KR20210016189A - 스퍼터링 장치 및 그것을 이용한 스퍼터링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예는 스퍼터링 대상체와 타겟이 각각 장착되는 챔버와, 타겟에 자기장을 형성하며 제1방향을 따라 왕복이동하는 마그네틱부를 포함하고, 마그네틱부는 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 연장된 중심자석 및, 중심자석을 소정 간격을 두고 둘러싸는 외곽자석을 포함한 단위자석을 하나 이상 구비하며, 중심자석은 몸체의 중심부 보다 제2방향을 따른 단부에서의 폭이 더 좁은 스퍼터링 장치를 개시한다.

Description

스퍼터링 장치 및 그것을 이용한 스퍼터링 방법 {Sputtering apparatus and sputtering method using the same}

본 발명은 자기장을 이용하여 증착 작업을 수행하는 스퍼터링 장치와 그것을 이용한 스퍼터링 방법에 관한 것이다.

예컨대 디스플레이 장치에 적용되는 박막트랜지스터 등은 마그네트론 스퍼터링과 같이 자기장을 이용하는 증착과정을 통해 제조된다. 즉, 준비된 증착용 타켓을 자기장을 이용하면서 스퍼터링하여 증착 대상재인 디스플레이 장치의 기판 상에 원하는 패턴의 박막을 형성하게 된다.

그런데, 스퍼터링을 진행하다보면 증착용 타켓이 전체적으로 균일하게 소모되지 않고 특정 부위가 집중적으로 소모되는 현상이 발생될 수 있다. 이러한 현상은 주로 스퍼터링 시 발생되는 플라즈마의 에너지가 특정 부위에 집중되면서 발생한다. 이렇게 되면 전체적으로는 아직 충분히 남아있는 타겟을 특정 부위의 과소모 때문에 어쩔 수 없이 일찍 교체해야 하므로 생산성에 큰 악영향이 미칠 수 있다.

본 발명의 실시예는 타겟의 특정 부위 과소모 현상을 방지하여 안정적인 증착 공정을 구현할 수 있도록 개선된 스퍼터링 장치 및 그것을 이용한 스퍼터링 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예는, 스퍼터링 대상체와 타겟이 각각 장착되는 챔버와, 상기 타겟에 자기장을 형성하며 제1방향을 따라 왕복이동하는 마그네틱부를 포함하고, 상기 마그네틱부는 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 연장된 중심자석 및, 상기 중심자석을 소정 간격을 두고 둘러싸는 외곽자석을 포함한 단위자석을 하나 이상 구비하며, 상기 중심자석은 몸체의 중심부 보다 상기 제2방향을 따른 단부에서의 폭이 더 좁은 스퍼터링 장치를 제공한다.

상기 중심자석의 몸체 중심부는 일정 폭이고, 상기 단부는 상기 제2방향을 따라 바깥 쪽으로 갈수록 점차 폭이 좁아질 수 있다.

상기 중심자석을 둘러싸는 상기 외곽자석의 내부 공간 폭도 상기 중심자석의 몸체 중심부에서 보다 상기 제2방향으로의 단부에서 더 좁을 수 있다.

상기 중심자석의 몸체 중심부에서는 상기 외곽자석의 내부 공간이 일정 폭이고, 상기 단부에서는 상기 제2방향을 따라 바깥 쪽으로 갈수록 상기 내부 공간의 폭이 점차 좁아질 수 있다.

상기 외곽자석의 내부 공간의 폭은 상기 단부에서 단차를 형성하며 단계적으로 좁아질 수 있다.

상기 외곽자석의 내부 공간의 폭은 상기 단부에서 경사를 형성하며 연속적으로 좁아질 수 있다.

상기 중심자석의 폭이 좁아지기 시작하는 지점과 상기 외곽자석의 내부 공간 폭이 좁아지기 시작하는 지점이 상기 제2방향을 따라 실질적으로 일치할 수 있다.

상기 중심자석의 폭이 좁아지기 시작하는 지점과 상기 외곽자석의 내부 공간 폭이 좁아지기 시작하는 지점이 상기 제2방향을 따라 실질적으로 일치하지 않을 수 있다.

상기 단위자석 복수개가 상기 제1방향을 따라 배치되고, 상기 각 단위자석의 상기 외곽자석의 폭을 t1, 인접한 상기 외곽자석들의 말단부 간의 간격을 d1, 상기 각 단위자석의 상기 제1방향으로의 이동 거리를 SL이라 하면, d1 + 3·t1 < SL 의 관계를 만족할 수 있다.

증착 작업 시 상기 대상체와 상기 타겟 사이에는 상기 중심자석과 상기 외곽자석 사이의 간격에 대응하는 모양의 플라즈마가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 챔버 내에 스퍼터링 대상체와 타겟을 서로 대면하도록 설치하는 단계와, 마그네틱부를 제1방향을 따라 왕복이동시키며 상기 타겟에 자기장을 형성하는 단계 및, 상기 대상체와 타겟 사이에 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 마그네틱부는 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 연장된 중심자석 및, 상기 중심자석을 소정 간격을 두고 둘러싸는 외곽자석을 포함한 단위자석을 하나 이상 구비하고, 상기 중심자석은 몸체의 중심부 보다 상기 제2방향을 따른 단부에서의 폭이 더 좁은 스퍼터링 방법을 제공한다.

상기 중심자석의 몸체 중심부는 일정 폭이고, 상기 단부는 상기 제2방향을 따라 바깥 쪽으로 갈수록 점차 폭이 좁아질 수 있다.

상기 중심자석을 둘러싸는 상기 외곽자석의 내부 공간 폭도 상기 중심자석의 몸체 중심부에서 보다 상기 제2방향으로의 단부에서 더 좁을 수 있다.

상기 중심자석의 몸체 중심부에서는 상기 외곽자석의 내부 공간이 일정 폭이고, 상기 단부에서는 상기 제2방향을 따라 바깥 쪽으로 갈수록 상기 내부 공간의 폭이 점차 좁아질 수 있다.

상기 외곽자석의 내부 공간의 폭은 상기 단부에서 단차를 형성하며 단계적으로 좁아질 수 있다.

상기 외곽자석의 내부 공간의 폭은 상기 단부에서 경사를 형성하며 연속적으로 좁아질 수 있다.

상기 중심자석의 폭이 좁아지기 시작하는 지점과 상기 외곽자석의 내부 공간 폭이 좁아지기 시작하는 지점이 상기 제2방향을 따라 실질적으로 일치할 수 있다.

상기 중심자석의 폭이 좁아지기 시작하는 지점과 상기 외곽자석의 내부 공간 폭이 좁아지기 시작하는 지점이 상기 제2방향을 따라 실질적으로 일치하지 않을 수 있다.

상기 단위자석 복수개가 상기 제1방향을 따라 배치되고, 상기 각 단위자석의 상기 외곽자석의 폭을 t1, 인접한 상기 외곽자석들의 말단부 간의 간격을 d1, 상기 각 단위자석의 상기 제1방향으로의 이동 거리를 SL이라 하면, d1 + 3·t1 < SL 의 관계를 만족할 수 있다.

상기 플라즈마는 상기 중심자석과 상기 외곽자석 사이의 간격에 대응하는 모양으로 형성될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 증착용 타겟의 특정 부위 과소모 현상을 방지할 수 있게 되어 타겟의 조기 교체와 같은 문제를 해소할 수 있으며, 따라서 증착 공정을 안정화시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구성을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스퍼터링 장치 중 마그네틱부, 타겟, 기판, 마스크의 중첩된 배치 관계를 보인 평면도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 스퍼터링 장치 중 마그네틱부를 도시한 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 비교예를 도시한 평면도이다.
도 4a는 도 3a의 마그네틱부에 의해 플라즈마가 형성되는 상황을 묘사한 사시도이다.
도 4b는 도 3b의 마그네틱부에 의해 플라즈마가 형성되는 상황을 묘사한 사시도이다.
도 5는 도 3a에 도시된 마그네틱부의 규격 조건을 보인 평면도이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 3a에 도시된 마그네틱부의 변형 가능한 예를 보인 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 스퍼터링 장치로 증착할 수 있는 대상체의 예로서 유기발광표시장치를 보인 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 장치의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 본 실시예의 스퍼터링 장치는, 대상체인 기판(10)과 증착용 타겟(20)이 서로 대면하게 설치되는 챔버(200)와, 상기 타겟(20)에 자기장을 형성하는 마그네틱부(100) 등을 구비하고 있다.

스퍼터링 시에는 도 1에 도시된 바와 같이 챔버(200) 내에 아르곤 가스를 공급하면서 타겟(20)을 음극으로, 기판(10)을 양극으로 하여 방전을 일으킨다. 그러면 상기 아르곤 가스로부터 아르곤 이온이 발생하면서 플라즈마가 형성되고, 이 플라즈마의 아르곤 이온은 타겟(20)에 충돌하여 그 타겟(20)의 미립자를 비산시키게 되며, 그 비산된 미립자가 마스크(30)의 패턴홀(31)을 통과하여 기판(10)에 증착되면서 박막이 형성된다. 그리고, 상기 마그네틱부(100)은 자기장을 형성하여 아르곤 이온의 충돌에 의한 스퍼터링 속도를 증가시키는 역할을 한다.

여기서, 상기 마그네틱부(100)는 S극의 중심자석(111)과, 그 중심자석(111)을 둘러싼 N극의 외곽자석(112)을 구비한 단위자석(110) 여러 개를 구비하고 있다. 상기 마그네틱부(100)는 도 1의 X축 방향(이하 제1방향이라고도 함)을 따라 왕복이동하면서 타겟(20) 전면에 걸쳐서 균일하게 자기장을 작용시킨다.

도 2는 도 1에서 마그네틱부(100), 타겟(20), 기판(10), 마스크(30)의 중첩된 배치 관계를 보인 평면도이다.

도 2에서 알 수 있듯이, 기판(10)과 타겟(20) 모두 마스크(30)의 패턴홀(31) 보다 더 큰 면적으로 이루어져 있으며, 따라서 패턴홀(31) 바깥 쪽에 있는 가장자리부는 실제 증착 작업에는 크게 유용하게 사용되지 않는다고 볼 수 있다.

그러나, 그럼에도 불구하고 타겟(20)의 이 가장자리부에서 과소모가 일어나면 타겟(20) 전체를 교체해야 한다. 왜냐하면 과소모가 일어나서 가장자리부가 거의 없어지다시피 한 상황에서도 계속 증착을 진행하면, 타겟(20) 뒷편의 설비들이 열, 플라즈마, 미립자 등에 의해 직접적인 손상을 입을 수 있기 때문이다.

그런데 실제로 증착 작업 시 과소모 현상은 바로 이 타겟(20)의 가장자리부에서 거의 다 발생한다. 그것은 상기 마그네틱부(100)의 단위자석(110)에 의해 형성되는 플라즈마의 모양이 이 타겟(20)의 가장자리부의 소모를 촉진시키는 모양으로 형성되기 때문이다.

따라서, 본 실시예에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 도 3a와 같이 단위자석(110)의 구조가 개선된 마그네틱부(100)를 제공한다.

도시된 바와 같이 마그네틱부(100)에는 다수 개의 단위자석(110)이 배치되어 있으며, 각 단위자석(110)은 동일한 구조로 이루어져 있다.

이중에서 한 단위자석(110)을 살펴보면, 도면의 Y방향(이하 제2방향이라고도 함)으로 연장된 S극의 중심자석(111)과, 이 중심자석(111)을 둘러싸는 N극의 외곽자석(112)이 구비되어 있으며, 중심자석(111)과 외곽자석(112) 사이에는 간격이 존재한다.

그리고, 상기 중심자석(111)의 몸체 중심부는 같은 폭으로 되어 있지만, 양측 단부(111a)는 바깥 쪽으로 갈수록 폭이 좁아지도록 되어 있다.

상기 외곽자석(112)도 상기 중심자석(111)을 둘러싸는 내부 공간(110a)이 상기 중심자석(111)의 몸체 중심부에 대응하는 위치에서는 같은 폭으로 되어 있지만, 양측 단부(112a)는 바깥 쪽으로 갈수록 내부 공간(110a)의 폭이 좁아지도록 되어 있다.

그러니까, 마그네틱부(100)의 왕복이동이 이루어지는 X방향과 수직인 Y방향을 따라서 중심자석(111)과 외곽자석(112)이 연장된 구조를 갖되, 양측 단부(111a)(112a)에서는 중심부에 비해 폭이 좁아지도록 구성한 것이다.

이것은 전술한 대로 타겟(20)의 가장자리부 과소모를 방지하기 위한 조치인데, 이 효과를 설명하기 위해 도 3b와 같이 양측 단부(111a')(112a')도 중앙부와 같은 폭으로 구성된 비교예를 함께 설명하기로 한다. 즉, 도 3b의 비교예 마그네틱부(100') 구조에서는 중심자석(111')과 외곽자석(112')이 모두 Y방향으로 양측 단부까지 폭 변화없이 연장된 구조로 이루어져 있다.

이와 같은 도 3a의 본 실시예의 마그네틱부(100) 구조와 도 3b의 비교예의 마그네틱부(100')의 구조의 차이는 증착 시 발생하는 플라즈마의 형상 차이를 유발하게 된다. 즉, 타겟(20)과 기판(10) 사이에 형성되는 플라즈마는 상기 중심자석(111)(111')과 외곽자석(112)(112') 사이의 간격 형상에 대응하는 모양으로 형성되기 때문에, 상기와 같이 중심자석(111)(111')과 외곽자석(112)(112')의 모양이 달라지면 플라즈마의 형상도 달라지게 된다.

도 4a가 도 3a의 본 실시예의 마그네틱부(100) 구조에 의해 타겟(20)과 기판(10) 사이에 형성되는 플라즈마(40)를 묘사한 것이고, 도 4b가 도 3b의 비교예의 마그네틱부(100') 구조에 의해 타겟(20)과 기판(10) 사이에 형성되는 플라즈마(40')를 묘사한 것이다.

여기서 알 수 있듯이, 플라즈마는 상기 중심자석(111)(111')과 외곽자석(112)(112') 사이의 간격 형상에 대응하는 모양으로 형성되며, 따라서 말단부인 A와 A'부위의 형상이 다르게 형성된다. 즉, 본 실시예인 도 4a에서는 플라즈마(40)의 말단부(A)가 뾰족한 형상으로 형성되는데 비해, 비교예인 도 4b에서는 플라즈마(40')의 말단부(A')가 X방향으로 길쭉한 형상으로 형성된다. 이러한 차이가 타겟(20)의 Y방향으로의 단부의 과소모 발생 여부를 결정하게 된다.

그러니까, 도 4a의 구조에서는 플라즈마(40)의 말단부(A)가 뾰족한 형상이기 때문에, X방향으로 단위자석(110)이 왕복이동할 때 플라즈마(40) 영역 안에 계속해서 놓이는 부위는 없게 된다. 극단적으로 말하면 도 4a에서 플라즈마(40)의 말단부(A)는 Y방향으로 뻗은 직선의 형태와 유사하므로, 그 직선이 X방향으로 왕복이동할 때 그 직선과 중첩되는 타겟(20)의 부위는 계속해서 바뀌게 된다. 따라서, 어느 특정 부위가 집중적으로 소모되는 현상은 발생하지 않는다.

그러나, 도 4b처럼 플라즈마(40')의 말단부(A')가 X방향으로 길쭉한 형상인 비교예에서는, 단위자석(110')이 X방향으로 왕복이동할 때 플라즈마(40')의 말단부(A')에 대응하는 타겟(20)의 부위는 다른 부위에 비해 훨씬 더 장시간 플라즈마(40')에 노출된다. 극단적으로는 단위자석(110')의 X방향 왕복이동 거리가 말단부(A')의 X방향 길이보다 짧을 경우, 증착 작업 내내 계속해서 플라즈마(40')의 영향 하에 노출되는 부위도 생길 수 있다. 이렇게 되면 플라즈마(40')에 더 오래 노출된 부위의 소모가 상대적으로 매우 극심해지게 되며, 따라서 다른 부위는 타겟(20)이 충분히 남아있음에도 불구하고 이 과소모된 부위 때문에 다른 설비에 손상이 가는 것을 방지하기 위해 전체 타겟(20)을 교체해야 한다.

반면, 도 4a와 같은 본 실시예에서는, 상기한 바와 같이 플라즈마(40)의 단부(A)가 뾰족한 형상이 되도록 단위자석(110)의 중심자석(111)과 외곽자석(112)이 구성되어 있으므로, X방향으로 단위자석(110)이 왕복이동할 때 플라즈마(40)에 노출되는 부위는 계속 바뀌게 되며, 따라서 어느 특정 부위가 집중적으로 소모되는 현상은 발생하지 않는다. 그리고, 이러한 단위자석(110)(110')의 단부 구조 차이에 의해 자기장의 세기도 달라지게 되는데, 실제로 자기장의 세기를 측정해보면, 도 3a 및 도 4a에 도시된 단위자석(110)의 단부에서의 자기장의 세기가 도 3b 및 도 4b의 비교예의 단위자석(110')의 단부에서의 자기장의 세기에 비해 줄어든 것을 확인할 수 있다.

따라서, 도 3a 및 도 4a에 도시된 구조의 마그네틱부(100)를 채용하면 타겟(20)의 특정 부위 과소모 현상을 방지할 수 있게 되어, 생산성에 악영향을 주는 타겟(20)의 조기 교체와 같은 문제를 원만하게 해소할 수 있다.

한편, 상기와 같이 플라즈마(40)에 상대적으로 너무 오래 노출되는 타겟(20)의 부위가 있는 것도 문제이지만, 반대로 플라즈마(40)에 전혀 노출되지 않는 부위가 타겟(20)에 있어도 곤란하다. 그렇게 되면 증착에 전혀 기여하지 않는 미소모 부위가 타겟(20)에 생기게 되며, 이 미소모 부위는 또 다른 오염원으로 작용할 가능성이 있다. 예를 들면, 플라즈마에 의해 타겟(20)에서 비산된 미립자가 이 미소모 부위에 달라붙는 일명 리디포지션(redeposition) 현상이 발생할 수 있고, 이 리디포지션이 발생된 부위가 다시 정밀한 증착을 방해하는 오염원으로 작용하는 악순환이 진행될 수 있다. 특히 본 실시예에서는 단위자석(110)의 양측 단부를 폭이 좁아지는 모양으로 형성했기 때문에, 인접한 단위자석(110)들 간의 간격은 중심부에 비해 양측 단부에서 상대적으로 더 멀어지게 된다. 따라서, 단위자석(110)의 중심부만 감안해서 왕복이동 거리를 설정하면, 이 양측 단부에서는 플라즈마(40)에 노출되지 않는 영역이 생길 수도 있다.

도 5는 이러한 타겟(20)의 양측 단부에서의 미소모 부위 발생을 방지하기 위한 조건을 보인 것으로, 각 단위자석(110)의 외곽자석(112)의 폭을 t1, 인접한 외곽자석(112)들의 말단부 간의 간격을 d1, 상기 각 단위자석(110)의 X방향(제1방향)으로의 이동 거리를 SL이라 할 때, d1 + 3·t1 < SL 의 관계를 만족하면 된다.

그러면, 단위자석(110)의 양측 단부의 폭을 좁게 만들어도 플라즈마(40)에 노출되지 않는 타겟(20)의 미소모 부위는 생기지 않게 된다.

상기와 같은 스퍼터링 장치를 이용한 스퍼터링 과정을 설명하기 전에, 이 스퍼터링 장치로 박막을 증착할 수 있는 대상체의 예로서 도 7을 참조하여 디스플레이 장치(300)의 구조를 먼저 간략히 설명하기로 한다.

도 7에 도시된 바와 같이 디스플레이 장치(300)는, 박막트랜지스터(310)와 유기발광소자(320)를 구비한다.

먼저, 유기발광소자(320)는 박막트랜지스터(310)에 의해 구동되어 발광하면서 화상을 구현하는 것으로, 상호 대향된 화소전극(321)과 대향전극(323), 그리고 그 사이에 개재된 발광층(322)을 구비하고 있다.

상기 대향전극(323)에는 항상 일정 전압이 인가되고 있고, 박막트랜지스터(310)와 연결된 화소전극(321)에는 그 박막트랜지스터(310)에 의해 전압이 선택적으로 인가된다. 따라서, 박막트랜지스터(310)의 선택적인 전압 인가에 따라 두 전극(321)(323) 사이에 적정 전압이 형성되면, 그 사이의 발광층(322)이 발광하면서 화상을 구현하게 된다.

그리고, 상기 박막트랜지스터(310)는, 기판(330) 상에 활성층(316)과 게이트 전극(317), 소스전극(318) 및 드레인 전극(319) 등이 차례로 적층된 구조로 이루어져 있다. 따라서, 게이트 전극(317)에 전기 신호가 가해지면, 활성층(316)을 통해 소스전극(318)에서 드레인전극(319)으로 통전이 가능한 상태가 되며, 이에 따라 드레인전극(319)과 연결된 화소전극(321)으로 전압이 인가되어 상기한 바와 같은 발광층(322)의 발광이 유도된다.

참조부호 311는 기판(330)과 활성층(316) 사이에 개재되는 버퍼층을 나타내며, 참조부호 312는 게이트 절연층을, 참조부호 313는 층간 절연막을, 참조부호 314는 패시베이션막을, 참조부호 315는 화소정의막을 각각 나타낸다.

참고로, 상기 유기발광소자(320)에는 발광층(322)과 인접하여 홀 주입층(HIL: Hole Injection Layer), 홀 수송층(HTL: Hole Transport Layer), 전자 수송층(ETL: Electron Transport Layer), 전자 주입층(EIL: Electron Injection Layer) 등이 더 적층될 수도 있다. 그리고, 발광층(322)은 적색, 녹색, 청색의 빛을 방출하는 화소들이 모여서 하나의 단위 화소를 이루도록 각 화소마다 분리돼서 형성될 수 있다. 또는, 화소의 위치에 관계없이 전체 화소 영역에 걸쳐서 공통으로 발광층(322)이 형성될 수도 있다. 이때, 발광층(322)은 예컨대 적색, 녹색 및 청색의 빛을 방출하는 발광 물질을 포함하는 층이 수직으로 적층되거나 혼합되어 형성될 수 있다. 물론, 백색광을 방출할 수 있다면 다른 색의 조합이 가능함은 물론이다. 또한, 상기 방출된 백색광을 소정의 컬러로 변환하는 색변환층이나, 컬러 필터를 더 구비할 수 있다. 그리고, 상기 대향전극(323) 위에는 유기막과 무기막이 교대로 적층된 박막봉지층(미도시)이 형성될 수 있다.

이와 같은 구조에서 박막트랜지스터(310)의 각종 도전층들을 형성할 때 상기 스퍼터링 장치를 이용할 수 있다. 예컨대, Mo재질의 게이트 전극(317), Ti/Al/Ti 재질의 소스전극(318)과 드레인 전극(319), TiN, IZO 재질의 활성층(316) 등을 형성할 때 상기한 마그네틱부(100)를 가진 스퍼터링 장치를 사용하면 타겟(20)의 잦은 교체 없이 원활하게 증착작업을 수행할 수 있다. 이때에는 상기 디스플레이 장치(300)의 기판(330)이 도 1의 챔버(200) 안에 장착되는 기판(10)에 해당된다고 보면 된다.

상기한 스퍼터링 장치는 다음과 같이 사용될 수 있다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 증착을 수행할 대상체인 기판(10)과 증착원인 타겟(20)을 각각 챔버(200) 안에 장착한다.

상기 마그네틱부(100)는 챔버(200) 바깥에서 상기 타겟(20) 과 근접하게 위치하여 증착 개시와 함께 왕복 이동할 준비를 한다.

이 상태에서 챔버(200) 내에 아르곤 가스를 주입하고 타겟(20)과 기판(10)에 전압을 인가하여 플라즈마를 형성하면서 스퍼터링을 진행한다.

마그네틱부(100)는 타겟(20)에 균일한 자기장이 작용하도록 도 1의 X방향을 따라 왕복이동한다.

이때, 타겟(20)의 Y방향으로의 양측 단부에서는 도 4a와 같이 플라즈마(40)가 뾰족한 형태로 형성되기 때문에, 어느 특정 부위에 과소모가 생기지 않게 되어 타겟(20)의 조기 교체와 같은 문제를 해소할 수 있으며, 또 도 5와 같은 규격 조건을 만족시키면 타겟(20)의 미소모 부위도 생기지 않게 된다. 따라서 증착 공정을 안정화시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기한 마그네틱부(100)의 각 단위자석(100)의 단부는 다양한 형태로 변형이 가능한다. 즉, 중심자석(111)의 폭과 외곽자석(112)의 내부 공간(110a) 폭이 중심부에 비해 양측 단부에서 더 좁아지는 모양인 것은 기본적으로 같은데, 좀 더 다양한 모양으로 변형시킬 수도 있다.

일단, 도 6a는 앞서 설명한 구조를 그대로 보인 것으로, 중심자석(111)의 단부(111a)는 연속적으로 폭이 좁아지는 모양이며, 외곽자석(112)의 단부(112a) 역시 경사를 형성하면서 연속적으로 내부 공간(110a)이 좁아지는 모양으로 구성되어 있다.

그런데 이것을 도 6b와 같이 중심자석(111)은 똑 같은 모양으로 하되, 외곽자석(112)의 단부(112a)를 단계적으로 좁아지는 단차 모양으로 변형할 수도 있다.

또한, 도 6a 및 도 6b에서는 중심자석(111)이 좁아지기 시작하는 지점과 외곽자석(112)의 내부 공간(110a)이 좁아지기 시작하는 지점이 실질적으로 일치하는 구조를 예시하였는데, 도 6c 및 도 6d와 같이 중심자석(111)이 좁아지기 시작하는 지점과 외곽자석(112)의 내부 공간(110a)이 좁아지기 시작하는 지점이 일치하지 않게 구성할 수도 있다. 그러니까, 중심자석(111)과 외곽자석(112)이 꼭 똑같은 지점에서부터 좁아지기 시작하는 모양이 아니더라도 유사한 효과를 기대할 수 있다.

그러므로, 이러한 구성의 스퍼터링 장치를 이용하면 증착용 타겟의 특정 부위 과소모 현상을 방지할 수 있게 되어 타겟의 조기 교체와 같은 문제를 해소할 수 있으며, 따라서 증착 공정을 안정화시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10...기판 20...타켓
30...마스크 40...플라즈마
100...마그네틱부 110...단위자석
111...중심자석 112...외곽자석
200...챔버

Claims (20)

1. 스퍼터링 대상체와 타겟이 각각 장착되는 챔버와, 상기 타겟에 자기장을 형성하며 제1방향을 따라 왕복이동하는 마그네틱부를 포함하고,
   상기 마그네틱부는 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 연장된 중심자석 및, 상기 중심자석을 소정 간격을 두고 둘러싸는 외곽자석을 포함한 단위자석을 하나 이상 구비하며,
   상기 중심자석은 몸체의 중심부 보다 상기 제2방향을 따른 단부에서의 폭이 더 좁은 스퍼터링 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중심자석의 몸체 중심부는 일정 폭이고, 상기 단부는 상기 제2방향을 따라 바깥 쪽으로 갈수록 점차 폭이 좁아지는 스퍼터링 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 중심자석을 둘러싸는 상기 외곽자석의 내부 공간 폭도 상기 중심자석의 몸체 중심부에서 보다 상기 제2방향으로의 단부에서 더 좁은 스퍼터링 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 중심자석의 몸체 중심부에서는 상기 외곽자석의 내부 공간이 일정 폭이고, 상기 단부에서는 상기 제2방향을 따라 바깥 쪽으로 갈수록 상기 내부 공간의 폭이 점차 좁아지는 스퍼터링 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 외곽자석의 내부 공간의 폭은 상기 단부에서 단차를 형성하며 단계적으로 좁아지는 스퍼터링 장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 외곽자석의 내부 공간의 폭은 상기 단부에서 경사를 형성하며 연속적으로 좁아지는 스퍼터링 장치.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 중심자석의 폭이 좁아지기 시작하는 지점과 상기 외곽자석의 내부 공간 폭이 좁아지기 시작하는 지점이 상기 제2방향을 따라 실질적으로 일치하는 스퍼터링 장치.
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 중심자석의 폭이 좁아지기 시작하는 지점과 상기 외곽자석의 내부 공간 폭이 좁아지기 시작하는 지점이 상기 제2방향을 따라 실질적으로 일치하지 않는 스퍼터링 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 단위자석 복수개가 상기 제1방향을 따라 배치되고,
   상기 각 단위자석의 상기 외곽자석의 폭을 t1, 인접한 상기 외곽자석들의 말단부 간의 간격을 d1, 상기 각 단위자석의 상기 제1방향으로의 이동 거리를 SL이라 하면,
   d1 + 3·t1 < SL 의 관계를 만족하는 스퍼터링 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    증착 작업 시 상기 대상체와 상기 타겟 사이에는 상기 중심자석과 상기 외곽자석 사이의 간격에 대응하는 모양의 플라즈마가 형성되는 스퍼터링 장치.
11. 챔버 내에 스퍼터링 대상체와 타겟을 서로 대면하도록 설치하는 단계와,
    마그네틱부를 제1방향을 따라 왕복이동시키며 상기 타겟에 자기장을 형성하는 단계 및,
    상기 대상체와 타겟 사이에 플라즈마를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 마그네틱부는 상기 제1방향과 수직인 제2방향을 따라 연장된 중심자석 및, 상기 중심자석을 소정 간격을 두고 둘러싸는 외곽자석을 포함한 단위자석을 하나 이상 구비하고, 상기 중심자석은 몸체의 중심부 보다 상기 제2방향을 따른 단부에서의 폭이 더 좁은 스퍼터링 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 중심자석의 몸체 중심부는 일정 폭이고, 상기 단부는 상기 제2방향을 따라 바깥 쪽으로 갈수록 점차 폭이 좁아지는 스퍼터링 방법.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 중심자석을 둘러싸는 상기 외곽자석의 내부 공간 폭도 상기 중심자석의 몸체 중심부에서 보다 상기 제2방향으로의 단부에서 더 좁은 스퍼터링 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 중심자석의 몸체 중심부에서는 상기 외곽자석의 내부 공간이 일정 폭이고, 상기 단부에서는 상기 제2방향을 따라 바깥 쪽으로 갈수록 상기 내부 공간의 폭이 점차 좁아지는 스퍼터링 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 외곽자석의 내부 공간의 폭은 상기 단부에서 단차를 형성하며 단계적으로 좁아지는 스퍼터링 방법.
16. 제 14 항에 있어서,
    상기 외곽자석의 내부 공간의 폭은 상기 단부에서 경사를 형성하며 연속적으로 좁아지는 스퍼터링 방법.
17. 제 13 항에 있어서,
    상기 중심자석의 폭이 좁아지기 시작하는 지점과 상기 외곽자석의 내부 공간 폭이 좁아지기 시작하는 지점이 상기 제2방향을 따라 실질적으로 일치하는 스퍼터링 방법.
18. 제 13 항에 있어서,
    상기 중심자석의 폭이 좁아지기 시작하는 지점과 상기 외곽자석의 내부 공간 폭이 좁아지기 시작하는 지점이 상기 제2방향을 따라 실질적으로 일치하지 않는 스퍼터링 방법.
19. 제 11 항에 있어서,
    상기 단위자석 복수개가 상기 제1방향을 따라 배치되고,
    상기 각 단위자석의 상기 외곽자석의 폭을 t1, 인접한 상기 외곽자석들의 말단부 간의 간격을 d1, 상기 각 단위자석의 상기 제1방향으로의 이동 거리를 SL이라 하면,
    d1 + 3·t1 < SL 의 관계를 만족하는 스퍼터링 방법.
20. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 상기 중심자석과 상기 외곽자석 사이의 간격에 대응하는 모양으로 형성되는 스퍼터링 방법.
    

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