KR20160062805A - 박막의 잔류 응력을 제어하는 스퍼터링 장치 - Google Patents

박막의 잔류 응력을 제어하는 스퍼터링 장치 Download PDF

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KR20160062805A
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Abstract

본 발명은 하우징을 포함하며 내부에 스퍼터링 공정이 진행되는 공간을 제공하는 챔버부와, 스퍼터링 타겟을 포함하는 스퍼터링 타겟부와 상기 스퍼터링 타겟과 대향하며 스퍼터링 공정을 통하여 박막이 증착되는 평판 기판을 지지하는 기판 지지부 및 스퍼터링 가스를 공급하는 스퍼터링 가스 공급부를 포함하는 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 스퍼터링 가스 공급부는 상기 스퍼터링 공정을 위한 스퍼터링 가스를 공급하는 주 공급 모듈 및 상기 스퍼터링 타겟의 전면 외측부의 상부 영역으로 스퍼터링 가스를 분사하는 서브 공급 모듈을 포함하는 스퍼터링 장치를 개시한다.

Description

박막의 잔류 응력을 제어하는 스퍼터링 장치{Sputtering Device Controlling residual stress of thin film}
본 발명은 박막의 잔류 응력을 제어할 수 있는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
스퍼터링은 액정 표시 장치(liquid crystal display), 유기 발광 표시 장치(organic light-emitting diode device)와 같은 평판 표시 장치를 구성하는 유리 기판에 박막을 증착하는 주된 방법이다.
스퍼터링 장치는 스퍼터링 타겟의 후방에 마그넷을 배치시키고 스퍼터링 타겟의 플라즈마 방전이 진행되면서 스퍼터링에 의하여 기판의 표면에 박막을 증착시키는 장치이다. 상기 스퍼터링 장치는 일반적으로 스퍼터링 타겟의 후방에서 스퍼터링 가스를 공급하면서 스퍼터링을 진행한다. 상기 스퍼터링 장치는 스퍼터링이 진행될 때 스퍼터링 타겟의 전면에 전체적으로 플라즈마 또는 자계가 균일하게 형성되지 않아 기판에 형성되는 박막 두께 또는 증착 밀도의 차이가 발생하게 된다. 특히, 기판의 상부와 하부를 포함하는 외측부는 중앙부에 비하여 박막 두께가 두껍게 증착되거나 증착 밀도가 높은 현상이 발생된다. 상기 기판은 중앙부와 외측부와에서 박막 두께 또는 증착 밀도의 차이가 나는 경우에, 중앙부에서 인장 응력이 발생하고 외측부에서 압축 응력이 발생하여 휨 현상이 발생된다. 특히, 상기 기판은 면적이 증가하거나 두께가 얇을수록 중앙부와 외측부의 박막 두께 및 증착 밀도 차이로 인해 휨 현상이 증가된다. 종래에는 상기 스퍼터링 장치는 기판의 중앙부와 외측부의 박막 두께 차이를 감소시키기 위하여 마그넷의 구조 또는 구동 방법을 변경시키는 방법을 사용하는 경우가 있으나, 추가적인 설계 변경이 필요하고 상하의 두께 편차를 감소시키는 효과에 한계가 있다.
또한, 종래에는 플렉시블 기판에 증착되는 박막의 인장력에 대한 신뢰성을 증가시키기 위하여, 증착 공정 전에 플렉시블 기판에 벤딩을 인가하는 스퍼터링 방법 및 장치가 개시되어 있으나, 일반적인 유리 기판에 적용하기 어려운 문제가 있다.
대한민국공개특허공보 2011-0129279(2011.12.01) 대한민국공개특허공보 2011-0028790(2011.03.22)
본 발명은 기판에 증착되는 박막의 중앙부와 외측부의 박막 두께 또는 증착 밀도의 차이를 감소시켜 박막의 잔류 응력 편차를 감소시킬 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치는 하우징을 포함하며 내부에 스퍼터링 공정이 진행되는 공간을 제공하는 챔버부와, 스퍼터링 타겟을 포함하는 스퍼터링 타겟부와 상기 스퍼터링 타겟과 대향하며 스퍼터링 공정을 통하여 박막이 증착되는 평판 기판을 지지하는 기판 지지부 및 스퍼터링 가스를 공급하는 스퍼터링 가스 공급부를 포함하는 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 스퍼터링 가스 공급부는 상기 스퍼터링 공정을 위한 스퍼터링 가스를 공급하는 주 공급 모듈 및 상기 스퍼터링 타겟의 전면 외측부의 상부 영역으로 스퍼터링 가스를 분사하는 서브 공급 모듈을 포함하는 것을 특징한다.
또한, 상기 서브 공급 모듈은 상기 스퍼터링 타겟 전면의 외측부로 연장되는 서브 공급관 및 상기 서브 공급관에 연결되어 상기 서브 공급관으로 공급되는 스퍼터링 가스의 공급량을 제어하는 엠에프씨를 포함하며, 상기 서브 공급관은 상기 스퍼터링 가스가 분사되는 단부가 상기 스퍼터링 타겟의 전면 외측부에 위치하도록 연장되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 서브 공급관은 단부가 상기 평판 기판의 외측면으로부터 외측으로 이격되는 위치로 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 서브 공급관은 상기 스퍼터링 타겟의 각각의 변에 적어도 1 개씩 설치될 수 있다.
또한, 상기 서브 공급관은 상기 스퍼터링 타겟의 양측의 변에 3 개 이상이 동일한 간격으로 설치되고, 상하측의 변에 각각 적어도 1 개가 설치될 수 있다.
또한, 상기 서브 공급관은 상기 스퍼터링 타겟의 양측의 변에서 상하 모서리 부분과 중앙 부분에 각각 형성되며, 상하측의 변에서 중앙 부분에 각각 1개씩 형성될 수 있다.
또한, 상기 서브 공급관은 상기 스퍼터링 타겟의 변을 따라 변의 길이를 기준으로 300 ~ 700mm 간격으로 설치될 수 있다.
또한, 상기 엠에프씨는 각각의 상기 서브 공급관에 독립적으로 설치될 수 있다.
본 발명의 스퍼터링 장치는 기판에 증착되는 박막에서 중앙부와 외측부의 박막 두께 또는 증착 밀도의 차이를 감소시켜 박막의 중앙부와 외측부의 잔류 응력 편차를 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 스퍼터링 장치는 박막의 잔류 응력 편차를 감소시켜 기판의 휨 현상을 개선하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 스퍼터링 장치는 금속 스퍼터링 타겟의 스퍼터링에 의하여 금속 박막이 형성되는 경우에 기판의 휨 현상을 개선할 뿐만 아니라 좌굴, 주름과 같은 현상에 의하여 박막이 박리되는 것을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 스퍼터링 장치는 박막이 다층으로 증착되는 경우에 박막 계면에서의 부착력이 감소되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 수평 단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A에 대한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 서브 가스 모듈에서 공급되는 스퍼터링 가스 양의 배분에 따른 박막의 잔류 응력 변화를 측정한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 수직 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 수평 단면도이다. 도 3은 도 2의 A-A에 대한 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치(100)는, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 챔버부(110)와 스퍼터링 타겟부(130) 및 기판 지지부(150)와 스퍼터링 가스 공급부(170)를 포함하여 형성된다.
상기 스퍼터링 장치(100)는 스퍼터링 타겟부(130)의 전면 외측부로 스퍼터링 가스를 추가로 공급하여 평판 기판(10)의 외측부에 증착되는 박막 두께 또는 증착 밀도를 감소시킴으로써 외측부와 중앙부의 박막의 잔류 응력 편차를 감소시킨다. 이때, 상기 평판 기판(10)의 중앙부에 증착되는 박막은 박막 두께 또는 증착 밀도의 변화가 거의 없어 인장 응력의 변화가 거의 없는 반면에, 외측부에 증착되는 박막은 박막 두께 또는 증착 밀도가 상대적으로 낮아져 압축 응력이 감소되어, 박막의 증앙부와 외측부의 잔류 응력 편차가 감소된다. 여기서, 상기 압축 응력은 증착되는 박막의 그레인들 사이에 척력이 작용하여 생기는 힘으로 증착 밀도가 높은 경우에 발생한다. 또한, 상기 압축 응력은 박막의 두께가 다른 영역에 비하여 상대적으로 두꺼운 경우에도 발생한다. 상기 압축 응력이 발생되는 경우에 박막에 보이드(void)가 형성되거나 기판에 크랙(crack)이 발생될 수 있다. 또한, 상기 인장 응력은 증착되는 박막의 그레인들 사이에 인력이 작용하여 생기는 힘으로 박막의 증착 밀도가 낮은 경우에 발생한다. 또한, 상기 인장 응력은 박막의 두께가 다른 영역에 비하여 상대적으로 얇은 경우에도 발생한다. 상기 인장 응력이 발생되는 경우에 박막에 주름(wrinkle) 또는 힐록(hillock)이 발생될 수 있다. 상기 챔버부(110)는 스퍼터링 공정을 통하여 유리 기판과 같은 평판 기판에 박막을 증착하는 일반적인 스퍼터링 장치의 챔버로 형성된다. 예를 들면, 상기 챔버부(110)는 내부가 중공인 육각면체 형상의 하우징을 포함하며 스퍼터링 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 상기 챔버(110)는 내부에서 일측에 스퍼터링 타겟부(130)가 위치하며, 중앙 영역에 수직으로 회전 가능하게 장착되는 기판 지지부(150)가 위치하도록 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 챔버부(110)는 스퍼터링 타겟부(130)를 수용하는 타겟 챔버 유닛(110a)과 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 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 스퍼터링 타겟 물질이 기판 챔버 유닛(110b)으로 유입되지 않도록 한다.
한편, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 상기 챔버부(110)는 평판 기판과 스퍼터링 타겟이 수평 방향으로 위치하며 서로 대향하도록 배치되는 챔버로 형성될 수 있다.
상기 스퍼터링 타겟부(130)는 타겟 유닛(131)과 마그넷 유닛(135)을 포함하여 형성된다. 상기 스퍼터링 타겟부(130)는 챔버부(110)의 내부 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 스퍼터링 타겟(132)과 타겟 지지판(133)을 포함하여 형성된다. 상기 타겟 유닛(131)은 평판 기판(10)의 면적보다 큰 하나의 판상으로 이루어진다. 상기 타겟 유닛(131)은 스퍼터링 장치에 사용되는 일반적인 평판형 타겟 유닛으로 이루어질 수 있다.
상기 스퍼터링 타겟(132)은 판상으로 이루어지며, 평판 기판(10)의 면적보다 큰 면적으로 형성되며, 형성하고자 하는 박막의 물질로 이루어진다. 상기 스퍼터링 타겟(132)은 전면이 기판 지지부(150)를 대향하도록 설치된다. 여기서, 상기 전면은 스퍼터링 과정에서 스퍼터링이 진행되는 스퍼터링 타겟(132)의 면을 의미한다.
상기 타겟 지지판(133)은 판상으로 형성되며, 스퍼터링 타겟(132)의 후면에 접촉되어 스퍼터링 타겟(132)을 지지한다.
상기 마그넷 유닛(135)은 영구자석 또는 전자석으로 이루어지며, 복수 개의 분할되어 서로 이격되어 스퍼터링 타겟(132)의 후측에 위치한다. 또한, 상기 마그넷 유닛(135)은 별도의 이동 수단(미도시)에 의하여 스퍼터링 타겟(132)의 일측에서 타측으로 이동하도록 형성된다. 상기 마그넷 유닛(135)은 스퍼터링 공정에서 스퍼터링 타겟(132)의 표면을 포함하는 영역에 자장을 형성하여 스퍼터링 효율을 향상시킨다.
상기 기판 지지부(150)는 지지판(151) 및 지지 프레임(153)을 포함하여 형성된다. 상기 기판 지지부(150)는 지지판(151)의 상면에 안착되는 평판 기판(10)을 지지하여 고정한다. 상기 기판 지지부(150)는 구체적으로 도시하지는 않았지만, 별도의 기판 지지 클램프를 사용하여 평판 기판(10)을 지지한다. 한편, 상기 기판 지지부(150)는 스퍼터링 장치에서 사용되는 일반적인 기판 지지부로 형성될 수 있다.
상기 지지판(151)은 판상으로 형성되며, 안착되는 평판 기판(10)의 면적보다 큰 면적을 가지도록 형성된다. 상기 지지판은 구체적으로 도시하지 않았지만, 평판 기판(10)을 수직으로 상승시키기 위한 이젝트 핀(미도시)이 관통하는 이젝트 홀(미도시)과 진공 형성을 위한 진공 홀(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 지지 프레임(153)은 지지판(151)을 지지하기 위한 프레임으로 형성된다. 또한, 상기 지지 프레임(153)은 별도의 회전축(153a)에 결합되어 회전하며, 평판 기판(10)을 회전시켜 수평 방향 또는 수직 방향을 이루도록 한다. 한편, 상기 지지 프레임은 스퍼터링 장치에서 사용되는 일반적인 지지 프레임으로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 지지 프레임은 평판 기판(10)을 지지판으로부터 수직 이송하기 위한 이젝터 핀 모듈(미도시)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 지지 프레임은 평판 기판(10)을 가열 또는 냉각하기 위한 온도 제어 모듈(미도시)을 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 스퍼터링 가스 공급부(170)는 주 공급 모듈(171) 및 서브 공급 모듈(173)을 포함하여 형성된다. 상기 스퍼터링 가스 공급부(171)는 주 공급 모듈(171)과 함께 추가로 서브 공급 모듈(173)을 포함하여 형성된다. 상기 스퍼터링 가스 공급부(170)는 서브 공급 모듈(173)을 통하여 평판 기판(10)의 전면 외측부로 스퍼터링 가스를 추가로 공급하여 평판 기판(10)의 전면 외측부에 증착되는 박막의 박막 두께 또는 증착 밀도가 제어되도록 한다. 상기 스퍼터링 가스는 스퍼터링 공정에 사용되는 아르곤, 질소와 같은 블활성 가스가 사용된다.
상기 스퍼터링 가스 공급부(170)는 스퍼터링에 필요한 스퍼터링 가스를 주 가스 모듈(171)과 보조 가스 모듈(173)에서 분배되어 공급되도록 한다. 예를 들면, 상기 스퍼터링 가스를 300SCCM으로 공급하는 경우에, 주 가스 모듈(171)에서 200SCCM이 공급되고, 보조 가스 모듈(173)에서 100SCCM이 공급될 수 있다. 또한, 상기 주 가스 모듈(171)에서 50SCCM이 공급되고, 보조 가스 모듈(173)에서 250SCCM이 공급될 수 있다. 또한, 상기 주 가스 모듈(171)에서는 공급되지 않고, 보조 가스 모듈(173)에서 300SCCM이 공급될 수 있다. 이때, 상기 보조 가스 모듈(173)은 복수 개에서 각각 일정량씩 분배되어 스퍼터링 가스를 공급할 수 있다.
상기 주 공급 모듈(171)은 일반적인 스퍼터링 장치에서 사용되는 스퍼터링 장치에서 스퍼터링 가스를 공급하는 모듈로 형성된다. 상기 주 공급 모듈(171)은 스퍼터링 공정의 진행에 필요한 스퍼터링 가스를 공급한다. 상기 주 공급 모듈(171)은 주 가스 공급관을 포함하여 형성되며, 스퍼터링 타겟(132)의 측면으로부터 이격된 위치인 외측부 또는 스퍼터링 타겟(132)의 후측에서 스퍼터링 가스를 공급하도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 주 공급 모듈(171)은 스퍼터링 타겟(132)의 측부 또는 측부와 후측에서 동시에 스퍼터링 공정의 진행에 필요한 스퍼터링 가스를 공급한다. 한편, 상기 주 공급 모듈(171)은 스퍼터링 타겟(132)의 전측에서도 스퍼터링 가스를 공급하도록 형성될 수 있다.
상기 서브 공급 모듈(173)은 서브 공급관(173a) 및 엠에프씨(MFC)(173b)를 포함하여 형성되며, 복수 개로 형성된다. 상기 서브 공급 모듈(173)은 각각의 서브 공급관(173a)에 엠에프씨(173b)가 독립적으로 연결되어 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 서브 공급 모듈(173)은 각각의 서브 공급관(173a)을 통하여 공급되는 스퍼터링 가스의 양을 조절할 수 있다. 또한, 상기 서브 공급 모듈(173)은 전체 서브 공급관(173a)이 서로 연결되어 하나의 엠에프씨(173b)에 연결되도록 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 서브 공급 모듈(173)은 각각의 서브 공급관(173a)을 통하여 공급되는 스퍼터링 가스의 양을 모두 균일하게 또는 독립적으로 서로 다르게 조절하여 공급할 수 있다.
상기 서브 공급 모듈(173)은 스퍼터링 타겟(132)의 전면 외측부의 영역에 전면으로부터 소정 거리 이격되는 위치에서 스퍼터링 가스를 분사한다. 이때, 상기 서브 공급 모듈(173)은 스퍼터링 가스를 분사하여 스퍼터링 타겟(132)의 외측부로부터 스퍼터링된 입자와 충돌되도록 한다. 상기 스퍼터링 가스는 서브 공급 모듈(173)로부터 분사되면서 상대적으로 에너지가 높은 상태에서 스퍼터링 타겟(132)의 외측부에서 스퍼터링된 입자와 충돌하면서 에너지가 낮아진 상태로 중앙부로 흘러간다. 상기 서브 공급 모듈(173)에서 분사되는 스퍼터링 가스는 스퍼터링 타겟(132)의 외측부로부터 스퍼터링된 입자와 충돌하여 스퍼터링된 입자의 에너지를 감소시켜 평판 기판(10)의 표면에 도달하는 입자의 수를 상대적으로 감소시킨다. 따라서, 상기 평판 기판(10)은 외측부에 형성되는 박막의 박막 두께 또는 증착 밀도가 감소되며, 압축 응력이 상대적으로 감소된다. 이러한 현상은 평판 기판의 증착 과정에서, 기판이 위치하는 챔버의 내부 압력이 높은 경우에 압축 응력이 완화되는 형성과 동일하다. 한편, 상기 서브 공급 모듈(173)에서 공급되는 스퍼터링 가스의 양이 증가되는 경우에, 평판 기판(10)의 중앙부에서의 잔류 응력의 변화없이, 외측부에 형성되는 박막의 박막 두께 또는 증착 밀도를 조절하여 잔류 응력을 조절할 수 있다. 또한, 상기 서브 공급 모듈(173)에서 공급되는 스퍼터링 가스의 양이 증가되는 경우에 박막의 박막 두께 또는 증착 밀도의 감소 정도가 증가된다.
상기 서브 공급관(173a)은 일반적인 가스 공급관으로 형성되며, 단부에 추가로 분사 노즐이 형성될 수 있다. 상기 서브 공급관(173a)은 바람직하게는 단부가 스퍼터링 타겟(132) 전면의 외측부에 위치하도록 연장되어 형성된다. 즉, 상기 서브 공급관(173a)은 단부가 전면 외측부에서 전면으로부터 소정 거리로 이격된 위치에 위치하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 서브 공급관(173a)은 단부가 기판의 외측면으로부터 외측으로 이격되는 위치로 연장되어 형성된다. 즉, 상기 서브 공급관(173A)은 기판의 전면으로 연장되지 않도록하여 기판에 박막이 증착되는데 영향을 주지 않도록 한다.
상기 서브 공급관(173a)은 스퍼터링 타겟(132)의 각각의 변에 적어도 1 개씩 설치되며, 특정 위치에 독립적으로 설치될 수 있다. 또한, 상기 서브 공급관(173a)은 바람직하게는 양측의 변에 3 개 이상이 동일한 간격으로 설치되고, 상하측의 변에 각각 적어도 1 개씩 형성될 수 있다. 이때, 상기 서브 공급관(173a)은 스퍼터링 타겟(132)의 양측의 변에서 상하 모서리 부분과 중앙 부분에 형성되며, 상하측의 변에서 중앙 부분에 각각 1개씩 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 서브 공급관(173a)은 스퍼터링 타겟(132)의 변을 따라 변의 길이를 기준으로 300 ~ 700mm 간격으로 설치될 수 있다. 이때, 상기 변의 길이는 4 개의 변을 하나의 직선으로 보았을 때의 길이를 의미한다. 상기 서브 공급관(173a)의 설치 간격이 너무 좁으면 증착되는 박막의 박막 두께 또는 증착 밀도가 과도하게 감소할 수 있으며, 금속 박막의 경우에 박막의 저항이 상승하는 원인이 될 수 있다. 또한, 상기 서브 공급관(173a)의 설치 간격이 너무 넓으면 증착되는 박막의 박막 두께 또는 증착 밀도의 감소가 충분하지 않을 수 있다.
한편, 상기 서브 공급관(173a)은 스퍼터링 타겟(132)의 외측면에서 외측으로 소정 거리로 이격되는 위치로 연장되어 형성될 수 있다. 다만, 이 경우에도 상기 서브 공급관(173a)은 스퍼터링 타겟(132)의 전면을 기준으로 소정 높이로 이격되는 위치에 위치하도록 형성된다. 따라서, 상기 서브 공급관(173a)은 스퍼터링 타겟(132)의 전면 외측부에 소정 높이의 영역으로 스퍼터링 가스를 공급한다.
상기 서브 공급관(173a)은 스퍼터링 타겟(132)의 전면 외측부에서 전면으로 소정 거리로 이격되는 영역으로 스퍼터링 가스를 추가로 공급한다.
상기 엠에프씨(173b)는 반도체 공정 설비에서 일반적으로 사용되는 질량 유량 제어기(Mass Flow Controller)로 형성된다. 상기 엠에프씨(173b)는 서브 공급관(173a)의 중간 또는 종단에 결합된다. 상기 엠에프씨(173b)는 서브 공급관(173a)으로 공급되는 스퍼터링 가스의 공급량을 제어한다. 상기 엠에프씨(173b)는 각 서브 공급관(173a)별로 독립적으로 설치는 경우에는 각각의 서브 공급관(173a)별로 공급되는 스퍼터링 가스의 공급량을 독립적으로 제어하며, 각각의 서브 공급관(173a)으로 서로 동일한 양의 가스를 공급하거나, 서로 다른 양의 가스를 공급한다. 또한, 상기 엠에프씨(173b)는 전체 서브 공급관(173a)에 1 개만 연결되어 설치되는 경우에 전체 서브 공급관(173a)에 공급되는 스퍼터링 가스의 공급량을 균일하게 제어한다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치를 이용한 박막의 잔류 응력 평가 결과에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 서브 가스 모듈에서 공급되는 스퍼터링 가스 양의 배분에 따른 박막의 잔류 응력 변화를 측정한 그래프이다.
본 평가에서는 상기 서브 공급 모듈(173)이, 도 3에 도시된 바와 같이 스퍼터링 타겟(132)의 전체를 기준으로 양측의 각 변에 3 개씩 설치되고, 상하측의 각 변의 중앙에 1 개씩 설치되어 형성하였다. 상기 스퍼터링 가스 공급부(170)에서 공급되는 스퍼터링 가스는 전체 공급량을 300SCCM으로 하고, 주 공급 모듈(171)과 서브 공급 모듈(173)에서 일정한 비율로 분배되어 공급되도록 하였다. 또한, 상기 서브 공급 모듈(173)으로 분배되어 공급되는 스퍼터링 가스의 양을 증가시키면서 평가를 진행하였다. 이때 상기 서브 공급 모듈(173)의 서브 공급관(173a)으로 공급되는 스퍼터링 가스의 공급량은 0 SCCM, 100 SCCM과 300 SCCM으로 각각 제어하였다. 또한, 상기 서브 공급 모듈(173)은 각각의 서브 공급관(173a)으로 균일하게 스퍼터링 가스가 공급되도록 하였다. 본 평가에서의 잔류 응력은 스퍼터링 장치에서 평판 기판(10)에 박막을 형성한 후에 평판 기판(10)의 우측 상단(3)과 중앙(5) 및 좌측 하단(7)에서 측정하였다. 상기 잔류 응력의 측정 위치는 도 3에 표시하였다. 잔류 응력의 측정 결과는 도 4에 도시하였다. 도 4에서 X축은 서브 공급 모듈에서 공급되는 스퍼터링 가스의 양을 나타낸다. 상기 평판 기판(10)에 형성되는 박막의 잔류 응력은, 도 4를 참조하면, 서브 공급 모듈(173)에서 공급되는 스퍼터링 가스의 공급량이 증가될 수 있도록 평판 기판(10)의 외측부에서 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 평판 기판(10)의 박막은 외측부에서의 압축 응력이 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 평판 기판(10)의 박막은 중앙부에서 잔류 응력 즉 인장 응력의 변화가 거의 관찰되지 않고 있다. 따라서, 상기 평판 기판(10)의 박막은 외측부에서의 압축 응력이 감소되고, 중앙에서의 잔류 응력이 변화되지 않아 전체적으로 중앙부와 외측부 사이에 잔류 응력의 차이가 감소된다. 따라서, 상기 평판 기판(10)은 박막의 압축 응력에 따른 휨 정도가 개선되며, 박막과의 부착력이 향상된다. 또한, 상기 평판 기판(10)은 박막이 다층으로 형성되는 경우에 박막 사이의 부착력이 저하되는 것을 방지한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 분할형 마그넷을 갖는 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; 챔버부 150; 스퍼터링 타겟부
150; 기판 지지부 170; 스퍼터링 가스 공급부
171: 주 공급 모듈 173: 서브 공급 모듈

Claims (8)

  1. 하우징을 포함하며 내부에 스퍼터링 공정이 진행되는 공간을 제공하는 챔버부와, 스퍼터링 타겟을 포함하는 스퍼터링 타겟부와 상기 스퍼터링 타겟과 대향하며 스퍼터링 공정을 통하여 박막이 증착되는 평판 기판을 지지하는 기판 지지부 및 스퍼터링 가스를 공급하는 스퍼터링 가스 공급부를 포함하는 스퍼터링 장치에 있어서,
    상기 스퍼터링 가스 공급부는
    상기 스퍼터링 공정을 위한 스퍼터링 가스를 공급하는 주 공급 모듈 및
    상기 스퍼터링 타겟의 전면 외측부의 상부 영역으로 스퍼터링 가스를 분사하는 서브 공급 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브 공급 모듈은
    상기 스퍼터링 타겟 전면의 외측부로 연장되는 서브 공급관 및
    상기 서브 공급관에 연결되어 상기 서브 공급관으로 공급되는 스퍼터링 가스의 공급량을 제어하는 엠에프씨를 포함하며,
    상기 서브 공급관은 상기 스퍼터링 가스가 분사되는 단부가 상기 스퍼터링 타겟의 전면 외측부에 위치하도록 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서브 공급관은 단부가 상기 평판 기판의 외측면으로부터 외측으로 이격되는 위치로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 서브 공급관은 상기 스퍼터링 타겟의 각각의 변에 적어도 1 개씩 설치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 서브 공급관은 상기 스퍼터링 타겟의 양측의 변에 3 개 이상이 동일한 간격으로 설치되고, 상하측의 변에 각각 적어도 1 개가 설치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 서브 공급관은 상기 스퍼터링 타겟의 양측의 변에서 상하 모서리 부분과 중앙 부분에 각각 형성되며, 상하측의 변에서 중앙 부분에 각각 1개씩 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 서브 공급관은 상기 스퍼터링 타겟의 변을 따라 변의 길이를 기준으로 300 ~ 700mm 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 엠에프씨는 각각의 상기 서브 공급관에 독립적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
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KR20110129279A (ko) 2010-05-25 2011-12-01 (주)이루자 마그넷 구동 방법 및 이를 이용한 스퍼터링 장치

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