KR20240098214A - Shutter device for controlling deposition area of sputtering equipment for thin film deposition and deposition method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막증착용 스퍼터링 장비의 증착영역 조절용 셔터장치 및 이를 이용한 증착 방법에 관한 것으로, 스퍼터링을 위한 증착 챔버 내에서 기판에 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 하는 셔터장치로서, 타겟과 기판 사이에 배치되어, 상기 기판에 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 X축 방향으로 왕복이동이 가능하게 설치되는 증착영역 조절용 셔터와, 상기 셔터의 처짐을 방지하기 위해 셔터가 고정되는 셔터 플레이트와, 상기 셔터를 X축 방향으로 왕복이동시키기 위한 구동수단을 포함함으로써, 글래스나 웨이퍼를 기판으로 사용하는 박막증착 공정에서 1개의 기판 내에서 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 보조 기구인 셔터를 구성하여 다양한 물질 및 두께의 소자를 제작할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a shutter device for controlling the deposition area of a sputtering equipment for thin film deposition and a deposition method using the same. It is a shutter device that enables selective deposition by region on a substrate within a deposition chamber for sputtering, and provides a shutter device for controlling the deposition area of a sputtering equipment for thin film deposition. A shutter for adjusting the deposition area that is arranged and capable of moving back and forth in the X-axis direction to enable selective deposition by area on the substrate, a shutter plate on which the shutter is fixed to prevent sagging of the shutter, and the shutter By including a driving means for reciprocating movement in the It has the effect of being able to manufacture devices.
Description
본 발명은 박막증착용 스퍼터링 장비의 증착영역 조절용 셔터장치 및 이를 이용한 증착 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 글래스나 웨이퍼를 기판으로 사용하는 박막증착 공정에서 1개의 기판 내에서 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 보조 기구인 셔터를 구성하여 다양한 물질 및 두께의 소자를 제작할 수 있도록 하는 증착영역 조절용 셔터장치 및 이를 이용한 증착 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a shutter device for controlling the deposition area of sputtering equipment for thin film deposition and a deposition method using the same. More specifically, in a thin film deposition process using glass or a wafer as a substrate, selective deposition by region within one substrate is provided. The present invention relates to a shutter device for controlling the deposition area and a deposition method using the same, which enables the production of devices of various materials and thicknesses by configuring a shutter, which is an auxiliary mechanism, to enable the production of devices of various materials and thicknesses.
일반적으로, 스퍼터링 공정은 기판 전체 영역에 동일한 물질 및 두께로 증착해서 소자를 제작한다. 따라서, 스퍼터링 공정을 통해 소자를 제작함에 있어서 1개의 기판 전체 영역에 증착이 이루어지기 때문에 다양한 조건의 증착공정을 수행하기 위해서는 공정 조건별로 여러 개의 기판을 투입하여 공정을 진행해야 한다.Generally, the sputtering process produces devices by depositing the same material and thickness over the entire substrate area. Therefore, when manufacturing a device through a sputtering process, deposition is performed on the entire area of one substrate, so in order to perform a deposition process under various conditions, the process must be performed by inserting multiple substrates according to process conditions.
이럴 경우 많은 시간과 비용이 발생하기 때문에 1개의 기판에서 다양한 조건의 공정을 진행하여 각각 다른 조건의 소자를 제작할 수 있는 효율적인 공정방법이 필요하다.In this case, a lot of time and cost are incurred, so an efficient process method is needed to manufacture devices under different conditions by performing processes under various conditions on one substrate.
또한, 일반적으로 양산용 장비는 공정이 고정되어 있어 다양한 조건의 연구개발을 진행하기 어려운 부분이 있어서, 별도의 연구개발용 장비를 구축하여 사용애야 하는데 이에 따르는 많은 장비 구축 비용이 소요된다. In addition, mass production equipment generally has a fixed process, making it difficult to conduct research and development under various conditions, so separate research and development equipment must be built and used, which incurs a lot of equipment construction costs.
따라서, 별도의 연구개발용 장비를 구축하지 않고 양산 장비에서도 다양한 조건의 연구개발을 진행할 수 있도록 하여, 양산장비를 연구개발 장비로도 공용으로 활용할 수 있는 기술이 필요하다.Therefore, there is a need for a technology that allows research and development under various conditions to be conducted on mass production equipment without building separate research and development equipment, allowing mass production equipment to be commonly used as research and development equipment.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 1장의 기판으로 다양한 조건의 소자를 제작하여 제작 시간과 개발 비용을 절약할 수 있는 효율적인 박막증착용 스퍼터링 장비의 증착영역 조절용 셔터장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the purpose of the present invention is to provide a shutter device for controlling the deposition area of an efficient sputtering equipment for thin film deposition that can save manufacturing time and development costs by manufacturing devices under various conditions with a single substrate. There is.
또한, 양산 장비에서도 다양한 조건의 연구개발을 진행할 수 있도록 하여, 별도의 연구개발용 장비를 구축하지 않고 양산장비를 연구개발 장비로도 공용으로 활용할 수 있는 증착영역 조절용 셔터장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the purpose is to provide a shutter device for controlling the deposition area that allows mass production equipment to be used as research and development equipment without building separate research and development equipment, allowing research and development to be carried out under various conditions in mass production equipment. there is.
또한, 1장의 기판 위에 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 보조 기구인 셔터를 구성하여 다양한 물질 및 두께의 소자를 제작할 수 있도록 하여 제작 시간과 개발 비용을 절약할 수 있는 셔터장치를 이용한 증착 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, a shutter, an auxiliary mechanism, is configured to enable selective deposition by area on a single substrate, allowing the production of devices of various materials and thicknesses, providing a deposition method using a shutter device that saves production time and development costs. There is a purpose to doing so.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 스퍼터링을 위한 증착 챔버 내에서 기판에 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 하는 셔터장치로서, 타겟과 기판 사이에 배치되어, 상기 기판에 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 X축 방향으로 왕복이동이 가능하게 설치되는 증착영역 조절용 셔터와, 상기 셔터의 처짐을 방지하기 위해 셔터가 고정되는 셔터 플레이트와, 상기 셔터를 X축 방향으로 왕복이동시키기 위한 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 증착영역 조절용 셔터장치가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention is a shutter device that enables selective deposition by region on a substrate within a deposition chamber for sputtering, and is disposed between a target and a substrate to deposit vapor by region on the substrate. A shutter for controlling the deposition area that is installed to be reciprocatable in the A shutter device for controlling a deposition area is provided, which includes a driving means.
본 발명에서, 상기 증착영역 조절용 셔터는 상기 기판의 중심을 기준으로 좌측 영역이 증착되지 않도록 이동하는 제1 셔터와, 상기 기판의 중심을 기준으로 우측 영역이 증착되지 않도록 이동하는 제2 셔터로 이루어지고, 상기 셔터 플레이트는 상기 제1 셔터와 제2 셔터가 각각 고정되는 제1 플레이트와 제2 플레이트로 이루어질 수 있다. In the present invention, the shutter for controlling the deposition area consists of a first shutter that moves to prevent deposition of the left area based on the center of the substrate and a second shutter that moves to prevent deposition of the right area based on the center of the substrate. Additionally, the shutter plate may be composed of a first plate and a second plate to which the first shutter and the second shutter are respectively fixed.
또한, 상기 구동수단은 제1 셔터와 제2 셔터를 각각 독립적으로 이동시키도록 제1 셔터를 이동시키는 제1 구동수단과, 제2 셔터를 이동시키는 제2 구동수단으로 이루어질 수 있다. Additionally, the driving means may include a first driving means for moving the first shutter and a second driving means for moving the second shutter so as to move the first shutter and the second shutter independently.
여기서, 상기 구동수단은 상기 셔터를 X축 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 서보모터와, 상기 서보모터의 출력축에 연결되어 회전하며 X축 방향으로 직선 왕복운동을 위한 볼스크류와 LM 가이드와, 상기 볼스크류와 LM 가이드에 맞물리어 직선 왕복이동되며 상기 셔터 플레이트에 고정되는 가이드 블록을 포함할 수 있다. Here, the driving means includes a servomotor that provides driving force to move the shutter in the It may include a guide block that engages the ball screw and the LM guide to move linearly and reciprocally and is fixed to the shutter plate.
상기 셔터는 금속재질로 이루어지며, 표면은 샌딩처리를 하여 파티클로 인한 기판 오염을 예방하도록 구성되는 것이 바람직하다. The shutter is made of a metal material, and the surface is preferably sanded to prevent contamination of the substrate due to particles.
한편, 상기 셔터는 증착 시 증착 쉐도우(Shadow)를 최소화하기 위해 상기 기판과 셔터 사이의 간격이 단축되도록 상기 셔터 플레이트의 하면에 고정될 수 있다. Meanwhile, the shutter may be fixed to the lower surface of the shutter plate to shorten the gap between the substrate and the shutter to minimize deposition shadows during deposition.
또한, 상기 기판이 승강, 회전 또는 이동하는 경우에 상기 셔터도 기판과 같이 승강, 회전 또는 이동할 수 있도록 상기 기판을 지지하는 기판 지지대 또는 롤러장치에 상기 셔터, 셔터 플레이트, 구동수단이 설치될 수 있다. In addition, the shutter, shutter plate, and driving means may be installed on a substrate support or roller device that supports the substrate so that when the substrate is lifted, rotated, or moved, the shutter can be lifted, rotated, or moved along with the substrate. .
한편, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 증착 챔버 내부에 설치된 기판 지지대에 기판을 로딩하는 기판 로딩 단계와, 상기 기판에 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 하는 증착영역 조절용 셔터 중 제1 셔터를 구동수단을 이용하여 X축 방향으로 이동하여 일정 영역이 증착이 안되도록 차폐하는 단계와, 박막 증착 공정을 진행하는 단계와, 상기 제1 셔터를 홈 위치로 원복하도록 이동하는 단계와, 상기 증착영역 조절용 셔터 중 제2 셔터를 구동수단을 이용하여 X축 방향으로 이동하여 일정 영역에 증착이 안되도록 차폐하는 단계와, 박막 증착 공정을 진행하는 단계와, 상기 제2 셔터를 홈 위치로 원복하도록 이동하는 단계와, 상기 기판에 원하는 증착이 영역별로 완료될 때까지 상기 단계들을 순차적으로 반복 진행하는 단계와, 증착이 완료되면 기판을 언로딩하는 단계를 포함하여 진행되는 증착영역 조절용 셔터장치를 이용한 증착방법이 제공된다.Meanwhile, in order to achieve the object of the present invention as described above, a substrate loading step of loading a substrate on a substrate support installed inside a deposition chamber, and a first shutter for adjusting the deposition area to enable selective deposition by area on the substrate. moving the shutter in the Steps of moving the second shutter among the shutters for controlling the deposition area in the A shutter device for adjusting the deposition area, which includes the steps of moving to the substrate, repeating the steps sequentially until the desired deposition on the substrate is completed for each region, and unloading the substrate when the deposition is completed. The deposition method used is provided.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 1장의 기판으로 다양한 조건의 소자를 제작하여 제작 시간과 개발 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, there is an effect of saving manufacturing time and development costs by manufacturing devices under various conditions with a single substrate.
기존에는 반도체 및 디스플레이, MEMS 등 소자 제작 시 1개의 기판에 여러 개의 소자 회로를 구성하고 공정을 진행한 후 소자를 절단하여 사용하는 경우가 있다.In the past, when manufacturing devices such as semiconductors, displays, and MEMS, there are cases where several device circuits are constructed on one substrate and the devices are cut and used after processing.
그러나, 본 발명을 활용하면 1개의 기판에서 최적의 소자 조건을 확보하기 위해 증착 물질 및 증착 두께를 다양한 조건으로 증착할 수 있으므로, 여러 개의 기판을 사용하지 않아서 시간과 비용을 줄일 수 있다.However, using the present invention, deposition materials and deposition thicknesses can be deposited under various conditions to secure optimal device conditions on one substrate, thereby reducing time and cost by not using multiple substrates.
그리고 일반적으로 양산용 장비는 공정이 고정되어 있어 다양한 조건의 연구개발을 진행하기 어려운 부분이 있어서, 별도의 연구개발용 장비를 구축하여 사용하는데 많은 장비 구축 비용이 소요된다.In addition, mass production equipment generally has a fixed process, making it difficult to conduct research and development under various conditions, so building and using separate research and development equipment requires a lot of equipment construction costs.
본 발명을 활용하면 별도의 연구개발용 장비를 구축하지 않고 양산 장비에서도 사용이 가능하기 때문에 장비 투자를 최소화하는 효과도 있다.Utilizing the present invention also has the effect of minimizing equipment investment because it can be used in mass production equipment without building separate research and development equipment.
도 1은 본 발명에 따른 증착영역 조절용 셔터장치가 설치되는 증착 챔버의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 증착영역 조절용 셔터장치의 일실시예를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 증착영역 조절용 셔터장치가 기판 위에 설치되는 것을 도시한 평면도이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 증착영역 조절용 셔터장치의 구동을 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 증착영역 조절용 셔터장치를 이용한 증착방법의 일실시예를 나타내는 순서도이다. Figure 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a deposition chamber in which a shutter device for controlling the deposition area according to the present invention is installed.
Figure 2 is a side view showing one embodiment of the shutter device for controlling the deposition area of the present invention.
Figure 3 is a plan view showing the shutter device for controlling the deposition area of the present invention installed on a substrate.
4 to 5 are plan views showing the operation of the shutter device for controlling the deposition area of the present invention.
Figure 6 is a flowchart showing an embodiment of a deposition method using the shutter device for controlling the deposition area of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms, but the present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. This is provided to inform you.
도 1은 본 발명에 따른 증착영역 조절용 셔터장치가 설치되는 증착 챔버의 구성을 도시한 단면도로서, 공정 챔버(10) 내에 기판(S)을 지지하는 기판 지지대(30), 타겟(T)이 부착되는 증착원(20), 타겟(T)과 기판(S) 사이에 배치되는 증착영역 조절용 셔터(40), 상기 셔터(40)의 처짐을 방지하기 위한 셔터 플레이트(50)와, 상기 셔터(40)를 X축 방향으로 왕복이동시키기 위한 구동수단을 포함하여 구성된다. Figure 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a deposition chamber in which a shutter device for controlling the deposition area according to the present invention is installed. A
상기 공정 챔버(10)는 반응(또는 공정) 공간을 형성하는 것으로서, 상기 공정 챔버(10)에는 불활성(예를 들어, 아르곤(Ar)) 가스 등의 공정 가스를 공급하기 위한 가스 공급관(12)과, 공정 가스 및 부산물을 배기시키기 위한 배기관(14)이 연결된다. The
공정 챔버(10)는 소정의 진공 펌프(미도시)와 연결되어 그 내부를 진공으로 유지할 수 있다. 이러한 공정 챔버(10)는 기판(S)이 기판 지지대(30)로 로딩되거나 기판 지지대(30)에서 외부로 언로딩되는 게이트 밸브(미도시)가 연결될 수 있다. The
상기 기판 지지대(30)는 승강, 회전 및 이동 중 적어도 하나가 가능하도록 공정 챔버(10)에 설치될 수 있다. 일 예로써, 상기의 기판 지지대(30)는 스퍼터링 공정 동안 기판(S)이 초기 위치에서 타겟(T)에 점점 가까워지거나 점점 멀어지도록 승강될 수 있다. 다른 예로써, 상기의 기판 지지대(30)는 스퍼터링 공정 동안 기판(S)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키도록 설치될 수 있으며, 별도의 롤러장치 등을 통해 스퍼터링 공정 동안 이동되도록 설치될 수 있다. The
이러한 기판 지지대(30)의 승강, 회전 또는 이동에 관련한 구성은 기존의 공지된 구성이 적용될 수 있으므로, 본 발명에서는 이를 상세히 설명하지 않는다. Since existing known configurations can be applied to the configuration related to the lifting, rotation, or movement of the
한편, 공정 챔버(10) 내에 로딩되는 기판(S)에 대해, 본 발명에서는 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 증착영역 조절용 셔터(40)를 설치하는데 그 특징이 있다. Meanwhile, for the substrate S loaded into the
상기 증착영역 조절용 셔터(40)는 타겟(T)과 기판(S) 사이에 배치되어, 기판에 증착되는 물질을 영역별로 선택적인 차폐가 가능하도록 한다. 상기 셔터는 다양한 구조로 구성될 수 있으나, 본 실시예에서는 대략 직사각형의 판형 부재로 구성된다. The shutter 40 for controlling the deposition area is disposed between the target T and the substrate S to enable selective shielding of the material deposited on the substrate by area. The shutter may be composed of various structures, but in this embodiment, it is composed of a substantially rectangular plate-shaped member.
도 2는 본 발명의 증착영역 조절용 셔터장치의 일실시예를 나타내는 측면도이고, 도 3은 본 발명의 증착영역 조절용 셔터장치가 기판 위에 설치되는 것을 도시한 평면도로서, 본 발명의 일실시예에서는 상기 증착영역 조절용 셔터(40)가 상기 기판(S)의 양측에 설치될 수 있다. Figure 2 is a side view showing an embodiment of the shutter device for adjusting the deposition area of the present invention, and Figure 3 is a plan view showing the shutter device for adjusting the deposition area of the present invention being installed on a substrate, in one embodiment of the present invention. Shutters 40 for controlling the deposition area may be installed on both sides of the substrate S.
즉, 상기 셔터(40)는 상기 기판(S)의 좌측에 설치되어 기판의 중심을 기준으로 좌측 영역이 증착되지 않도록 이동하는 제1 셔터(42)와, 상기 기판의 우측에 설치되어 기판의 중심을 기준으로 우측 영역이 증착되지 않도록 이동하는 제2 셔터(44)로 이루어질 수 있다. That is, the shutter 40 is installed on the left side of the substrate S and moves to prevent deposition of the left area based on the center of the substrate, and the
각각의 셔터에는 상기 셔터 플레이트가 설치되는데, 상기 제1 셔터(42)에는 제1 플레이트(52)가 설치되고, 제2 셔터(44)에는 제2 플레이트(54)가 설치된다. The shutter plate is installed on each shutter. The
상기 셔터(42)(44)는 대략 직사각형으로 이루어지되, 장변의 길이가 상기 기판(S)의 직경을 포함하는 길이를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 기판의 직경보다 큰 길이를 갖는 셔터는 좌우방향(X축 방향)으로 왕복이동하는 것에 의해 기판의 1열을 모두 차폐할 수 있게 되고 1장의 기판 내에서 다양한 조건의 소자를 제작할 수 있게 된다. The
상기 셔터(40)의 처짐을 방지하기 위한 셔터 플레이트(50)는 셔터보다 두꺼운 판형으로 형성되며, 셔터(40)의 장변 일측에 부착고정될 수 있다. The
셔터(42)(44)의 면적이 넓어지면 셔터의 처짐으로 기판과 접촉되는 문제가 발생할 수 있어서, 상기 셔터의 면적은 일정범위 이하로 제작되며 셔터는 처짐이 없는 두께의 셔터 플레이트(52)(54)에 고정되는 것이다. If the area of the
이때, 상기 셔터는 셔터 플레이트의 하면에 고정되며, 상기 셔터 플레이트(50)에 셔터를 부착고정하는 구조는 다양하게 적용될 수 있으므로, 본 발명에서 이를 한정하지는 않는다. At this time, the shutter is fixed to the lower surface of the shutter plate, and the structure for attaching and fixing the shutter to the
한편, 상기 구동수단(100)은 상기 셔터(40)를 X축 방향으로 왕복이동시키기 위한 것으로, 상기 셔터가 고정된 셔터 플레이트(50)를 상기 구동수단(100)이 이동시킴으로써 셔터를 이동시킬 수 있다. Meanwhile, the driving means 100 is for reciprocating the shutter 40 in the X-axis direction, and the shutter can be moved by moving the
이러한 상기 구동수단(100)은 제1 셔터(42)와 제2 셔터(42)를 각각 독립적으로 이동시키도록 구성된다. 이를 위해, 본 발명에서는 제1 셔터(42)와 제2 셔터(42)를 각각 독립적으로 이동시킬 수 있도록 제1 셔터를 이동시키는 제1 구동수단과, 제2 셔터를 이동시키는 제2 구동수단을 별도로 갖는다. The driving means 100 is configured to move the
즉, 각각의 구동수단이 제1 셔터(42)와 제2 셔터(44)를 각각 독립적으로 이동시키도록 설치되어 필요에 따라 제1 구동수단을 통해 제1 셔터(42)를 이동시키고, 제2 구동수단을 통해 제2 셔터(44)를 이동시키는 것이다. That is, each driving means is installed to move the
본 발명에서, 상기 구동수단(100)은 상기 셔터를 X축 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 서보모터(110)와, 상기 서보모터(110)의 출력축에 연결되어 회전하며 X축 방향으로 직선 왕복운동을 위한 볼스크류(120)와 LM 가이드(130)와, 상기 볼스크류(120)와 LM 가이드(130)에 맞물리어 직선 왕복이동되며 상기 셔터 플레이트(52)에 고정되는 가이드 블록(140)을 포함할 수 있다. In the present invention, the driving means 100 includes a servomotor 110 that provides driving force to move the shutter in the A ball screw 120 and an LM guide 130 for reciprocating movement, and a guide block 140 that engages the ball screw 120 and the LM guide 130 to move in a straight line and is fixed to the
상기 셔터(42)의 구동 영역은 서보모터(110)를 이용한 제어를 통해 증착 영역을 조정할 수 있도록 한다. 즉, 상기 서보모터(110)의 회전에 따라 볼스크류(120)가 회전하고, 볼스크류의 회전에 따라 이에 맞물린 가이드 블록(140)이 LM 가이드(130)에 의해 직선 이동함으로써, 상기 가이드 블록(140)이 고정되는 상기 셔터 플레이트(52)가 이동되는 것이다. The driving area of the
이때, 상기 서보모터(110)의 회전량과 회전방향에 따라 셔터 플레이트(52)의 왕복이동이 가능하여 상기 셔터를 X축 방향으로 왕복이동시킬 수 있다. At this time, the
한편, 본 발명에서는 상기 셔터를 X축 방향으로만 왕복이동시키는 구성에 대해 도시하였으나, 상기 구동수단은 상기 셔터를 X축 뿐 아니라 Y축 방향으로도 이동되게 구성할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, a configuration that reciprocates the shutter only in the X-axis direction is shown, but the driving means can be configured to move the shutter not only in the X-axis direction but also in the Y-axis direction.
이 경우, 상기 구동수단은 Y축 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 서보모터와, 상기 서보모터의 출력축에 연결되어 회전하며 Y축 방향으로 직선 왕복운동을 위한 볼스크류와 LM 가이드와, 상기 볼스크류와 LM 가이드에 맞물리어 직선 왕복이동되며 상기 셔터 플레이트에 고정되는 가이드 블록이 더 포함되며, X축 방향으로 직선 왕복운동하는 볼스크류를 Y축 방향으로 직선 왕복운동하는 볼스크류와 교차되게 설치하며, 상기 셔터를 X축 뿐 아니라 Y축 방향으로도 이동되게 구성할 수 있다. In this case, the driving means includes a servomotor that provides driving force for movement in the Y-axis direction, a ball screw and LM guide that are connected to the output shaft of the servomotor and rotate for linear reciprocating movement in the Y-axis direction, and the ball A guide block that engages the screw and the LM guide to reciprocate linearly and is fixed to the shutter plate is further included, and a ball screw that reciprocates linearly in the , the shutter can be configured to move not only in the X-axis but also in the Y-axis direction.
한편, 상기 셔터는 증착 시 증착 쉐도우(Shadow)를 최소화하기 위해 상기 기판에 최대한 밀착설치하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 기판과 셔터 사이의 간격이 단축되도록 상기 셔터(42)는 셔터 플레이트(52)의 하면에 고정되며, 상기 셔터가 기판과 부딪히지 않는 범위 내에서 기판과의 간격을 최소로하여 설치되는 것이 바람직하다. Meanwhile, it is desirable to install the shutter as close to the substrate as possible to minimize deposition shadows during deposition. Therefore, the
이를 위해, 상기 셔터는 1mm 이하의 얇은 Metal 재질로 제작되며 표면은 증착된 물질들이 잘 붙어있도록 샌딩처리를 하여 Particle로 인한 기판 오염을 예방하도록 구성되는 것이 바람직하다. For this purpose, the shutter is made of a thin metal material of 1 mm or less, and the surface is preferably sanded to ensure that the deposited materials adhere well to prevent contamination of the substrate due to particles.
또한, 상기 기판 지지대(30)는 승강, 회전 및 이동 중 적어도 하나가 가능하도록 공정 챔버(10)에 설치될 수 있다. 일 예로써, 상기의 기판 지지대(30)는 스퍼터링 공정 동안 기판(S)이 초기 위치에서 타겟(T)에 점점 가까워지거나 점점 멀어지도록 승강될 수 있다. 다른 예로써, 상기의 기판 지지대(30)는 스퍼터링 공정 동안 기판(S)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키도록 설치될 수 있으며, 별도의 롤러장치 등을 통해 스퍼터링 공정 동안 이동되도록 설치될 수 있다. Additionally, the
이와 같이, 상기 기판이 승강, 회전 또는 롤러를 통해 이동하는 경우에 상기 셔터도 기판(S)과 같이 승강, 회전 또는 이동할 수 있도록 상기 기판을 지지하는 기판 지지대 또는 롤러장치에 상기 셔터, 셔터 플레이트, 구동수단이 설치될 수 있다. In this way, when the substrate is lifted, rotated or moved through a roller, the shutter, the shutter plate, A driving means may be installed.
이와 같이 구성된 본 발명의 증착영역 조절용 셔터장치를 이용한 증착방법은 다음과 같다. The deposition method using the shutter device for controlling the deposition area of the present invention configured as described above is as follows.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 증착영역 조절용 셔터장치의 구동을 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 증착영역 조절용 셔터장치를 이용한 증착방법의 일실시예를 나타내는 순서도이다. Figures 4 and 5 are plan views showing the operation of the shutter device for controlling the deposition area of the present invention, and Figure 6 is a flowchart showing an embodiment of a deposition method using the shutter device for controlling the deposition area of the present invention.
먼저, 증착 챔버(10) 내부에 설치된 기판 지지대(30)에 기판(S)을 로딩하는 기판 로딩 단계를 진행한다(S100).First, a substrate loading step is performed in which the substrate S is loaded onto the
기판(S)에 영역별로 선택적인 증착이 필요한 경우, 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 제1 셔터(42)를 구동수단(100)을 이용하여 X축 방향으로 이동시킨다. When selective deposition is required for each region on the substrate S, as shown in FIG. 4, the
이 경우, 상기 구동수단(100)에 의해 셔터 플레이트(52)를 이동시키며, 구동수단의 구동 시 볼스크류 및 LM 가이드를 이용하여 안정적으로 셔터 플레이트(52)의 이동이 가능하며 상기 셔터(42)의 위치는 센서(Metal fiber sensor)를 사용하여 제어한다.In this case, the
상기 제1 셔터(42)를 이동시켜 일정 영역의 증착이 안되도록 차폐한 후(S110), 박막 증착 공정을 진행한다(S120). After moving the
1차 박막 증착 공정이 완료되면, 상기 제1 셔터(42)를 홈 위치로 원복하도록 이동한다(S130). When the first thin film deposition process is completed, the
이후, 기판의 다른 영역에 증착 물질 및 증착 두께를 달리하는 선택적인 증착이 필요한 경우, 상기 증착영역 조절용 셔터 중 제2 셔터(44)를 구동수단을 이용하여 X축 방향으로 이동하여 일정 영역에 증착이 안되도록 차폐하는 단계를 진행한다(S140). Afterwards, when selective deposition of different deposition materials and deposition thicknesses is required in other areas of the substrate, the
이 경우에도, 상기 구동수단에 의해 셔터 플레이트(52) 구동 시 볼스크류 및 LM 가이드를 이용하여 안정적으로 구동하며 상기 셔터(42)의 위치는 센서(Metal fiber sensor)를 사용하여 제어한다.In this case as well, when the
이후, 2차 박막 증착 공정을 진행한다(S150). Afterwards, the second thin film deposition process is performed (S150).
2차 박막 증착 공정이 완료되면, 상기 제2 셔터(44)를 홈 위치로 원복하도록 이동한다(S160). When the secondary thin film deposition process is completed, the
이와 같이, 상기 제1 셔터(42) 또는 제2 셔터(44)를 X축 방향으로 원하는 만큼 이동하여 1개의 기판 내에서 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 함으로써, 다양한 물질 및 두께의 소자를 제작할 수 있게 된다. In this way, devices of various materials and thicknesses can be manufactured by moving the
상기 기판에 원하는 증착이 영역별로 완료될 때까지 상기 단계들을 순차적으로 반복 진행할 수 있다. 예컨대, 제1 셔터(42)를 이동시키거나 제2 셔터(44)를 이동시켜 영역별 증착을 반복적으로 진행할 수 있다. The steps may be sequentially repeated until the desired deposition on the substrate is completed for each region. For example, deposition can be repeatedly performed for each region by moving the
증착이 완료되면 기판을 언로딩한다(S170). When deposition is completed, the substrate is unloaded (S170).
이와 같은, 본 발명의 증착방법은 1장의 기판으로 다양한 조건의 소자를 제작하여 제작 시간과 개발 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다. As described above, the deposition method of the present invention has the effect of saving manufacturing time and development costs by manufacturing devices under various conditions with a single substrate.
기존에는 반도체 및 디스플레이, MEMS 등 소자 제작 시 1개의 기판에 여러 개의 소자 회로를 구성하고 공정을 진행한 후 소자를 절단하여 사용하는 경우가 있었으나, 본 발명을 활용하면 1개의 기판에서 최적의 소자 조건을 확보하기 위해 증착 물질 및 증착 두께를 다양한 조건으로 증착할 수 있으므로, 여러 개의 기판을 사용하지 않아서 시간과 비용을 줄일 수 있다.Previously, when manufacturing devices such as semiconductors, displays, and MEMS, there were cases in which multiple device circuits were configured on one substrate and the devices were cut after the process was performed. However, using the present invention, optimal device conditions can be achieved on one substrate. In order to secure the deposition material and deposition thickness can be deposited under various conditions, time and cost can be reduced by not using multiple substrates.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the above description focuses on embodiments of the present invention, various changes or modifications can be made by a person skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. These changes and modifications can be said to belong to the present invention as long as they do not depart from the scope of the technical idea provided by the present invention. Therefore, the scope of rights of the present invention should be determined by the claims described below.
10: 공정 챔버
20: 증착원
30: 기판 지지대
40: 증착영역 조절용 셔터
42: 제1 셔터
44: 제2 셔터
50: 셔터 플레이트
52: 제1 플레이트
54: 제2 플레이트
100: 구동수단
110: 서보모터
120: 볼스크류
130: LM 가이드
140: 가이드 블록10: process chamber 20: deposition source
30: Substrate support 40: Shutter for controlling the deposition area
42: first shutter 44: second shutter
50: shutter plate 52: first plate
54: second plate 100: driving means
110: Servo motor 120: Ball screw
130: LM guide 140: Guide block
Claims (8)
타겟과 기판 사이에 배치되어, 상기 기판에 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 X축 방향으로 왕복이동이 가능하게 설치되는 증착영역 조절용 셔터;
상기 셔터의 처짐을 방지하기 위해 셔터가 고정되는 셔터 플레이트; 및
상기 셔터를 X축 방향으로 왕복이동시키기 위한 구동수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 증착영역 조절용 셔터장치.A shutter device that enables selective deposition by region on a substrate within a deposition chamber for sputtering,
A shutter for controlling the deposition area, which is disposed between the target and the substrate and can move back and forth in the X-axis direction to enable selective deposition for each area on the substrate;
a shutter plate on which the shutter is fixed to prevent the shutter from sagging; and
Drive means for reciprocating the shutter in the X-axis direction;
A shutter device for controlling the deposition area, comprising:
상기 증착영역 조절용 셔터는 상기 기판의 중심을 기준으로 좌측 영역이 증착되지 않도록 이동하는 제1 셔터와, 상기 기판의 중심을 기준으로 우측 영역이 증착되지 않도록 이동하는 제2 셔터로 이루어지고,
상기 셔터 플레이트는 상기 제1 셔터와 제2 셔터가 각각 고정되는 제1 플레이트와 제2 플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착영역 조절용 셔터장치.In claim 1,
The shutter for controlling the deposition area includes a first shutter that moves to prevent deposition in the left area based on the center of the substrate, and a second shutter that moves to prevent deposition in the right area based on the center of the substrate,
The shutter plate is a shutter device for controlling a deposition area, characterized in that the shutter plate is made of a first plate and a second plate to which the first shutter and the second shutter are respectively fixed.
상기 구동수단은 제1 셔터와 제2 셔터를 각각 독립적으로 이동시키도록 제1 셔터를 이동시키는 제1 구동수단과, 제2 셔터를 이동시키는 제2 구동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증착영역 조절용 셔터장치.In claim 2,
The driving means is a shutter for adjusting the deposition area, characterized in that it consists of a first driving means for moving the first shutter so as to move the first shutter and the second shutter independently, and a second driving means for moving the second shutter. Device.
상기 구동수단은 상기 셔터를 X축 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 서보모터와, 상기 서보모터의 출력축에 연결되어 회전하며 X축 방향으로 직선 왕복운동을 위한 볼스크류와 LM 가이드와, 상기 볼스크류와 LM 가이드에 맞물리어 직선 왕복이동되며 상기 셔터 플레이트에 고정되는 가이드 블록을 포함하는 증착영역 조절용 셔터장치. In claim 1,
The driving means includes a servomotor that provides driving force to move the shutter in the A shutter device for controlling the deposition area including a guide block that engages a screw and an LM guide to move in a straight line and is fixed to the shutter plate.
상기 셔터는 금속재질로 이루어지며, 표면은 샌딩처리를 하여 파티클로 인한 기판 오염을 예방하는 것을 특징으로 하는 증착영역 조절용 셔터장치. In claim 1,
The shutter is made of a metal material, and the surface is sanded to prevent contamination of the substrate due to particles. A shutter device for controlling the deposition area.
상기 셔터는 증착 시 증착 쉐도우(Shadow)를 최소화하기 위해 상기 기판과 셔터 사이의 간격이 단축되도록 상기 셔터 플레이트의 하면에 고정되는 것을 특징으로 하는 증착영역 조절용 셔터장치. In claim 1,
A shutter device for controlling a deposition area, wherein the shutter is fixed to the lower surface of the shutter plate to shorten the gap between the substrate and the shutter to minimize deposition shadows during deposition.
상기 기판이 승강, 회전 또는 이동하는 경우에 상기 셔터도 기판과 같이 승강, 회전 또는 이동할 수 있도록 상기 기판을 지지하는 기판 지지대 또는 롤러장치에 상기 셔터, 셔터 플레이트, 구동수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 증착영역 조절용 셔터장치.In claim 1,
Characterized in that the shutter, shutter plate, and driving means are installed on a substrate support or roller device that supports the substrate so that when the substrate is lifted, rotated, or moved, the shutter can also be lifted, rotated, or moved along with the substrate. Shutter device for controlling the deposition area.
상기 기판에 영역별로 선택적인 증착이 가능하도록 하는 증착영역 조절용 셔터 중 제1 셔터를 구동수단을 이용하여 X축 방향으로 이동하여 일정 영역이 증착이 안되도록 차폐하는 단계;
박막 증착 공정을 진행하는 단계;
상기 제1 셔터를 홈 위치로 원복하도록 이동하는 단계;
상기 증착영역 조절용 셔터 중 제2 셔터를 구동수단을 이용하여 X축 방향으로 이동하여 일정 영역에 증착이 안되도록 차폐하는 단계;
박막 증착 공정을 진행하는 단계;
상기 제2 셔터를 홈 위치로 원복하도록 이동하는 단계;
상기 기판에 원하는 증착이 영역별로 완료될 때까지 상기 단계들을 순차적으로 반복 진행하는 단계; 및
증착이 완료되면 기판을 언로딩하는 단계;
를 포함하여 진행되는 증착영역 조절용 셔터장치를 이용한 증착방법.A substrate loading step of loading a substrate onto a substrate support installed inside the deposition chamber;
moving a first shutter among deposition area control shutters that enable selective deposition by area on the substrate in the X-axis direction using a driving means to shield a certain area from deposition;
Proceeding with a thin film deposition process;
moving the first shutter to return it to its home position;
moving a second shutter among the shutters for controlling the deposition area in the X-axis direction using a driving means to shield it to prevent deposition in a certain area;
Proceeding with a thin film deposition process;
moving the second shutter to return it to its home position;
sequentially repeating the steps until desired deposition on the substrate is completed for each region; and
Unloading the substrate once deposition is completed;
A deposition method using a shutter device for controlling the deposition area, including:
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20240098214A true KR20240098214A (en) | 2024-06-28 |
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