スパッタリング装置
【課題】工程効率の低下なしに、基板に極低濃度に蒸着される金属触媒の均一度を向上することができるスパッタリング装置を提供する。
【解決手段】第１領域及び第２領域を含む工程チャンバと、前記工程チャンバの内側で金属ターゲットを移動させ、前記金属ターゲットから放出される金属触媒の進行方向を制御するための第１シールドを備えるターゲット移送部と、前記第２領域に前記金属ターゲットに対向するように位置する基板ホルダと、を含み、前記基板ホルダに支えられる基板と前記金属ターゲットとの間の直線距離と前記第１シールドの長さとの差は３ｃｍ以下であることを特徴とするスパッタリング装置。
【解決手段】第１領域及び第２領域を含む工程チャンバと、前記工程チャンバの内側で金属ターゲットを移動させ、前記金属ターゲットから放出される金属触媒の進行方向を制御するための第１シールドを備えるターゲット移送部と、前記第２領域に前記金属ターゲットに対向するように位置する基板ホルダと、を含み、前記基板ホルダに支えられる基板と前記金属ターゲットとの間の直線距離と前記第１シールドの長さとの差は３ｃｍ以下であることを特徴とするスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）は、軽量薄型の特性から、陰極線管表示装置（Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ Ｔｕｂｅ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ)を代替する表示装置として用いられ、代表的な例として液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ；ＬＣＤ)と有機電界発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ；ＯＬＥＤ)がある。このうち、有機電界発光表示装置は、液晶表示装置に比べて輝度及び視野角の特性が優れ、バックライトを必要としないために超薄型とすることができるという利点がある。
【０００３】
上記有機電界発光表示装置は、駆動方法により受動駆動（Ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式と能動駆動（Ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式に分類され、能動駆動方式は薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）を用いる回路を有する。
【０００４】
上記薄膜トランジスタは、一般にソース領域、ドレイン領域及びチャンネル領域を含む半導体層、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を含む。上記半導体層は、多結晶シリコン（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ；ｐｏｌｙ−ｓｉ)または非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ；ａ−ｓｉ）により形成されているが、上記多結晶シリコンの電子移動度が非晶質シリコンの電子移動度よりも高いため、現在は多結晶シリコンを主に適用している。
【０００５】
上記非晶質シリコンを多結晶シリコンに結晶化する方法のうちの１つとして、金属を利用する結晶化方法があり、上記金属を利用する結晶化方法はプラズマを用いてニッケルのような結晶化誘導金属で形成された金属ターゲットにより基板上に結晶化誘導金属を蒸着するスパッタリング工程、またはニッケルのような結晶化誘導金属である金属触媒を含む反応ガスを利用した化学的方法により基板上に上記金属触媒の原子層を形成する原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＡＬＤ)工程などによって基板上に金属触媒を蒸着し、上記金属触媒をシード（ｓｅｅｄ）として上記非晶質シリコンを結晶化することで、比較的に低い温度で短時間に結晶化することができる長所を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常のスパッタリング装置は、ターゲットの背面にマグネチック組立体を用いて上記ターゲットと基板上にプラズマを集中させて短時間に厚い膜を均一に蒸着するのに対し、金属を利用する結晶化方法は非晶質シリコンを結晶化して形成した多結晶シリコンに金属触媒が残留された場合、薄膜トランジスタの特性が低下される。特に上記多結晶シリコンに残留する金属触媒が磁化した場合、上記薄膜トランジスタの駆動を不均一とするので、上記金属を利用する結晶化方法に用いられるスパッタリング装置にはマグネチック組立体を使用することなく、上記金属触媒に形成された金属ターゲットを移動させて蒸着工程を行うことで、ニッケルのような結晶化誘導金属から放出される金属触媒の磁化防止及び極低濃度の金属触媒が蒸着されるようにする。
【０００７】
しかし、上記のようにマグネチックを使用せずに金属ターゲットを移動させて蒸着工程を行うスパッタリング装置において、極低濃度の金属触媒をより均一かつ安定的に蒸着させるために、蒸着工程前に上記金属ターゲットの表面に付着されたＮｉＯ２などの異物を除去するプリスパッタリング工程を行っている場合、上記プリスパッタリング工程中に上記金属ターゲットから放出される金属触媒が基板の縁部に蒸着されて、上記基板に蒸着された金属触媒の均一度を低下させるという問題点があった。
【０００８】
また、上記プリスパッタリング工程中に上記金属ターゲットから放出される金属触媒が上記基板に蒸着されないようにするために、上記プリスパッタリング工程中に上記プラズマ生成領域を隔離させる方法があるが、上記プラズマ生成領域を隔離するためには別途のシールドを必要とし、上記プリスパッタリング工程中に上記別途のシールドを形成したり除去したりするための所定時間が必要とされるので、蒸着工程が遅延されて全体の工程効率が低下されるという問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、金属触媒の磁化防止及び極低濃度の金属触媒を蒸着するためにマグネチック組立体を使用せず、金属ターゲットを移動させるスパッタリング装置において、工程効率の低下なしに、上記金属ターゲットから放出される金属触媒が基板に蒸着されることを最小化し、上記基板に蒸着される金属触媒の均一度を向上させることができる、新規かつ改良されたスパッタリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１領域及び第２領域を含む工程チャンバと、前記工程チャンバの内側で金属ターゲットを移動させ、前記金属ターゲットから放出される金属触媒の進行方向を制御するための第１シールドを備えるターゲット移送部と、前記第２領域に前記金属ターゲットに対向するように位置する基板ホルダと、を含み、前記基板ホルダに支えられる基板と前記金属ターゲットとの間の直線距離と前記第１シールドの長さとの差は３ｃｍ以下であることを特徴とするスパッタリング装置が提供される。
【００１１】
また、前記ターゲット移送部の内側に位置する第１電極及び前記基板ホルダの内側に位置し、前記第１電極と異なる極性の電源電圧が供給される第２電極をさらに含んでもよい。
【００１２】
また、前記第１電極は所定電力を供給する電力供給部に接続され、前記第２電極は基準電圧源に接続されてもよい。
【００１３】
また、前記金属ターゲットと基板ホルダとの間の第１領域及び第２領域を覆う第２シールドをさらに含んでもよい。
【００１４】
また、前記工程チャンバ内側に基板を搬入及び搬出するための搬出入口と、前記基板ホルダを前記搬出入口及び前記第２シールドの第２領域に移動させるためのホルダ移送部と、をさらに含んでもよい。
【００１５】
また、前記工程チャンバと第２シールドとの間にプラズマ生成のための反応ガスを流入させる流入口をさらに含んでもよい。
【００１６】
また、前記反応ガスは、アルゴンガスであってもよい。
【００１７】
また、前記基板ホルダの一側に位置し、前記基板を固定するための固定部材をさらに含んでもよい。
【００１８】
また、前記金属ターゲットは、ニッケルから形成されてもよい。
【００１９】
また、前記ターゲット移送部は、蒸着工程の間に前記金属ターゲットが前記第２領域を往復できるようにしてもよい。
【００２０】
また、前記第１領域はプリスパッタリング工程が行われる領域であって、前記第２領域は蒸着工程が行われる領域であってもよい。
【００２１】
また、前記工程チャンバの排気口に接続する真空ポンプをさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、全体の蒸着工程に対して効率性の低下なしに、基板に極低濃度に蒸着される金属触媒の均一度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態によるスパッタリング装置を示す断面図である。
【図２】ターゲット移送部に第１シールドを形成せず、金属ターゲットを移動させて蒸着工程を行った場合の基板の蒸着不均一度を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態によるスパッタリング装置において、金属ターゲットと基板との間の直線距離と第１シールドの長さとの差によって基板に蒸着される金属触媒の不均一度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の上記目的と技術的構成及びその作用効果に関する詳しい事項は、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態として詳細に説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限定されない。なお、説明の都合上、図面において、層及び領域の厚みは誇張されており、図示する形態が実際とは異なる場合がある。また、明細書の全体において同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態によるスパッタリング装置を示す断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態によるスパッタリング装置１００は、プリスパッタリング工程が行われる第１領域Ａ及び蒸着工程が行われる第２領域Ｂを含む工程チャンバ１１０、上記工程チャンバ１１０の内側に位置する金属ターゲット１２０、上記金属ターゲット１２０を移動させ、上記金属ターゲット１２０から放出する金属触媒の進行方向を制御するための第１シールド１５０を含むターゲット移送部１３０及び上記工程チャンバ１１０の第２領域Ｂに上記金属ターゲット１２０に対向するように位置し、基板Ｓを支え、安着させるための基板ホルダ１４０を含む。
【００２６】
上記工程チャンバ１１０は、上記プリスパッタリング工程及び蒸着工程を行うための空間を提供するものであって、上記金属ターゲット１２０と基板ホルダ１４０との間にプラズマを生成させるための反応ガスを供給するガス流入口１１２及び残留反応ガスを排気するための排気口１１７をさらに含み、上記排気口１１７を上記工程チャンバ１１０内部の圧力を制御する真空ポンプ１７０に接続させ、別途の排気ポンプなしに上記残留反応ガスが容易に排気されるようにすることが好ましい。
【００２７】
ここで、上記反応ガスは、上記基板ホルダ１４０に安着された基板Ｓの損傷防止のために低電力でプラズマを生成するアルゴン(Ａｒ)ガスとすることができる。
【００２８】
また、上記工程チャンバ１１０は、不必要なプラズマの生成を防止し、上記工程チャンバ１１０の内部に残存するプラズマにより搬入及び搬出する基板Ｓ上の非晶質シリコンが損傷されることを防止するために、上記金属ターゲット１２０と基板ホルダ１４０との間の第１領域Ａ及び第２領域Ｂを取り囲む第２シールド１６０により、上記基板Ｓの搬出入口１１５をプラズマ生成領域から分離することができる。この場合、上記工程チャンバ１１０は、上記基板ホルダ１４０を、上記搬出入口１１５と上記第２シールド１６０で取り囲まれた第２領域Ｂとに移動させるためのホルダ移送部(図示せず)をさらに含むことができる。
【００２９】
ここで、本発明の実施形態によるスパッタリング装置１００は、上記工程チャンバ１１０のガス流入口１１２から流入される反応ガスを、上記第２シールド１６０を経て上記第１領域Ａ及び第２領域Ｂに直接供給することもできる。しかし、上記基板Ｓ上に極低濃度の金属触媒が容易に蒸着されるようにするためにはプラズマを弱く生成した方が好ましい。従って、本発明の実施形態によるスパッタリング装置１００は、図１に示すように、上記反応ガスが上記第２シールド１６０で囲まれない上記工程チャンバ１１０の内側、すなわち、上記工程チャンバ１１０と第２シールド１６０との間に供給されるように上記ガス流入口１１２を設けることが好ましい。
【００３０】
本発明の実施形態によるスパッタリング装置１００の工程チャンバ１１０は、上記金属ターゲット１２０と基板ホルダ１４０との間にプラズマを容易に生成する。また、上記第２領域Ｂでの蒸着工程中に上記第１領域Ａでのプラズマ生成を抑制するために、上記金属ターゲット１２０を移動させる上記ターゲット移送部１３０の内側に第１電極１３２を含み、上記基板ホルダ１４０の内側に上記第１電極１３２と異なる極性の電源電圧に接続する第２電極１４２を含む。
【００３１】
ここで、上記工程チャンバ１１０の内部に生成されるプラズマは、上記第１電極１３２と第２電極１４２との間の電圧差で生成されるので、上記プラズマ生成を容易に制御することができるように、上記第１電極１３２を一定ＤＣ電圧が供給される電力供給部１８０に接続し、上記第２電極１４２を第１基準電圧源に接続することが好ましい。
【００３２】
上記基板ホルダ１４０は、上記工程チャンバ１１０内側に搬入される上記基板Ｓを支え、安着する空間を提供する。具体的には、例えば図１に示すように、上記基板Ｓを固定するための固定部材１４５を含む。ここで、上記固定部材１４５は、上記基板ホルダ１４０の移動により上記基板Ｓが損傷することを防止するために上記基板Ｓの縁部を覆うように形成されることが好ましい。
【００３３】
上記金属ターゲット１２０は、ニッケルのように金属を利用する結晶化方法に用いられる結晶化誘導金属である。すなわち、上記金属ターゲット１２０は、金属触媒を上記基板ホルダ１４０に安着した基板Ｓに放出するためのものであって、上記基板Ｓから所定直線距離ｈ分離隔して位置するよう上記ターゲット移送部１３０に設けられる。上記ターゲット移送部１３０は、上記金属ターゲット１２０を上記第１領域Ａと第２領域Ｂとに移動させるためのもので、所定長さｄの第１シールド１５０を含む。
【００３４】
ここで、上記ターゲット移送部１３０は、蒸着工程前には上記金属ターゲット１２０が上記第１領域Ａに位置するようにしてプリスパッタリング工程が行われるようにする。蒸着工程中には、上記ターゲット移送部１３０は、上記金属ターゲット１２０が上記第２領域Ｂに位置するようにし、上記基板Ｓ上に金属触媒が蒸着されるようにするとともに、蒸着工程が行われる間に、上記金属ターゲット１２０が上記第２領域Ｂを往復して上記基板Ｓ上に極低濃度の金属触媒がより均一に蒸着されるようにすることもできる。
【００３５】
通常、基板と所定直線距離ｈ分離隔されたところにポイントソース（ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅ）が位置した場合、上記ポイントソースから放出する原子ビームが基板の各位置に蒸着される量は、コサインロール（ｔｈｅ ｃｏｓｉｎｅ’ｓ ｌａｗ）に従って数式１のように計算することができる。
【００３６】
【数１】
【００３７】
ここで、ＮＡはアボガドロ数（Ａｖｏｇａｄｒｏ’ｓ ｎｕｍｂｅｒ）、Ｔは絶対温度、ｐはチャンバの圧力、θは蒸着角、Ｍは基板の分子量（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ）である。
【００３８】
プリスパッタリング工程及び蒸着工程を順次に実行するスパッタリング装置において、金属ターゲットから放出される金属触媒量は工程時間中に一定であり、基板に接着される金属触媒の接着力は理想的（ｉｄｅａｌ）であると仮定した後、所定幅を有する金属ターゲットがターゲット移送部により基板上を移動しながら上記基板に金属触媒が噴射される場合を上記数式１で計算したら、上記基板に蒸着される金属触媒の不均一度は図２のように示される。
【００３９】
図２に示すように、上記基板上に蒸着される金属触媒は上記基板の縁部、すなわち、蒸着工程が始まる位置と終わる位置において不均一に蒸着され、上記金属触媒の不均一度は２％程度であることがわかった。
【００４０】
ここで、図２のグラフは、最も理想的な環境におけるプリスパッタリング工程及び蒸着工程が行われた場合、基板に蒸着される金属触媒の不均一度を示すものであって、図２に示すように金属ターゲットから放出される金属触媒の進行方向を制御する第１シールドがない場合は上記基板に蒸着される金属触媒の不均一度が２％以下にならないことがわかる。
【００４１】
図３は、本発明の実施形態によるスパッタリング装置において、金属ターゲット１２０と基板Ｓとの間の直線距離ｈと第１シールド１５０の長さｄとの間の差に因る基板に蒸着される金属触媒の不均一度を示すグラフである。
【００４２】
図３に示すように、金属ターゲット１２０と基板Ｓとの間の直線距離ｈと上記第１シールド１５０の長さｄとの間の差が小さいほど、上記基板Ｓ上に蒸着される金属触媒の不均一度が減少し、特に金属ターゲット１２０と基板Ｓとの間の直線距離ｈと上記第１シールド１５０の長さｄとの差が３ｃｍ以下である場合、金属触媒の不均一度は２％以下になることがわかる。
【００４３】
結果的に、本発明の実施形態によるスパッタリング装置は、工程チャンバをプリスパッタリング工程が行われる領域及び蒸着工程が行われる領域に分離し、金属ターゲットが上記工程チャンバのプリスパッタリング実行領域及び蒸着実行領域を移動しながら上記プリスパッタリング工程及び蒸着工程を順次に行うスパッタリング装置において、金属ターゲットを移動するターゲット移送部に、上記金属ターゲットから放出される金属触媒の進行方向を制御するための第１シールドを形成し、上記金属ターゲットと基板との間の直線距離と上記第１シールドの長さとの差が３ｃｍ以下になるようにすることで、全体の蒸着工程に対して効率性低下なしに、上記基板に極低濃度で蒸着される金属触媒の不均一度を２％以下、すなわち、上記第１シールドなしに蒸着工程を行った場合に得る最大均一度よりも向上された金属触媒の蒸着均一度が得られることになる。
【００４４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４５】
１００ スパッタリング装置
１１０ 工程チャンバ
１２０ 金属ターゲット
１３０ ターゲット移送部
１４０ 基板ホルダ
１５０ 第１シールド
１６０ 第２シールド
１７０ 真空ポンプ
１８０ 電力供給部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）は、軽量薄型の特性から、陰極線管表示装置（Ｃａｔｈｏｄｅ−ｒａｙ Ｔｕｂｅ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ)を代替する表示装置として用いられ、代表的な例として液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ；ＬＣＤ)と有機電界発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ Ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ；ＯＬＥＤ)がある。このうち、有機電界発光表示装置は、液晶表示装置に比べて輝度及び視野角の特性が優れ、バックライトを必要としないために超薄型とすることができるという利点がある。
【０００３】
上記有機電界発光表示装置は、駆動方法により受動駆動（Ｐａｓｓｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式と能動駆動（Ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）方式に分類され、能動駆動方式は薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）を用いる回路を有する。
【０００４】
上記薄膜トランジスタは、一般にソース領域、ドレイン領域及びチャンネル領域を含む半導体層、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を含む。上記半導体層は、多結晶シリコン（ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｉｌｉｃｏｎ；ｐｏｌｙ−ｓｉ)または非晶質シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ；ａ−ｓｉ）により形成されているが、上記多結晶シリコンの電子移動度が非晶質シリコンの電子移動度よりも高いため、現在は多結晶シリコンを主に適用している。
【０００５】
上記非晶質シリコンを多結晶シリコンに結晶化する方法のうちの１つとして、金属を利用する結晶化方法があり、上記金属を利用する結晶化方法はプラズマを用いてニッケルのような結晶化誘導金属で形成された金属ターゲットにより基板上に結晶化誘導金属を蒸着するスパッタリング工程、またはニッケルのような結晶化誘導金属である金属触媒を含む反応ガスを利用した化学的方法により基板上に上記金属触媒の原子層を形成する原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＡＬＤ)工程などによって基板上に金属触媒を蒸着し、上記金属触媒をシード（ｓｅｅｄ）として上記非晶質シリコンを結晶化することで、比較的に低い温度で短時間に結晶化することができる長所を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常のスパッタリング装置は、ターゲットの背面にマグネチック組立体を用いて上記ターゲットと基板上にプラズマを集中させて短時間に厚い膜を均一に蒸着するのに対し、金属を利用する結晶化方法は非晶質シリコンを結晶化して形成した多結晶シリコンに金属触媒が残留された場合、薄膜トランジスタの特性が低下される。特に上記多結晶シリコンに残留する金属触媒が磁化した場合、上記薄膜トランジスタの駆動を不均一とするので、上記金属を利用する結晶化方法に用いられるスパッタリング装置にはマグネチック組立体を使用することなく、上記金属触媒に形成された金属ターゲットを移動させて蒸着工程を行うことで、ニッケルのような結晶化誘導金属から放出される金属触媒の磁化防止及び極低濃度の金属触媒が蒸着されるようにする。
【０００７】
しかし、上記のようにマグネチックを使用せずに金属ターゲットを移動させて蒸着工程を行うスパッタリング装置において、極低濃度の金属触媒をより均一かつ安定的に蒸着させるために、蒸着工程前に上記金属ターゲットの表面に付着されたＮｉＯ２などの異物を除去するプリスパッタリング工程を行っている場合、上記プリスパッタリング工程中に上記金属ターゲットから放出される金属触媒が基板の縁部に蒸着されて、上記基板に蒸着された金属触媒の均一度を低下させるという問題点があった。
【０００８】
また、上記プリスパッタリング工程中に上記金属ターゲットから放出される金属触媒が上記基板に蒸着されないようにするために、上記プリスパッタリング工程中に上記プラズマ生成領域を隔離させる方法があるが、上記プラズマ生成領域を隔離するためには別途のシールドを必要とし、上記プリスパッタリング工程中に上記別途のシールドを形成したり除去したりするための所定時間が必要とされるので、蒸着工程が遅延されて全体の工程効率が低下されるという問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、金属触媒の磁化防止及び極低濃度の金属触媒を蒸着するためにマグネチック組立体を使用せず、金属ターゲットを移動させるスパッタリング装置において、工程効率の低下なしに、上記金属ターゲットから放出される金属触媒が基板に蒸着されることを最小化し、上記基板に蒸着される金属触媒の均一度を向上させることができる、新規かつ改良されたスパッタリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１領域及び第２領域を含む工程チャンバと、前記工程チャンバの内側で金属ターゲットを移動させ、前記金属ターゲットから放出される金属触媒の進行方向を制御するための第１シールドを備えるターゲット移送部と、前記第２領域に前記金属ターゲットに対向するように位置する基板ホルダと、を含み、前記基板ホルダに支えられる基板と前記金属ターゲットとの間の直線距離と前記第１シールドの長さとの差は３ｃｍ以下であることを特徴とするスパッタリング装置が提供される。
【００１１】
また、前記ターゲット移送部の内側に位置する第１電極及び前記基板ホルダの内側に位置し、前記第１電極と異なる極性の電源電圧が供給される第２電極をさらに含んでもよい。
【００１２】
また、前記第１電極は所定電力を供給する電力供給部に接続され、前記第２電極は基準電圧源に接続されてもよい。
【００１３】
また、前記金属ターゲットと基板ホルダとの間の第１領域及び第２領域を覆う第２シールドをさらに含んでもよい。
【００１４】
また、前記工程チャンバ内側に基板を搬入及び搬出するための搬出入口と、前記基板ホルダを前記搬出入口及び前記第２シールドの第２領域に移動させるためのホルダ移送部と、をさらに含んでもよい。
【００１５】
また、前記工程チャンバと第２シールドとの間にプラズマ生成のための反応ガスを流入させる流入口をさらに含んでもよい。
【００１６】
また、前記反応ガスは、アルゴンガスであってもよい。
【００１７】
また、前記基板ホルダの一側に位置し、前記基板を固定するための固定部材をさらに含んでもよい。
【００１８】
また、前記金属ターゲットは、ニッケルから形成されてもよい。
【００１９】
また、前記ターゲット移送部は、蒸着工程の間に前記金属ターゲットが前記第２領域を往復できるようにしてもよい。
【００２０】
また、前記第１領域はプリスパッタリング工程が行われる領域であって、前記第２領域は蒸着工程が行われる領域であってもよい。
【００２１】
また、前記工程チャンバの排気口に接続する真空ポンプをさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、全体の蒸着工程に対して効率性の低下なしに、基板に極低濃度に蒸着される金属触媒の均一度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態によるスパッタリング装置を示す断面図である。
【図２】ターゲット移送部に第１シールドを形成せず、金属ターゲットを移動させて蒸着工程を行った場合の基板の蒸着不均一度を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態によるスパッタリング装置において、金属ターゲットと基板との間の直線距離と第１シールドの長さとの差によって基板に蒸着される金属触媒の不均一度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の上記目的と技術的構成及びその作用効果に関する詳しい事項は、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態として詳細に説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限定されない。なお、説明の都合上、図面において、層及び領域の厚みは誇張されており、図示する形態が実際とは異なる場合がある。また、明細書の全体において同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態によるスパッタリング装置を示す断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態によるスパッタリング装置１００は、プリスパッタリング工程が行われる第１領域Ａ及び蒸着工程が行われる第２領域Ｂを含む工程チャンバ１１０、上記工程チャンバ１１０の内側に位置する金属ターゲット１２０、上記金属ターゲット１２０を移動させ、上記金属ターゲット１２０から放出する金属触媒の進行方向を制御するための第１シールド１５０を含むターゲット移送部１３０及び上記工程チャンバ１１０の第２領域Ｂに上記金属ターゲット１２０に対向するように位置し、基板Ｓを支え、安着させるための基板ホルダ１４０を含む。
【００２６】
上記工程チャンバ１１０は、上記プリスパッタリング工程及び蒸着工程を行うための空間を提供するものであって、上記金属ターゲット１２０と基板ホルダ１４０との間にプラズマを生成させるための反応ガスを供給するガス流入口１１２及び残留反応ガスを排気するための排気口１１７をさらに含み、上記排気口１１７を上記工程チャンバ１１０内部の圧力を制御する真空ポンプ１７０に接続させ、別途の排気ポンプなしに上記残留反応ガスが容易に排気されるようにすることが好ましい。
【００２７】
ここで、上記反応ガスは、上記基板ホルダ１４０に安着された基板Ｓの損傷防止のために低電力でプラズマを生成するアルゴン(Ａｒ)ガスとすることができる。
【００２８】
また、上記工程チャンバ１１０は、不必要なプラズマの生成を防止し、上記工程チャンバ１１０の内部に残存するプラズマにより搬入及び搬出する基板Ｓ上の非晶質シリコンが損傷されることを防止するために、上記金属ターゲット１２０と基板ホルダ１４０との間の第１領域Ａ及び第２領域Ｂを取り囲む第２シールド１６０により、上記基板Ｓの搬出入口１１５をプラズマ生成領域から分離することができる。この場合、上記工程チャンバ１１０は、上記基板ホルダ１４０を、上記搬出入口１１５と上記第２シールド１６０で取り囲まれた第２領域Ｂとに移動させるためのホルダ移送部(図示せず)をさらに含むことができる。
【００２９】
ここで、本発明の実施形態によるスパッタリング装置１００は、上記工程チャンバ１１０のガス流入口１１２から流入される反応ガスを、上記第２シールド１６０を経て上記第１領域Ａ及び第２領域Ｂに直接供給することもできる。しかし、上記基板Ｓ上に極低濃度の金属触媒が容易に蒸着されるようにするためにはプラズマを弱く生成した方が好ましい。従って、本発明の実施形態によるスパッタリング装置１００は、図１に示すように、上記反応ガスが上記第２シールド１６０で囲まれない上記工程チャンバ１１０の内側、すなわち、上記工程チャンバ１１０と第２シールド１６０との間に供給されるように上記ガス流入口１１２を設けることが好ましい。
【００３０】
本発明の実施形態によるスパッタリング装置１００の工程チャンバ１１０は、上記金属ターゲット１２０と基板ホルダ１４０との間にプラズマを容易に生成する。また、上記第２領域Ｂでの蒸着工程中に上記第１領域Ａでのプラズマ生成を抑制するために、上記金属ターゲット１２０を移動させる上記ターゲット移送部１３０の内側に第１電極１３２を含み、上記基板ホルダ１４０の内側に上記第１電極１３２と異なる極性の電源電圧に接続する第２電極１４２を含む。
【００３１】
ここで、上記工程チャンバ１１０の内部に生成されるプラズマは、上記第１電極１３２と第２電極１４２との間の電圧差で生成されるので、上記プラズマ生成を容易に制御することができるように、上記第１電極１３２を一定ＤＣ電圧が供給される電力供給部１８０に接続し、上記第２電極１４２を第１基準電圧源に接続することが好ましい。
【００３２】
上記基板ホルダ１４０は、上記工程チャンバ１１０内側に搬入される上記基板Ｓを支え、安着する空間を提供する。具体的には、例えば図１に示すように、上記基板Ｓを固定するための固定部材１４５を含む。ここで、上記固定部材１４５は、上記基板ホルダ１４０の移動により上記基板Ｓが損傷することを防止するために上記基板Ｓの縁部を覆うように形成されることが好ましい。
【００３３】
上記金属ターゲット１２０は、ニッケルのように金属を利用する結晶化方法に用いられる結晶化誘導金属である。すなわち、上記金属ターゲット１２０は、金属触媒を上記基板ホルダ１４０に安着した基板Ｓに放出するためのものであって、上記基板Ｓから所定直線距離ｈ分離隔して位置するよう上記ターゲット移送部１３０に設けられる。上記ターゲット移送部１３０は、上記金属ターゲット１２０を上記第１領域Ａと第２領域Ｂとに移動させるためのもので、所定長さｄの第１シールド１５０を含む。
【００３４】
ここで、上記ターゲット移送部１３０は、蒸着工程前には上記金属ターゲット１２０が上記第１領域Ａに位置するようにしてプリスパッタリング工程が行われるようにする。蒸着工程中には、上記ターゲット移送部１３０は、上記金属ターゲット１２０が上記第２領域Ｂに位置するようにし、上記基板Ｓ上に金属触媒が蒸着されるようにするとともに、蒸着工程が行われる間に、上記金属ターゲット１２０が上記第２領域Ｂを往復して上記基板Ｓ上に極低濃度の金属触媒がより均一に蒸着されるようにすることもできる。
【００３５】
通常、基板と所定直線距離ｈ分離隔されたところにポイントソース（ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅ）が位置した場合、上記ポイントソースから放出する原子ビームが基板の各位置に蒸着される量は、コサインロール（ｔｈｅ ｃｏｓｉｎｅ’ｓ ｌａｗ）に従って数式１のように計算することができる。
【００３６】
【数１】
【００３７】
ここで、ＮＡはアボガドロ数（Ａｖｏｇａｄｒｏ’ｓ ｎｕｍｂｅｒ）、Ｔは絶対温度、ｐはチャンバの圧力、θは蒸着角、Ｍは基板の分子量（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ）である。
【００３８】
プリスパッタリング工程及び蒸着工程を順次に実行するスパッタリング装置において、金属ターゲットから放出される金属触媒量は工程時間中に一定であり、基板に接着される金属触媒の接着力は理想的（ｉｄｅａｌ）であると仮定した後、所定幅を有する金属ターゲットがターゲット移送部により基板上を移動しながら上記基板に金属触媒が噴射される場合を上記数式１で計算したら、上記基板に蒸着される金属触媒の不均一度は図２のように示される。
【００３９】
図２に示すように、上記基板上に蒸着される金属触媒は上記基板の縁部、すなわち、蒸着工程が始まる位置と終わる位置において不均一に蒸着され、上記金属触媒の不均一度は２％程度であることがわかった。
【００４０】
ここで、図２のグラフは、最も理想的な環境におけるプリスパッタリング工程及び蒸着工程が行われた場合、基板に蒸着される金属触媒の不均一度を示すものであって、図２に示すように金属ターゲットから放出される金属触媒の進行方向を制御する第１シールドがない場合は上記基板に蒸着される金属触媒の不均一度が２％以下にならないことがわかる。
【００４１】
図３は、本発明の実施形態によるスパッタリング装置において、金属ターゲット１２０と基板Ｓとの間の直線距離ｈと第１シールド１５０の長さｄとの間の差に因る基板に蒸着される金属触媒の不均一度を示すグラフである。
【００４２】
図３に示すように、金属ターゲット１２０と基板Ｓとの間の直線距離ｈと上記第１シールド１５０の長さｄとの間の差が小さいほど、上記基板Ｓ上に蒸着される金属触媒の不均一度が減少し、特に金属ターゲット１２０と基板Ｓとの間の直線距離ｈと上記第１シールド１５０の長さｄとの差が３ｃｍ以下である場合、金属触媒の不均一度は２％以下になることがわかる。
【００４３】
結果的に、本発明の実施形態によるスパッタリング装置は、工程チャンバをプリスパッタリング工程が行われる領域及び蒸着工程が行われる領域に分離し、金属ターゲットが上記工程チャンバのプリスパッタリング実行領域及び蒸着実行領域を移動しながら上記プリスパッタリング工程及び蒸着工程を順次に行うスパッタリング装置において、金属ターゲットを移動するターゲット移送部に、上記金属ターゲットから放出される金属触媒の進行方向を制御するための第１シールドを形成し、上記金属ターゲットと基板との間の直線距離と上記第１シールドの長さとの差が３ｃｍ以下になるようにすることで、全体の蒸着工程に対して効率性低下なしに、上記基板に極低濃度で蒸着される金属触媒の不均一度を２％以下、すなわち、上記第１シールドなしに蒸着工程を行った場合に得る最大均一度よりも向上された金属触媒の蒸着均一度が得られることになる。
【００４４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４５】
１００ スパッタリング装置
１１０ 工程チャンバ
１２０ 金属ターゲット
１３０ ターゲット移送部
１４０ 基板ホルダ
１５０ 第１シールド
１６０ 第２シールド
１７０ 真空ポンプ
１８０ 電力供給部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域及び第２領域を含む工程チャンバと、
前記工程チャンバの内側で金属ターゲットを移動させ、前記金属ターゲットから放出される金属触媒の進行方向を制御するための第１シールドを備えるターゲット移送部と、
前記第２領域に前記金属ターゲットに対向するように位置する基板ホルダと、
を含み、
前記基板ホルダに支えられる基板と前記金属ターゲットとの間の直線距離と前記第１シールドの長さとの差は３ｃｍ以下であることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記ターゲット移送部の内側に位置する第１電極及び前記基板ホルダの内側に位置し、前記第１電極と異なる極性の電源電圧が供給される第２電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記第１電極は所定電力を供給する電力供給部に接続され、前記第２電極は基準電圧源に接続されることを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記金属ターゲットと基板ホルダとの間の第１領域及び第２領域を覆う第２シールドをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記工程チャンバ内側に基板を搬入及び搬出するための搬出入口と、
前記基板ホルダを前記搬出入口及び前記第２シールドの第２領域に移動させるためのホルダ移送部と、
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記工程チャンバと第２シールドとの間にプラズマ生成のための反応ガスを流入させる流入口をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記反応ガスは、アルゴンガスであることを特徴とする請求項６に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
前記基板ホルダの一側に位置し、前記基板を固定するための固定部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項９】
前記金属ターゲットは、ニッケルから形成されることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項１０】
前記ターゲット移送部は、蒸着工程の間に前記金属ターゲットが前記第２領域を往復できるようにすることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項１１】
前記第１領域はプリスパッタリング工程が行われる領域であって、前記第２領域は蒸着工程が行われる領域であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項１２】
前記工程チャンバの排気口に接続する真空ポンプをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項１】
第１領域及び第２領域を含む工程チャンバと、
前記工程チャンバの内側で金属ターゲットを移動させ、前記金属ターゲットから放出される金属触媒の進行方向を制御するための第１シールドを備えるターゲット移送部と、
前記第２領域に前記金属ターゲットに対向するように位置する基板ホルダと、
を含み、
前記基板ホルダに支えられる基板と前記金属ターゲットとの間の直線距離と前記第１シールドの長さとの差は３ｃｍ以下であることを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記ターゲット移送部の内側に位置する第１電極及び前記基板ホルダの内側に位置し、前記第１電極と異なる極性の電源電圧が供給される第２電極をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
前記第１電極は所定電力を供給する電力供給部に接続され、前記第２電極は基準電圧源に接続されることを特徴とする請求項２に記載のスパッタリング装置。
【請求項４】
前記金属ターゲットと基板ホルダとの間の第１領域及び第２領域を覆う第２シールドをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記工程チャンバ内側に基板を搬入及び搬出するための搬出入口と、
前記基板ホルダを前記搬出入口及び前記第２シールドの第２領域に移動させるためのホルダ移送部と、
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のスパッタリング装置。
【請求項６】
前記工程チャンバと第２シールドとの間にプラズマ生成のための反応ガスを流入させる流入口をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
前記反応ガスは、アルゴンガスであることを特徴とする請求項６に記載のスパッタリング装置。
【請求項８】
前記基板ホルダの一側に位置し、前記基板を固定するための固定部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項９】
前記金属ターゲットは、ニッケルから形成されることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項１０】
前記ターゲット移送部は、蒸着工程の間に前記金属ターゲットが前記第２領域を往復できるようにすることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項１１】
前記第１領域はプリスパッタリング工程が行われる領域であって、前記第２領域は蒸着工程が行われる領域であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【請求項１２】
前記工程チャンバの排気口に接続する真空ポンプをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１１１６７９（Ｐ２０１１−１１１６７９Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２７７６９（Ｐ２０１０−２２７７６９）
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【出願人】（３０８０４０３５１）三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【出願人】（３０８０４０３５１）三星モバイルディスプレイ株式會社 (764)
【Ｆターム（参考）】
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