KR101218115B1 - 쉐도우 마스크 및 이를 이용한 박막 증착 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쉐도우 마스크 및 이를 이용한 박막 증착 방법에 관한 것으로, 기판에 원하는 형상으로 금속 박막을 전사하기 위한 개구부를 갖는 마스크와, 상기 마스크를 지지하는 마스크 프레임 및 상기 마스크 및 상기 마스크 프레임의 표면에 형성되어, 상기 금속 박막 형성을 위한 원료에 대해 선택성을 갖는 금속 증착 방지막을 포함하는 쉐도우 마스크와, 이를 이용한 박막 증착 방법을 제공한다. 이와 같이 금속 증착 방지막이 그 표면에 형성된 쉐도우 마스크를 증착 마스크로 하는 CVD공정을 통해 기판 상에 선택적으로 금속 박막을 형성할 수 있다.
쉐도우 마스크, 금속 배선, 소수성, 선택성, 알루미늄 전구체

Description

쉐도우 마스크 및 이를 이용한 박막 증착 방법{Shadow mask and method of depositing thin film using the same}
도 1a 및 도 1b는 종래의 기술에 따른 금속층 형성 방법을 설명하기 위한 개념 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 사시도.
도 3은 도 2의 A-A선의 단면도.
도 4는 도 3의 변형예에 따른 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 박막 증착 장치의 개념 단면도.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 제 1 실시예 따른 박막 증착 방법을 설명하기 위한 개념 단면도.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 제 2 실시예 따른 박막 증착 방법을 설명하기 위한 개념 단면도들.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 30, 110 : 기판 2 : 유기물층
3, 10, 130 : 쉐도우 마스크 4, 150 : 금속 박막
11 : 마스크 12 : 개구부
13 : 마스크 프레임 14, 131 : 금속 증착 방지막
20 : 챔버 40 : 지지수단
50 : 원료 분사 수단 60 : 밀착 수단
120 : 유기막 패턴 140 : 금속 씨드층
본 발명은 쉐도우 마스크 및 이를 이용한 박막 증착 방법에 관한 것으로, 박막 증착용 원료에 대해 선택성을 갖는 물질이 그 표면에 증착된 쉐도우 마스크와, 이를 이용하여 선택적으로 금속 박막을 증착하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 또는 디스플레이 소자에서 금속층을 형성하기 위한 방법으로는 CVD공정을 통해 전체 구조 상에 금속막을 증착한 다음, 감광막 마스크를 이용한 습식 또는 건식 식각을 실시하여 상기 금속막의 일부를 제거하여 금속층을 형성하였다.
하지만, 유기 발광 소자에서의 유기물층 상에 금속층이 형성되기 때문에 앞서 설명한 습식 또는 건식 식각으로는 금속층을 형성하는 것이 불가능하다. 따라서, 종래에 유기 발광 소자에서의 금속층 형성 방법은 쉐도우 마스크를 이용한 진 공 증착(evaporation) 기술을 사용하여 유기물층 상에 금속층을 형성하였다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 기술에 따른 금속층 형성 방법을 설명하기 위한 개념 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 유기물 증착용 쉐도우 마스크와 증발기(evaporator)를 이용한 진공증착을 통해 기판(1) 상에 유기물층(2)을 형성한다. 이후, 유기물층(2)이 형성된 기판(1) 상에 금속 증착용 쉐도우 마스크(3)를 위치시킨다. 이때, 금속 증착용 쉐도우 마스크(3)는 금속성의 물질로 되어있다.
도 1b를 참조하면, 진공 증착을 이용하여 금속 증착용 쉐도우 마스크(3)가 배치된 기판(1) 상에 금속 박막(4)을 형성한다. 일반적으로 상기의 금속 박막(4)으로 알루미늄(Al)을 사용한다. 그러나 알루미늄을 진공 증착을 통해 증착하기 위해서는 약 700도 이상의 온도로 알루미늄을 가열하여 이를 증발시켜야 한다. 이러한 고온 공정으로 인해 기판(1) 온도의 상승을 유발하게 되고, 기판(1) 온도 상승으로 인해 기판(1) 상에 형성된 소자의 손상을 유발하게 되는 문제가 발생한다. 물론 기판(1)과 열원과의 거리를 멀리하여 고온으로 인한 기판(10)이 받게 되는 열적부담을 줄일 수는 있지만, 이 경우에는 알루미늄 박막의 증착율이 저하되는 문제가 발생한다.
또한, 금속 증착용 쉐도우 마스크(3)가 금속성의 물질로 이루어져 있기 때문에 도 1b에서와 같이 금속 박막(4)이 금속 증착용 쉐도우 마스크(3)에 의해 노출된 유기물층(2) 상부뿐만 아니라 쉐도우 마스크(3)의 표면영역에도 증착이 되는 문제가 발생한다. 따라서, 공정이 끝난 후, 쉐도우 마스크(3) 상부에 금속막을 제거하 기 위한 세정(cleaning)공정을 자주 실시하여야 하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 표면에 금속 증착 방지막이 형성된 쉐도우 마스크와, 이를 증착공정에 적용하여 금속박막을 선택적으로 형성할 수 있는 박막 증착 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 기판에 원하는 형상으로 박막을 전사하기 위한 개구부를 갖는 마스크와, 상기 마스크를 지지하는 마스크 프레임 및 상기 마스크의 표면에 형성되어, 상기 박막 형성을 위한 원료에 대해 선택성을 갖는 박막 증착 방지막을 포함하는 쉐도우 마스크를 제공한다.
여기서, 상기 박막 중 금속 박막을 형성하기 위해 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 상기의 박막으로 금속 박막을 사용하여 금속 박막에 대한 선택성을 갖는 박막 증착 방지막을 사용하는 것이 더욱 효과적이다.
상기에서, 상기 박막 증착 방지막으로 소수성을 갖는 고분자 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 소수성을 갖는 고분자 물질로 OTS 또는 파릴렌 등을 사용하는 것이 효과적이다.
이때, 상기 박막 증착 방지막은 상기 마스크 및 상기 마스크 프레임의 표면 영역 중 기판과 접촉되지 않는 노출면에 형성될 수 있다.
상술한 마스크 재질로 열팽창이 작은 인바를 사용하는 것이 효과적이다.
또한, 본 발명에 따른 챔버와, 상기 챔버 내에 배치되어 박막 형성을 위한 기판이 안착되는 지지수단과, 상기 지지수단 상에 배치되어 상기 기판에 원하는 형상의 박막을 전사하기 위한 개구부가 형성되고, 그 표면에 박막 증착 방지막이 형성된 쉐도우 마스크 및 상기 챔버 내에 배치되어 박막 형성을 위한 원료 전구체를 분사하기 위한 원료 분사 수단을 포함하는 박막 증착 장치를 제공한다.
여기서, 상기 박막 중 금속 박막을 형성하는데 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 상기의 박막은 금속 박막의 경우에 사용하고 또한 상기 박막 증착 장치는 금속 박막 증착을 위한 장치로 사용되는 것이 효과적이다.
이때, 상기 지지수단 하부에 배치되어 상기 기판과 쉐도우 마스크 간을 밀착시키기 위한 밀착 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 유기막 패턴이 형성된 기판 상에 금속 증착 방지막이 형성된 쉐도우 마스크를 배치하여 유기막 패턴의 일부를 노출하는 단계와, 상기 노출된 유기막 패턴 상에 상기 금속 증착 방지막에 대하여 선택성을 갖는 전구체를 이용하여 금속 씨드층을 형성하는 단계 및 금속 증착 공정을 통해 상기 금속 씨드층 상에 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 증착 방법을 제공한다.
이때, 상기 금속 증착 방지막으로 소수성의 고분자 물질을 사용하고, 상기 전구체로 이코발트팔카르보닐(Co2(CO)8) 전구체로 금속 씨드층을 형성하는 것이 바람직하다. 상기의 금속 박막은 알레인(Alane)계열 알루미늄 전구체(R-AlH3)를 사용 하여 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 기판 상에 개구부를 갖는 제 1 쉐도우 마스크를 정렬 고정하는 단계와, 전체 구조상에 금속 씨드층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 쉐도우 마스크를 제거하여 상기 개구부 영역의 기판 상에 금속 씨드층이 잔류 되도록 하는 단계와, 상기 제 1 쉐도우 마스크와 동일한 개구부를 갖으며 금속 박막 증착 방지막이 형성된 제 2 쉐도우 마스크를 기판상에 정렬 고정하여 금속 씨드층을 노출하는 단계 및 금속 증착 공정을 통해 상기 금속 씨드층 상에 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 증착 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쉐도우 마스크의 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선의 단면도이다. 도 4는 도 3의 변형예에 따른 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 쉐도우 마스크(10)는 기판에 원하는 형상으로 박막을 전사하기 위한 소정 패턴의 개구부(12)를 갖는 마스크(11)와, 상기 마스크(11)를 지지하는 마스크 프레임(13)과, 마스크(11) 및 마스크 프레 임(13)의 표면에 형성된 금속 증착 방지막(14)을 포함한다. 이와 같이 그 표면에 금속 증착 방지막(14)이 형성된 마스크(11) 상에는 금속 박막 형성을 위한 금속 씨드층이 형성되지 않아 CVD 선택증착 특성이 활용될 수 있다.
상기의 마스크(11)는 금속판을 사용하여 제작하고, 개구부(12)는 금속판의 일부를 제거하여 형성하는 것이 바람직하다. 금속판은 사각형 형태의 판을 사용할 수도 있고, 원형 형태의 판을 사용할 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, 쉐도우 마스크(10) 하부에 배치될 기판에 따라 판의 형상은 다양하게 변화한다. 상기의 개구부(12)는 감광막을 이용한 식각공정을 통해 형성될 수도 있다. 즉, 금속판 상에 감광막을 도포한 다음, 이를 노광 및 형상하여 금속판의 일부를 노출하는 감광막 패턴을 형성한다. 감광막 패턴을 식각마스크로 하는 식각공정을 실시하여 노출된 금속판을 제거하여 관통하는 개구부(12)를 갖는 마스크(11)를 형성할 수도 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 개구부(12)는 소정의 금속 가공을 위한 장치를 이용한 물리적/화학적 가공을 통해 형성할 수도 있고, 레이저를 이용하여 금속판의 일부를 절단 제거할 수도 있고, 주형틀을 이용하여 제작할 수도 있다. 여기서, 개구부(12)의 형상은 하부에 형성된 금속 박막의 형태에 따라 매우 다양하게 변화하기 때문에 본 실시예에서는 한정하지 않는다.
상기의 마스크 프레임(13)은 마스크(11)의 개구부(12)를 방해하지 않는 범위 내에서 마스크(11)의 처짐을 방지하기 위해 마스크(11)의 가장 자리 영역을 감싸도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 마스크(11)를 스트레칭 하여 마스크 프레임(13)에 밀착시킨 후, 이들을 접착한다. 마스크 프레임(13)은 도면에서와 같이 금속 사각 프레임 형태로 제작되어 마스크(11)의 단부 영역을 잡아, 마스크(11)의 개구부(12) 변형을 방지하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기의 마스크 프레임(13)의 사방 모서리 중 적어도 어느 한 영역의 상부에는 쉐도우 마스크(10)와 하부 기판 간의 정렬을 위한 정렬키(미도시)가 형성되는 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, 마스크 프레임(13) 상의 어느 영역에서도 정렬키가 형성될 수 있다. 물론 정렬키는 마스크(11) 상에도 형성될 수도 있다.
상술한 마스크(11) 및 마스크 프레임(13)은 금속이나, 금속들의 합금을 사용할 수도 있다. 특히 Fe과 Ni합금으로 열팽창개수가 낮은 인바(INVAR) 또는 SUS재질, 알루미늄 재질을 사용할 수 있다. 그리고, 상술한 증착 금속으로 Cr, Al, Fe, Cu, W, Au, Ni, Ag, Ti 등을 사용할 수 있다.
이와 같이 쉐도우 마스크(10)는 금속을 사용하여 제작됨으로 인해 금속 박막 형성을 위한 공정에서는 앞서 설명한 종래의 문제와 같이 금속성의 쉐도우 마스크(10) 상에 씨드층이 쉽게 형성되어 쉐도우 마스크(10) 표면 상부에도 쉽게 금속막이 형성되었다.
따라서, 본 실시예에서는 금속성의 쉐도우 마스크(10) 표면에 금속 증착 방지막(14)을 형성하여 금속 박막의 형성을 방지할 수 있다. 이는 금속 박막의 증착 초기의 전도체와 부도체에 대한 증착 씨드(seed) 형성의 인큐베이션 타임(incubation time) 차이에 의해, 전자치환 등이 용이한 전도체에 대한 인큐베이션 타임은 없거나 짧고 전자치환이 용이하지 않은 부도체에 대해서는 인큐베이션 타임이 매우 길어 금속 박막 용 씨드 성장이 어렵거나 불가능한 원리를 이용한 것이다. 이러한 금속 증착 방지막(14)으로 고분자 또는 유기물질을 사용한다. 즉, 금속 박막 형성을 위해 알레인(Alane) 계열의 알루미늄 전구체(precursor)를 원료로 사용할 경우, 소수성의 금속 증착 방지막(14)으로 고분자 물질을 사용한다. 소수성의 고분자 물질로는 OTS(octadecyltrchlorosilane), 파릴렌(parylene)등이 있다. 예를 들어, 소수성의 고분자 물질을 금속 증착 방지막(14)으로 사용하여 쉐도우 마스크(10) 표면 영역에 형성하면, 소수성 고분자 물질에 대하여 인큐베이션 타임이 매우 길어 선택성이 있는 전구체를 사용할 경우, 씨드층은 금속 증착 방지막(14) 상에는 형성되지 않고, 쉐도우 마스크(10) 하부에 노출된 기판 상에만 형성된다.
본 실시예에서는 이와 같이 금속막 형성을 위한 전구체에 대해 선택성을 갖는 금속 증착 방지막(14)을 도 3에 도시된 바와 같이 쉐도우 마스크(10)의 표면 즉, 마스크(11) 및 마스크 프레임(13)의 표면 전체 영역 상에 형성한다. 이는 코팅 방법을 통해 형성할 수도 있고, 증착 공정을 통해 형성할 수도 있고, 스프레이를 이용하여 분무/건조 하여 형성할 수도 있다. 물론 이뿐만 아니라, 도 4에 도시된 바와 같이 기판 접촉후 노출되는 쉐도우 마스크(10)의 표면 영역에 금속 증착 방지막(14)을 형성할 수도 있다. 즉, 마스크(11)의 상부와 개구부(12)의 측면 영역 그리고, 마스크 프레임(13)의 상부와 외측면에는 금속 증착 방지막(14)이 형성되고, 기판과 접하는 마스크(11)의 하부와, 마스크 프레임(13)의 내측면에는 금속 증착 방지막(14)이 형성되지 않는다. 또한, 마스크(11)의 표면영역 상부에만 금속 증착 방지막을 형성할 수도 있다.
상술한 금속 증착 방지막이 쉐도우 마스크를 이용하여 CVD공정을 통해 선택 적으로 금속 박막을 형성할 수 있다. 하기에서는 이러한 금속 박막 증착 방법에 관해 설명하기 전에 금속 박막을 증착하기 위한 금속 박막 증착 장치에 관해 먼저 간략히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 박막 증착 장치의 개념 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 금속 박막 증착 장치는 챔버(10)와, 상기 챔버(10) 하부에 배치되어 박막 형성을 위한 기판(30)이 안착되는 지지수단(40)과, 상기 지지수단(40) 상에 배치되어 기판(30)에 원하는 형상의 박막을 전사하기 위한 개구부(12)가 형성되고, 그 표면에 금속 증착 방지막(14)이 형성된 쉐도우 마스크(10)와, 상기 지지수단(40) 하부에 배치되어 상기 기판(30)과 쉐도우 마스크(10)간을 밀착시키기 위한 밀착수단(60)과, 상기 기판(30) 상부에 배치되어 박막 형성을 위한 원료 전구체를 분사하기 위한 원료 분사 수단(50)을 포함한다. 또한, 챔버(20) 내부의 반응 분산물을 제거하기 위한 배기수단(70)을 더 포함하고, 챔버(20) 내부의 온도조절을 위한 온도 조절 수단(미도시)과, 압력 조절을 위한 압력 조절 수단(미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 원료 전구체 가스의 유량을 제어하기 위한 가스 유량 제어수단(미도시)을 더 포함할 수도 있다. 또한, 상기 기판(30)과, 쉐도우 마스크(10) 간을 정렬하기 위한 정렬수단(미도시)을 더 포함할 수도 있다.
여기서, 지지수단(40)은 상하 운동 및 회전 운동을 할 수 있고, 이를 위해 지지 수단(40) 하부에 구동축(41)이 접속되어 있다. 지지수단(40)의 상하 운동을 통해 기판(30)의 로딩을 용이하게 할 수 있고, 회전 운동을 통해 증착되는 박막의 균일성을 향상시킬 수 있다. 이뿐만 아니라 원료 분사 수단(50)이 회전하여 박막의 증착 균일성을 향상시킬 수도 있다. 이때 원료 분사 수단(50)은 샤워헤드 형상으로 형성하여 기판(30) 상에 균일한 원료가스를 공급할 수 있다. 또한 원료 분사 수단(50)을 통해 원료 가스 이외에 반응가스 및 퍼지가스 등 다수의 가스를 분사할 수도 있다.
이하, 상술한 쉐도우 마스크를 포함하는 박막 증착 장치를 이용한 금속 박막 증착 방법에 관해 설명한다. 하기 실시예에서는 기판 상에 유기막 패턴이 형성되고, 유기막 패턴 상에 전극 즉, 금속 박막을 형성함에 관해 설명한다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 제 1 실시예 따른 박막 증착 방법을 설명하기 위한 개념 단면도들이다.
도 6a를 참조하면, 유기막 패턴(120)이 형성된 기판(110) 상에 금속 증착 방지막(131)이 형성된 쉐도우 마스크(130)를 배치한다.
상기 기판(110)으로는 반도체 소자는 물론 표시 소자에서 사용하는 다양한 기판(110)이 사용될 수 있다. 기판(110) 상에는 유기물이 패터닝된 유기막 패턴(120)이 형성되어 있다. 상기의 쉐도우 마스크(130)는 앞서 설명한 바와 같이, 개구부를 갖는 마스크(132)와, 마스크(132)를 지지하는 마스크 프레임과, 마스크(132) 및 마스크 프레임의 표면에 형성된 금속 증착 방지막(131)을 포함한다. 금속 증착 방지막(131)으로 소수성의 고분자 물질을 사용한다. 소수성의 고분자 물질로는 OTS, 파릴렌 등을 포함하는 고분자 물질을 사용할 수 있다.
여기서, 챔버의 지지 수단 상에 기판(110)을 안착시킨 다음, 챔버 내부로 쉐도우 마스크(130)를 로딩한다. 기판(110)과 쉐도우 마스크(130)를 정렬한 다음, 기판(110) 상에 쉐도우 마스크(130)를 고정한다. 이때, 쉐도우 마스크(130)의 개구부에 의해 유기막 패턴(120)의 일부 영역이 노출된다.
도 6b를 참조하면, 노출된 유기막 패턴(120) 상에 소수성 고분자 물질에 대하여 선택성을 갖는 전구체를 이용하여 금속 씨드층(140)을 형성한다.
챔버 내부에 소수성 물질에 대하여 선택성을 갖는 전구체를 주입하여 증착 공정을 실시하면, 쉐도우 마스크(130)의 표면에는 소수성의 고분자 물질인 금속 증착 방지막(131)이 형성되어 있어 금속 씨드층(140)이 인큐베이션 타임(incubation time)의 차에 의해 쉐도우 마스크(130) 상에는 금속 씨드층(140)이 형성되지 않고, 쉐도우 마스크(130)의 개구부 하부 영역 즉, 유기막 패턴(120) 상에만 금속 씨드층(140)이 형성된다. 여기서, 소수성 고분자 물질에 대하여 선택성을 갖는 전구체로는 이코발트팔카르보닐(Co2(CO)8) 전구체를 사용하는 것이 바람직하다. 이를 통해 유기막 패턴(120) 상에 선택적으로 코발트 씨드층을 형성할 수 있다.
도 6c 및 도 6d를 참조하면, 금속 증착 공정을 통해 금속 씨드층(140) 상에 금속막(150)을 형성한다.
금속 증착 공정은 알레인(Alane)계열 알루미늄 전구체(R-AlH3)를 사용하여 실시하는 것이 바람직하다. 금속 증착 공정에 관해 설명하면 알레인 계열 알루미늄 전구체를 챔버에 주입하고, 대류와 확산에 의해 노출된 기판(110) 표면에 막 구성 을 위한 전구체가 흡착되고, 기판(110) 표면에서 확산 및 탈착이 이루어져 불균일 표면 반응에 의해 박막이 형성된다. 이때, 도 6c에 도시된 바와 같이 금속 씨드층(140) 즉, 코발트 씨드층 상에만 전구체가 흡착되어 알루미늄 핵(151)이 형성되고, 그 외의 영역에서는 알루미늄 핵(151)이 형성되지 않는다. 알루미늄 핵(151) 주위로 알루미늄이 계속적으로 성장하여 금속 씨드층(140) 상에만 선택적으로 알루미늄 금속 박막(150)이 형성된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 CVD공정에 의해 그 공정 온도를 낮출 수 있어, 기판(110) 상에 형성된 패턴들의 열적 손상을 방지할 수 있고, 금속 박막 형성을 위한 제작 단가를 줄일 수 있으며, 금속 박막(150)의 막질을 향상시킬 수 있다.
도 6e를 참조하면, 쉐도우 마스크(130)를 제거하면 유기막 패턴(120) 상에 선택적으로 금속 박막(금속 배선; 150)이 형성된 기판(110)을 얻을 수 있다. 기판(110)과 쉐도우 마스크(130)를 분리한 다음, 쉐도우 마스크(130)와 기판(110)을 순차적으로 챔버 외부로 언로딩하여 공정을 완료한다.
상술한 바와 같이 금속 성장 방지막(131)으로 코팅된 쉐도우 마스크(130)와 CVD공정을 통해 유기막 패턴(120) 상에 금속 배선을 형성함에 관해 설명하였다. 하지만, 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, CVD공정 대신 진공증착법(evaporation)을 이용하여 유기막 패턴 상에 금속 배선을 형성할 수도 있다.
또한, 다수의 쉐도우 마스크를 이용하여 금속 박막을 증착할 수 있다. 이때 다수의 쉐도우 마스크의 개구부 패턴은 동일한 것이 효과적이다. 이하 도면을 참조하여 본 다수의 쉐도우 마스크를 이용한 금속 박막 증착 방법인 제 2 실시예에 관 해 설명한다. 하기에서는 앞서 설명한 제 1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 제 2 실시예 따른 박막 증착 방법을 설명하기 위한 개념 단면도들이다.
도 7a를 참조하면, 기판(110)에 제 1 쉐도우 마스크(130a)를 정렬 고정한 다음, 금속 씨드층(140)을 형성한다. 본 실시예에서는 제 1 쉐도우 마스크(130a)로 금속 증착 방지막이 형성되지 않은 쉐도우 마스크를 사용하는 것이 바람직하다. 이로 인해 도면에 도시된 바와 같이 유기막 패턴(120)은 물론 제 1 쉐도우 마스크(130a)의 표면에도 금속 씨드층(140)이 형성될 수 있다. 또한 금속 씨드층(140)을 형성하기 위한 금속 전구체로 앞서 설명한 실시예에서와 같이 금속 증착 방지막에 대한 선택성을 갖는 금속 전구체에 한정되지 않고 금속 박막 배선 형성을 위해 사용하는 금속 전구체를 사용하여 금속 씨드층(140)을 형성할 수도 있다.
그러나 제 1 쉐도우 마스크(130a) 표면에 얇은 금속 씨드층(140)이 형성됨으로 인해 제 1 쉐도우 마스크(130a)의 오염이 생길 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 금속 씨드층(140) 형성 후 제 1 쉐도우 마스크(130a)를 기판(110)과 분리한다.
도 7b를 참조하면, 제 1 쉐도우 마스크(130a)를 제거한 다음, 제 1 쉐도우 마스크(130a)와 동일한 패턴의 개구부를 갖는 제 2 쉐도우 마스크(130b)를 이용하여 금속 씨드층(140)이 노출되도록 기판(110)과 정렬하고 고정한다. 이후, 금속 증착 공정을 통해 금속 씨드층(140) 상에 금속 박막(150)을 형성한다. 이후, 제 2 쉐도우 마스크(130b)를 제거하면 기판(110) 상에 금속 박막 배선(150)을 선택적으로 형성할 수 있게 된다.
여기서, 제 2 쉐도우 마스크(130b)로 금속 박막 방지막(131)이 형성된 쉐도우 마스크를 사용하여 제 2 쉐도우 마스크(130b) 상부에 금속 박막(150)이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 그 상부에 금속 씨드층(140)이 형성된 제 1 쉐도우 마스크(130a)를 제거한 후, 제 2 쉐도우 마스크(130b)를 기판(110)에 정렬 고정함으로써 쉐도우 마스크 상에 금속 박막이 형성되어 쉐도우 마스크가 오염되는 현상을 방지할 수 있다.
상술한 설명에서는 제 1 쉐도우 마스크(130a)로 금속 증착 방지막이 형성되지 않은 쉐도우 마스크를 사용하고, 제 2 쉐도우 마스크(130b)로 금속 증착 방지막이 형성된 쉐도우 마스크를 사용하였지만, 이에 한정되지 않고, 제 1 및 제 2 쉐도우 마스크(130a, 130b) 모두 금속 증착 방지막이 형성된 쉐도우 마스크를 사용할 수도 있다.
상기에서, 제 1 쉐도우 마스크(130a)를 분리한 다음, 제 2 쉐도우 마스크(130b)를 이용하여 금속 박막 형성 공정을 실시할 동안 제 1 쉐도우 마스크(130a) 상에 형성된 금속 씨드층(140)을 소정의 세정장치를 이용하여 세정할 수 있다. 또한, 제 2 쉐도우 마스크(130b)도 이와 동일하게 세정을 실시할 수도 있다. 이를 통해 공정의 중단없이 연속적으로 금속 박막 즉, 금속 배선을 형성할 수 있고, 쉐도우 마스크를 다음번 공정에서도 사용할 수 있어 쉐도우 마스크의 낭비를 방지할 수 있고, 공정의 제조 단가를 줄일 수도 있다. 상술한 본 실시예에서는 금속 박막에 관해서 설명하였지만 이에 한정되지 않고 다양한 물질의 박막 패턴 형성에도 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 쉐도우 마스크를 증착 마스크로 하는 CVD공정을 통해 기판 상에 선택적으로 금속 박막을 형성할 수 있다.
또한, 쉐도우 마스크 표면에 금속 증착 방지막을 형성하여 금속 박막 증착시 쉐도우 마스크 상부에 금속막이 형성됨을 방지할 수 있어 쉐도우 마스크의 오염을 방지할 수 있다.

Claims (13)

  1. 기판에 원하는 형상으로 박막을 형성하기 위한 개구부를 갖는 마스크;
    상기 마스크를 지지하는 마스크 프레임; 및
    상기 마스크 표면에 박막이 형성되는 것을 방지하기 위해 상기 마스크의 표면에 형성되는 박막 증착 방지막을 포함하고,
    상기 박막 증착 방지막은 상기 박막 형성을 위한 원료에 대해 선택성을 가지는 쉐도우 마스크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 중 금속 박막을 형성하기 위해 사용하는 쉐도우 마스크.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 증착 방지막은 OTS 또는 파릴렌 등을 사용하여 형성하는 쉐도우 마스크.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 박막 증착 방지막은 상기 마스크 및 상기 마스크 프레임의 표면 영역 중 기판과 접촉되지 않는 노출면에 형성된 쉐도우 마스크.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 마스크 재질로 열팽창이 작은 인바를 사용하는 쉐도우 마스크.
  7. 챔버;
    상기 챔버 내에 배치되어 박막 형성을 위한 기판이 안착되는 지지수단;
    상기 지지수단 상에 배치되어 상기 기판에 원하는 형상의 박막을 전사하기 위한 개구부가 형성되고, 그 표면에 박막 형성을 방지하기 위한 박막 증착 방지막이 형성된 쉐도우 마스크;
    상기 챔버 내에 배치되어 박막 형성을 위한 원료 전구체를 분사하기 위한 원료 분사 수단을 포함하고,
    상기 박막 증착 방지막은 상기 박막 형성을 위한 원료에 대해 선택성을 가지며, 소수성인 고분자 물질로 이루어지는 박막 증착 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 박막 중 금속 박막을 형성하는데 사용하는 박막 증착 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 지지수단 하부에 배치되어 상기 기판과 쉐도우 마스크 간을 밀착시키기 위한 밀착 수단을 포함하는 박막 증착 장치.
  10. 박막이 형성되는 것을 방지하기 위한 박막 증착 방지막이 표면에 형성된 쉐도우 마스크를 마련하는 단계;
    상기 쉐도우 마스크를 유기막 패턴이 형성된 기판 상에 배치하여, 상기 유기막 패턴의 일부를 노출하는 단계;
    상기 노출된 유기막 패턴 상에 상기 금속 증착 방지막에 대하여 선택성을 갖는 전구체를 이용하여 금속 씨드층을 형성하는 단계; 및
    금속 증착 공정을 통해 상기 금속 씨드층 상에 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 증착 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 금속 증착 방지막으로 소수성의 고분자 물질을 사용하고, 상기 전구체로 이코발트팔카르보닐(Co2(CO)8) 전구체로 금속 씨드층을 형성하는 박막 증착 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 금속 박막은 알레인(Alane)계열 알루미늄 전구체(R-AlH3)를 사용하여 형성하는 박막 증착 방법.
  13. 기판 상에 개구부를 갖는 제 1 쉐도우 마스크를 정렬 고정하는 단계;
    전체 구조상에 금속 씨드층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 쉐도우 마스크를 제거하여 상기 개구부 영역의 기판 상에 금속 씨드층이 잔류 되도록 하는 단계;
    상기 제 1 쉐도우 마스크와 동일한 개구부를 갖으며, 표면에 박막이 형성되는 것을 방지하기 위한 금속 박막 증착 방지막이 표면에 형성된 제 2 쉐도우 마스크를 기판상에 정렬 고정하여 금속 씨드층을 노출하는 단계; 및
    금속 증착 공정을 통해 상기 금속 씨드층 상에 금속 박막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 증착 방법.
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