부(110)의 일측에 위치하며 타겟 유닛(231)이 챔버부(110)의 중심 방향에서 수직 방향으로 위치하고, 마그넷 유닛(235)이 타겟 유닛(231)의 후측에 위치한다.

상기 타겟 유닛(231)은 타겟 소스(232)와 소스 지지판(233)을 포함하여 형성된다. 상기 타겟 유닛(231)은 평판 기판(10)의 면적보다 큰 하나의 판상으로 이루어진다. 상기 타겟 유닛(231)은 스퍼터링 장치에 사용되는 일반적인 평판형 타겟 유닛으로 이루어질 수 있다.

상기 타겟 소스(232)는 판상으로 이루어지며, 평판 기판(10)의 면적보다 큰 면적으로 형성되며, 형성하고자 하는 박막의 물질로 이루어진다.

상기 소스 지지판(233)는 판상으로 형성되며, 타겟 소스(232)의 후면에 접촉되어 타겟 소스(232)를 지지한다.

상기 마그넷 유닛(235)은 영구자석 또는 전자석으로 이루어지며, 복수 개의 분할되어 서로 이격되어 타겟 소스(232)의 후측에 위치한다. 또한, 상기 마그넷 유닛(235)은 별도의 이동 수단(미도시)에 의하여 타겟 소스(232)의 일측에서 타측으로 이동하도록 형성된다. 상기 마그넷 유닛(235)은 스퍼터링 공정에서 타겟 소스(232)의 표면을 포함하는 영역에 자장을 형성하여 스퍼터링 효율을 향상시킨다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치(300)는, 도 8을 참조하면, 스퍼터링 타겟부(330)의 마그넷 유닛(335)이 하나로 형성되며 별도의 이송 수단에 의하여 타게 소스(232)의 일측에서 타측으로 이동하도록 형성될 수 있다.

100, 200, 330: 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치
110: 챔버부
130, 230, 330: 스퍼터링 타겟부
150: 기판 지지부

Claims (1)

1. 판상으로 형성되며, 중앙 영역에 수용홀이 형성되는 지지판과,
   정전 전극을 포함하며, 판상으로 형성되어 상기 수용홀에 결합되어 지지되며 상면에 평판 기판이 안착되는 정전 유닛과
   열선을 포함하며, 상기 정전 유닛의 하부에 위치하는 가열 유닛과
   냉각수관을 포함하며, 상기 가열 유닛의 하부에 위치하는 냉각 유닛을 포함하는 기판 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 척을 구비하는 스퍼터링 장치.

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