KR101006452B1

KR101006452B1 - Sputtering apparatus

Info

Publication number: KR101006452B1
Application number: KR1020030059906A
Authority: KR
Inventors: 정창오; 서영갑; 백금주; 조범석; 김진혁; 김소영; 이재경
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2011-01-06
Also published as: KR20050023574A

Abstract

본 발명은 플라즈마(plasma) 방전을 이용한 스퍼터링(sputtering)을 통해 글래스(glass) 상에 박막을 균일하게 형성할 수 있도록 한 스퍼터링 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus capable of uniformly forming a thin film on glass through sputtering using plasma discharge.

본 발명에 따르면, 챔버부와; 상기 챔버부 내에 설치되는 글래스지지부와; 상기 글래스지지부와 대향되도록 상기 챔버부 내에 설치되는 타겟부를 포함하는 스퍼터링 장치에 있어서, 타겟부(40)는 복수개로 분할 형성되며, 전원공급부(PS1,PS2,PS3)로부터 개별적으로 전원을 공급받을 수 있는 캐소드(42)와; 캐소드(42)에 연결되는 백킹플레이트(44)와; 백킹플레이트(44)에 장착되는 타겟(46)과; 분할된 캐소드(42)를 온/오프 작동에 의해 상호 전기적으로 연결 또는 단락시키는 스위치(48)를 포함하여 구성된다. 이에 따라, 캐소드를 일체형 또는 분할형 타겟에 겸용으로 사용 가능하여 스퍼터링 장치의 기능성 및 사용성을 향상시킬 수 있다.
According to the invention, the chamber portion; A glass support part installed in the chamber part; In the sputtering apparatus including a target portion installed in the chamber portion to face the glass support portion, the target portion 40 is divided into a plurality, can be separately supplied power from the power supply (PS1, PS2, PS3) A cathode 42; A backing plate 44 connected to the cathode 42; A target 46 mounted to the backing plate 44; And a switch 48 which electrically connects or shorts the divided cathodes 42 to each other by an on / off operation. Accordingly, the cathode can be used as an integrated or split target, thereby improving the functionality and usability of the sputtering apparatus.

챔버부, 글래스지지부, 캐소드, 백킹플레이트, 타겟, 스위치Chamber, Glass Support, Cathode, Backing Plate, Target, Switch

Description

Sputtering Device {SPUTTERING APPARATUS}

도 1의 (a),(b)는 종래 스퍼터링 장치의 타겟부 구조를 도시한 단면도이고,(A), (b) is sectional drawing which shows the structure of the target part of the conventional sputtering apparatus,

도 2는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 구성도이고,2 is a configuration diagram of a sputtering apparatus according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에 일체형 타겟이 적용된 타겟부 구조를 도시한 평면도이고,3 is a plan view illustrating a target unit structure to which an integrated target is applied to a sputtering apparatus according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에 일체형 타겟이 적용된 타겟부 구조를 도시한 단면도이고,4 is a cross-sectional view showing a target portion structure to which an integrated target is applied to a sputtering apparatus according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에 분할형 타겟이 적용된 타겟부 구조를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a target portion structure to which a split target is applied to a sputtering apparatus according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

20 : 챔버부 30 : 글래스지지부 20: chamber portion 30: glass support portion

40 : 타겟부 42 : 캐소드 40: target portion 42: cathode

44 : 백킹플레이트 46 : 타겟 44: backing plate 46: target

48 : 스위치 50 : 글래스 48: switch 50: glass

60 : 마그네트
60: magnet

본 발명은 스퍼터링(sputtering) 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마(plasma) 방전을 이용한 스퍼터링(sputtering)을 통해 글래스(glass) 상에 박막을 균일하게 형성할 수 있도록 한 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly, to a sputtering apparatus capable of uniformly forming a thin film on glass through sputtering using plasma discharge.

일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 인가전압에 따른 액정의 투과도 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러 전기적인 정보를 시각적인 정보로 변화시켜 전달하는 전자소자를 말하며, 백라이트유닛과 액정표시패널 및 케이싱 등으로 구분된다.In general, a liquid crystal display refers to an electronic device that converts and transmits various electrical information generated by various devices into visual information by using a change in transmittance of the liquid crystal according to an applied voltage. It is divided into a display panel and a casing.

이러한 액정표시장치의 글래스(TFT 등) 제조공정은 박막형성과 포토 및 식각 등의 공정을 포함하여 구성되며, 박막형성공정은 주로 금속 및 투명전극의 경우에는 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하고, 실리콘 및 절연막은 화학증착(CVD) 방법을 사용한다. 그 중, 스퍼터링 방법은 불활성 분위기(주로 아르곤) 내의 0.001∼0.1Torr의 진공 중에서 전극간에 고전압을 인가하여 플라즈마 방전을 일으킴으로써 불활성 이온을 타겟(target)에 충돌시켜 그 운동량 변환으로 타겟 표면의 원자가 분리되는 현상을 통해 글래스에 박막을 형성하는 기술로서 기체 이온을 이용한 고집적 응고법이다.The glass (TFT, etc.) manufacturing process of the liquid crystal display includes a thin film forming process and a process such as photo and etching, and the thin film forming process mainly uses a sputtering method for metals and transparent electrodes. The insulating film uses a chemical vapor deposition (CVD) method. Among them, the sputtering method causes plasma discharge by applying a high voltage between electrodes in a vacuum of 0.001 to 0.1 Torr in an inert atmosphere (mainly argon), thereby causing inert ions to collide with a target, thereby separating valences on the target surface by converting the momentum. It is a technology to form a thin film on glass through the phenomenon of high density coagulation using gas ions.

종래의 스퍼터링 장치 대부분은 챔버부와; 상기 챔버부 내에 설치되며, 글래 스가 지지되는 글래스지지부와; 상기 글래스지지부와 대향되도록 상기 챔버부 내에 설치되는 타겟부를 포함하여 구성된다. 특히, 타겟부는 도 1에 도시된 바와 같이, 전원공급부(PS)로부터 전원을 공급받는 일체형 캐소드(cathode)(2)와; 캐소드(2)에 연결 설치되는 백킹플레이트(backing plate)(4)와; 백킹플레이트(4)에 장착되는 타겟(target)(6)으로 이루어진다. Most of the conventional sputtering apparatuses include a chamber portion; A glass support part installed in the chamber part and supporting glass; It is configured to include a target portion installed in the chamber portion to face the glass support portion. In particular, as shown in FIG. 1, the target unit includes an integrated cathode 2 that receives power from the power supply unit PS; A backing plate 4 connected to the cathode 2 and installed; It consists of a target 6 mounted on the backing plate 4.

이와 같은 구조를 지닌 스퍼터링 장치는 적용되는 글래스가 중·소형일 경우에는 타겟(6), 전원공급부(PS) 및 아크킬러(arc killer) 등과 같은 제반 여건에 별다른 제약을 받지 않았다. 그러나 글래스의 사이즈가 대형화되면서 그와 보조하여 전원공급부(PS)의 용량을 높여야 할 뿐 아니라 타겟(6)의 사이즈도 대형화해야 하나, 현재의 기술 및 장치로는 2m 이상의 대형 글래스에 대응되는 사이즈의 타겟(6)을 일체형으로 제작하는 것은 불가능할 뿐 아니라 설비적으로 전원공급부(PS) 및 아크킬러도 적절히 대응하지 못하고 있다.The sputtering apparatus having such a structure is not limited to various conditions such as the target 6, the power supply unit PS, and the arc killer when the glass to be applied is medium or small. However, as the size of the glass increases, the size of the power supply unit PS must be increased in addition to the size of the glass, and the size of the target 6 must also be increased. Not only is it impossible to manufacture the target 6 integrally, but also the power supply unit PS and the arc killer do not correspond appropriately.

상기와 같은 문제점을 감안하여 도 2에서와 같이 타겟(6')을 복수개로 분할하는 사용하는 방법이 제안되었으며, 그에 따라 캐소드(2') 및 백킹플레이트(4')도 분할형으로 형성됨과 아울러 분할된 캐소드(2') 각각에 개별적으로 전원공급부(PS1,PS2,PS3)가 형성됨으로써 전원공급용량을 상대적으로 낮출 수 있을 뿐 아니라 대형 사이즈의 타겟(6')을 일체형으로 제작해야 하는 기존의 문제점을 해결할 수 있다. In view of the above problems, a method of dividing a plurality of targets 6 'as shown in FIG. 2 has been proposed. As a result, the cathode 2' and the backing plate 4 'are also formed in a split form. Since the power supply units PS1, PS2, and PS3 are formed on each of the divided cathodes 2 ', not only can the power supply capacity be lowered relatively, but also the existing large size target 6' must be manufactured integrally. The problem can be solved.

그러나 상기와 같은 구조의 타겟부는 스퍼터링시 타겟(6')의 분할면에서 파티클(particle)이 많이 발생하는 문제점이 있으며, 이러한 파티클은 후속 공정에서 공정불량을 초래하여 결과적으로 패널 제작시 수율을 떨어뜨리게 된다.However, there is a problem in that the target portion of the structure has a lot of particles (particles) in the split surface of the target (6 ') during sputtering, such particles cause a process defect in the subsequent process, resulting in a decrease in yield during panel production Thrown away.

한편, 현재에는 대형 글래스의 박막 형성시 파티클 발생의 위험을 안고서라도 분할형 캐소드를 사용하고 있는 실정이다.
On the other hand, the present situation is to use a split-type cathode even with the risk of particles generated when forming a thin film of large glass.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 일체형 또는 분할형 타겟(Target)을 필요에 따라 선택적으로 적용할 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.
The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a sputtering apparatus capable of selectively applying an integrated or split target as needed.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 챔버부와; 상기 챔버부 내에 설치되는 글래스지지부와; 상기 글래스지지부와 대향되도록 상기 챔버부 내에 설치되는 타겟부를 포함하는 스퍼터링 장치에 있어서, 상기 타겟부는 복수개로 분할 형성되며, 전원공급부로부터 개별적으로 전원을 공급받을 수 있는 캐소드와; 상기 캐소드에 연결되는 백킹플레이트와; 상기 분할된 캐소드를 온/오프 작동에 의해 상호 전기적으로 연결 또는 단락시키는 스위치를 포함하여 구성되는 데 그 특징이 있다.The present invention to achieve the above object, the chamber portion; A glass support part installed in the chamber part; A sputtering apparatus comprising a target portion provided in the chamber portion so as to face the glass support portion, the target portion being divided into a plurality of cathodes and receiving power separately from a power supply portion; A backing plate connected to the cathode; And a switch for electrically connecting or shorting the divided cathodes by on / off operation.

상기 백킹플레이트 및 상기 타겟은 각각 일체형으로 형성되거나, 분할형으로 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the backing plate and the target are each formed integrally or dividedly.

상기 백킹플레이트 및 상기 타겟이 각각 일체형으로 형성된 경우에는 상기 분할된 캐소드가 상호 전기적으로 연결되고, 상기 백킹플레이트 및 상기 타겟이 각각 분할형으로 형성된 경우에는 상기 분할된 캐소드가 상호 전기적으로 연결해제된다.The divided cathodes are electrically connected to each other when the backing plate and the target are integrally formed, and the divided cathodes are electrically disconnected to each other when the backing plate and the target are each formed to be divided.

상기 타겟부의 후방에 위치하여, 상기 타겟부의 전방에 자기장을 발생시키는 마그네트를 더 포함하는 것이 바람직하다.
It is preferable to further include a magnet which is located behind the target portion and generates a magnetic field in front of the target portion.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 하기와 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에 일체형 타겟이 적용된 타겟부 구조를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에 일체형 타겟이 적용된 타겟부 구조를 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 스퍼터링 장치에 분할형 타겟이 적용된 타겟부 구조를 도시한 단면도이다.2 is a configuration diagram of a sputtering apparatus according to the present invention, Figure 3 is a plan view showing a target portion structure to which the integrated target is applied to the sputtering apparatus according to the present invention, Figure 4 is an integrated target to the sputtering apparatus according to the present invention FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a target portion structure to which an applied target portion structure is applied to a sputtering apparatus according to the present invention. FIG.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 챔버부(20)와; 챔버부(20) 내에 설치되는 글래스지지부(30)와; 글래스지지부(30)와 대향되도록 챔버부(20) 내에 설치되는 타겟부(40)와; 전원을 공급하는 전원공급부(PS1,PS2,PS3)를 포함하여 구성된다.As shown in the figure, the sputtering apparatus according to the present invention comprises a chamber portion 20; A glass support part 30 installed in the chamber part 20; A target portion 40 installed in the chamber portion 20 so as to face the glass support portion 30; It comprises a power supply unit (PS1, PS2, PS3) for supplying power.

챔버(chamber)부(20)는 스퍼터(sputtering)링 공정이 진행되는 장소이며, 원활한 공정 진행을 위하여 진공상태로 유지되는 밀폐된 공간이다.The chamber 20 is a place where a sputtering process is performed and is a closed space maintained in a vacuum state for smooth process progression.

글래스지지부(30)는 그 상부에 박막이 형성되는 글래스(glass)(50)가 장착되 며, 하측에는 냉각계(미도시)가 형성되어 있다. 글래스지지부(30)의 구조는 필요에 따라 다양하게 변형 가능하다.Glass support portion 30 is equipped with a glass (glass) 50 is formed a thin film on the upper side, a cooling system (not shown) is formed on the lower side. The structure of the glass support part 30 can be variously modified as needed.

타겟(target)부(40)는 복수개로 분할 형성되며, 전원공급부(PS1,PS2,PS3)로부터 개별적으로 전원을 공급받을 수 있는 캐소드(42)와; 캐소드(42)에 연결 설치되는 백킹플레이트(44)와; 백킹플레이트(44)에 장착되는 타겟(46)과; 캐소드(42)에 연결 설치되며, 분할된 캐소드(42)를 온/오프(on/off) 작동에 의해 상호 전기적으로 연결 또는 단락시키는 스위치(48)를 포함한다.The target unit 40 is divided into a plurality of, the cathode 42 which can be separately supplied power from the power supply unit (PS1, PS2, PS3); A backing plate 44 connected to the cathode 42 and installed; A target 46 mounted to the backing plate 44; It is connected to the cathode 42 and includes a switch 48 for electrically connecting or shorting the divided cathodes 42 to each other by an on / off operation.

분할된 캐소드(cathode)(42)는 스위치(switch)(48)의 온/오프 작동에 의해 상호 전기적으로 연결 또는 단락됨으로서 일체형 또는 분리형 타겟(46)에 모두 적용할 수 있다는 장점이 있다. The divided cathode 42 has the advantage that it can be applied to both the integrated and detachable target 46 by being electrically connected or shorted to each other by the on / off operation of the switch 48.

캐소드(42)는 금속 재질로 이루어지며, 그 분할 개수는 적절히 조절할 수 있다.The cathode 42 is made of a metal material, the number of divisions can be adjusted appropriately.

스위치(48)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 일체형으로 형성된 백킹플레이트(backing plate)(44) 및 타겟(target)(46)을 적용할 경우에는 온(on) 상태를 유지하여 분할된 캐소드(42)가 상호 전기적으로 연결된다. 그로 인해, 전원공급부(PS1,PS2,PS3) 중 어느 하나를 통해 일정량의 전원을 공급하면 된다. 이와 같은 구조는 타겟(46)을 대형으로 제작할 수 있다는 것과, 전원공급부(PS1,PS2,PS3)의 전원공급용량을 충분히 높일 수 있다는 것을 전제로 한다.As shown in FIGS. 3 and 4, the switch 48 is divided by maintaining an on state when the integrally formed backing plate 44 and the target 46 are applied. Cathodes 42 are electrically connected to each other. Therefore, it is sufficient to supply a predetermined amount of power through any one of the power supply units PS1, PS2, and PS3. This structure is based on the premise that the target 46 can be manufactured in a large size, and that the power supply capacity of the power supply units PS1, PS2, and PS3 can be sufficiently increased.

이와는 반대로, 분할형으로 형성된 백킹플레이트(44) 및 타겟(46)이 적용되 는 도 5의 경우에는 스위치(48)를 오프(off) 상태로 유지하여 분할된 캐소드(42)의 전기적 연결상태를 해제시키도록 한다. 그로 인해, 분할된 캐소드(42) 각각으로 전원을 공급받게 됨으로서 전원공급부(PS1,PS2,PS3)의 전원공급용량을 상대적으로 낮출 수 있다.On the contrary, in the case of FIG. 5 to which the split backing plate 44 and the target 46 are applied, the switch 48 is kept off to release the electrical connection state of the split cathode 42. Let's do it. Therefore, since the power is supplied to each of the divided cathodes 42, the power supply capacity of the power supply units PS1, PS2, and PS3 can be relatively lowered.

전원공급부(PS1,PS2,PS3)는 직류 전원으로 이루어져 전원을 공급하는 역할을 수행하며, 챔버부(20) 내부에 플라즈마(plasma) 방전을 일으켜 불활성 이온(아르곤 양이온)을 타겟(46)에 충돌시킴으로서 그 운동량 변환으로 타겟(46) 표면의 원자가 분리되어 글래스(50) 상에 박막을 형성할 수 있도록 한다. 이와 같은 스퍼터링 현상은 이미 공지된 기술의 일부이므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.The power supply units PS1, PS2, and PS3 serve as a DC power supply to supply power, and generate plasma discharge inside the chamber 20 to collide with inert ions (argon cations) to the target 46. By converting the momentum, atoms on the surface of the target 46 can be separated to form a thin film on the glass 50. Since the sputtering phenomenon is part of a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

스위치(48)는 분할된 캐소드(42)를 전기적으로 연결시킬 수 있는 범위 내에서 다양한 형태의 것을 선택적으로 적용할 수 있다.The switch 48 may selectively apply various types of things within a range capable of electrically connecting the divided cathodes 42.

스퍼터링 장치는 타겟부(40)의 후방에 위치하여, 타겟부(40)의 전방에 자기장을 발생시키는 마그네트(magnet)(60)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 마그네트(60)는 발생된 전자의 낭비를 방지하여 스퍼터링의 효율을 향상시키는 역할을 수행한다.The sputtering apparatus may further include a magnet 60 positioned behind the target portion 40 and generating a magnetic field in front of the target portion 40. The magnet 60 serves to prevent the waste of generated electrons to improve the efficiency of sputtering.

한편, 본 발명에 따른 스퍼터링 장치는 일 실시예에 불과하며, 그 기술적 요지가 같거나 유사한 여러 형태의 것에 다양하게 적용할 수 있으며, 미설명 참조번호 70, 80 및 90은 가스소스(gas source), 펌프 그리고 밸브를 도시한 것이다.
On the other hand, the sputtering apparatus according to the present invention is only one embodiment, it can be variously applied to a variety of forms of the same or similar technical gist, reference numerals 70, 80 and 90 is a gas source (gas source) , Pumps and valves are shown.

상기에서 설명한 스퍼터링 장치의 작동과정을 간단하게 설명하면 다음과 같 다.The operation of the sputtering apparatus described above is briefly described as follows.

먼저, 일체형으로 형성된 백킹플레이트(44) 및 타겟(46)이 적용될 경우에는분할된 캐소드(42)가 상호 전기적으로 연결되도록 스위치(48)를 온(on) 시킨 상태에서 전원공급부(PS1,PS2,PS3) 중 어느 하나를 통해 캐소드(42)에 전원을 공급한다. First, when the integrally formed backing plate 44 and the target 46 are applied, the power supply units PS1, PS2, and the switch 48 are turned on so that the divided cathodes 42 are electrically connected to each other. Power is supplied to the cathode 42 via any one of PS3).

그리고 분할형으로 형성된 백킹플레이트(44) 및 타겟(46)이 적용될 경우에는 캐소드(42)의 전기적 연결상태가 해제되도록 스위치(48)를 온(on)에서 오프(off) 로 전환시킨 상태에서 전원공급부(PS1,PS2,PS3)를 통해 각각의 캐소드(42)에 개별적으로 전원을 공급한다.
When the backing plate 44 and the target 46 formed in the split type are applied, the power source is switched on from the on state to the off state so that the electrical connection state of the cathode 42 is released. Power is individually supplied to each of the cathodes 42 through the supply units PS1, PS2, and PS3.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 스위치를 선택적으로 온/오프시킴으로써 캐소드를 일체형 또는 분할형 타겟에 겸용으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, the cathode can be used as an integrated or split target by selectively turning on / off the switch.

그로 인해, 스퍼터링 장치의 기능성 및 사용성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 경제적 비용을 상대적으로 절감할 수 있다.Thereby, not only can the functionality and usability of the sputtering device be improved, but also the economic cost can be relatively reduced.

Claims

A chamber portion; A glass support part installed in the chamber part; In the sputtering apparatus comprising a target portion installed in the chamber portion to face the glass support portion,

The target unit,

A cathode which is formed into a plurality and which can be separately supplied with power from a power supply;

A backing plate connected to the cathode;

A target mounted to the backing plate;

And a switch for electrically connecting or disconnecting the divided cathodes by on / off operation.

The method of claim 1,

Sputtering apparatus, characterized in that the backing plate and the target are each formed integrally.

The method of claim 2,

And each of the divided cathodes are electrically connected to each other when the backing plate and the target are integrally formed.

The method of claim 1,

Sputtering apparatus, characterized in that the backing plate and the target are each formed in a divided form.

The method of claim 4, wherein

And each of the divided cathodes is electrically disconnected from each other when the backing plate and the target are each formed in a split type.

The method of claim 1,

A sputtering apparatus, further comprising a magnet positioned at the rear of the target unit and generating a magnetic field in front of the target unit.