KR20140077020A - 스퍼터링 장치 - Google Patents

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KR20140077020A
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이일상
신상욱
정선영
박진우
김동진
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 측면에 의하면, 서로 대향하도록 배치되는 제1 타겟 및 제2 타겟; 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟 각각의 후면에 배치되어 자기장을 발생하는 자기장 발생부; 및 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟 사이에 배치되며, 도핑물질로 구성된 구조체;를 포함하는 스퍼터링 장치를 제공한다.

Description

스퍼터링 장치{A sputtering apparatus}
본 발명은 스퍼터링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 대향하는 타겟을 갖는 스퍼터링 장치에 관한 것이다.
금속막 또는 투명 도전막 등의 무기막을 성막하는 대표적인 방법으로, 스퍼터링 방법이 알려져 있다.
스퍼터링 방법은 진공 용기 내에 Ar 가스와 같은 희유 가스를 도입하고, 스퍼터링 타겟을 포함하는 캐소드 직류(DC) 전력 또는 고주파(RF) 전력을 150V 이상의 고압으로 공급하여 글로우(glow) 방전을 통하여 성막(成膜)하는 방법이다.
이러한 스퍼터링 방법은 TFT LCD나, 유기 전계 발광 표시 장치 등의 평판 표시장치, 또는 각종 전자 디바이스 제작 공정의 성막 공정에서 대표적으로 사용되는 방법으로, 광범위한 응용범위를 가진 건식 프로세스 기술로 알려져 있다.
플라즈마 소스로 사용되는 불활성 기체(Ar 등)가 이온화되면 타겟 표면에 충격을 주어 물질을 증기화시키고, 되튕김(reflection) 현상이 발생하기도 한다. 또한 Oxide 계열의 물질을 스퍼터링할 때에는 산소의 음이온 등이 캐소드(cathode)에서의 강한 반발력으로 인해 큰 에너지를 갖고 증착 기판에 도달하기도 한다. 또한 스퍼터링 방법에 의하면 입자들이 수 eV 이상의 높은 에너지 상태를 가지므로, 큰 운동에너지를 갖는 입자들이 증착 기판에 도달할 경우 기판 표면을 손상시키거나, 기판 표면에 형성된 박막을 스퍼터링할 수도 있다.
특히 유기 전계 발광 표시 장치의 상부 전극을 형성거나 유기 박막 트랜지스터의 전극을 형성하는 등의 목적으로 유기막 상에 무기막을 스퍼터링하는 경우, 스퍼터링 공정 중에 발생하는 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 입자가 상기 유기막과 충돌하여 상기 유기막에 손상을 입히는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 기판에 타겟 물질 및 도핑 물질을 동시에 성막할 수 있는 스퍼터링 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 서로 대향하도록 배치되는 제1 타겟 및 제2 타겟; 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟 각각의 후면에 배치되어 자기장을 발생하는 자기장 발생부; 및 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟 사이에 배치되며, 도핑물질로 구성된 구조체;를 포함하는 스퍼터링 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구조체는, 적어도 하나 이상의 도핑물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구조체는, 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟 사이에 형성되는 플라즈마 발생영역 내에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구조체는, 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟으로부터 동일한 거리에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구조체는, 단면이 원형일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구조체는, 메쉬 형태일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구조체는, 복수의 가로축 및 복수의 세로축으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 가로축 및 상기 세로축은 제1 도핑물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 가로축 및 상기 세로축은 제1 도핑물질 및 제2 도핑물질이 서로 교번하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 가로축 및 상기 세로축은 제1 도핑물질, 제2 도핑물질 및 제3 도핑물질이 서로 교번하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟은 금속 산화물이며, 상기 구조체는 SnF2, WO3 , -Nb2O5 , 및 TiO2Sn 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 도핑물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구조체는 내부에 형성된 열 코일; 및 상기 열 코일을 에워싸는 도핑물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 자기장 발생부는 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟의 배면의 가장자리에 배치되는 외측 자석부; 및 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟의 중심 부위에 배치되는 중심 자석부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟에는 직류 전원, 고주파(RF; radio frequency) 전원, 및 DC 펄스 전원으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 전원이 인가될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 서로 대향하는 제1 타겟 및 제2 타겟; 및 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟의 사이에 배치되는 도핑물질을 포함하는 메쉬 형태의 구조체;를 포함하는 스퍼터링 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구조체는, 복수의 가로축 및 복수의 세로축으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 복수의 가로축 및 상기 복수의 세로축은, 서로 다른 도핑 물질이 서로 교번하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구조체는, 단면이 원형일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 구조체는, 내부에 형성된 열 코일; 및 상기 열 코일을 에워싸는 도핑물질;로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟은 금속 산화물이며, 상기 구조체는 SnF2, WO3 , -Nb2O5 , 및 TiO2Sn 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 도핑물질을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 스퍼터링 장치는, 서로 대향하는 타겟 사이에 도핑물질을 포함하는 구조체를 배치하여, 타겟 물질과 도핑물질을 용이하고 빠른 속도로 기판에 성막할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 스퍼터링 장치(1)의 구성 요소들의 배치 관계를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치에서 구조체를 이용하여 타겟과 상이한 이종 물질을 기판에 성막하는 것을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구조체의 구조를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구조체의 메쉬 간격 및 직경을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조체의 단면도를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 스퍼터링 장치(1)의 구성 요소들의 배치 관계를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 1을 참조하면, 스터터링 장치(1)는 서로 대향하는 제1 타겟(10) 및 제2 타겟(20)의 사이에 배치되어 이종 물질을 기판(71)에 도핑할 수 있는 구조체(40)를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 스퍼터링 장치(1)는 제1 타겟(10), 제2 타겟(20), 구조체(40), 자기장 발생부(35), 가스 공급관(50), 및 기판 지지부(70)를 구비한다.
상술한 스퍼터링 장치(1)는 도면에 도시되지 않았지만 외부 공기와 차단된 챔버 내에 배치될 수 있다. 상기 챔버는 상기 스퍼터 장치(1)와 상기 기판 지지부(70)의 구성 요소들의 외곽을 둘러싸며 진공 펌프(미도시)와 연결됨으로써 그 내부가 진공 상태로 유지될 수 있다.
상기 스퍼터 장치(1)는 서로 대향하도록 배치되는 제1 타겟(10) 및 제2 타겟(20)과, 제1 타겟(10)과 제2 타겟(20)의 각각의 후면에 배치되어 자기장을 발생하는 자기장 발생부(35), 및 상기 제1 타겟(10)과 상기 제2 타겟(20)의 사이에 배치되어 기판(71)에 이종 물질을 도핑할 수 있는 구조체(40)를 구비한다.
상기 제1 타겟(10) 및 상기 제2 타겟(20)은 기판(71)에 증착될 물질을 포함한다. 또한, 상기 구조체(40)는 상기 기판(71)에 도핑되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함한다. 예를 들어 유기발광 표시장치의 제조에 있어서는, 상기 제1 타겟(10), 및 상기 제2 타겟(20)은 유기발광 표시장치의 박막 트랜지스터의 소스 또는 드레인 전극, 또는 게이트 전극 등을 형성하기 위한 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt) 등과 같은 다양한 금속이나 이들의 합금을 포함할 수 있다. 또한, 유기 발광막의 애노드 전극 또는 공통전극 등의 성막 재료인 ITO(Indium-Tin Oxide), IZO(Indium-Zinc Oxide), IO(Indium Oxide), ZnO, TZO(Tin-Zinc Oxide), AZO, GZO 등을 포함할 수도 있다.
또한, 상기 구조체(40)는 상기 타겟(10, 20)의 기능성을 목적으로 하는 물질로서, SnF2, WO3 , -Nb2O5 , TiO2와 같이 미량을 필요로 하는 물질을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 타겟(10) 및 상기 제2 타겟(20) 사이에 형성된 플라즈마를 이용하여 성막 가능한 물질이라면 어느 것이든지 선택될 수 있다.
가스 공급관(50)은 상기 제1 타겟(10) 및 상기 제2 타겟(20)의 일측에 배치되어 공급 노즐(51)을 통하여 상기 제1 및 상기 제2 타겟(10, 20)을 향하여 가스를 배출한다. 상기 가스 공급관(50)에 의해 공급되는 가스는 Kr, Xe, Ar, 또는 Ar 과 O2 의 혼합 가스를 포함할 수 있다.
상기 제1 타겟(10) 및 상기 제2 타겟(20)의 가장자리의 전방에는 실드부(91)가 배치될 수 있다. 상기 실드부(91)는 접지되어 애노드(anode)의 기능을 수행한다. 상기 제1 타겟(10) 및 상기 제2 타겟(20)은 각각 전원부(5)의 음(-)의 전압을 인가 받음으로써 캐소드(cathode)의 기능을 수행할 수 있다. 상기 실드부(91)는 스퍼터 물질과 동일한 물질을 포함할 수 있으며, 이로 인해 오염을 방지하는 작용을 할 수 있다.
도면에서는 상기 전원부(5)에 직류(direct current; DC) 전원이 사용되는 것으로 도시되었으나, 본 발명은 이에 의해 한정되지 않고 고주파(radio frequency; RF) 전원 또는 DC 펄스 전원 등을 사용할 수도 있다.
스퍼터 장치(1)는 제1 타겟(10) 및 제2 타겟(20)의 각각의 후면에 배치되어 자기장을 발생하는 자기장 발생부(35)를 구비한다. 자기장 발생부(35)는 제1 타겟(10) 및 제2 타겟(20)의 각각의 배면의 가장자리에 배치되는 외측 자석부(31; outer magnet portion)를 구비할 수 있다.
상기 외측 자석부(31)는 제1 타겟(10) 및 제2 타겟(20)(이하에서는 이들 구성요소들을 타겟(10, 20)으로 칭할 수 있다)의 각각의 배면의 가장자리를 둘러싸는 링 형상으로 제조될 수 있다.
상기 자기장 발생부(35)는 제1 타겟(10) 및 제2 타겟(20)의 각각의 배면의 중심 부위에 배치되는 중심 자석부(32)를 더 구비할 수 있다. 상기 중심 자석부(32)는 예를 들어 막대 자석 형태로 제조될 수 있다. 상기 외측 자석부(31)는 중심 자석부(32)보다 강한 자력을 갖도록 제조될 수 있다.
상기 외측 자석부(31)와 상기 중심 자석부(32)의 자극 배치 방향은 제1 타겟(10) 및 제2 타겟(20)의 표면에 대하여 대략 수직한 방향으로 설정된다. 또한 제1 타겟(10)의 배면에 배치된 자기장 발생부(35)와 제2 타겟(20)의 배면에 배치된 자기장 발생부(35)의 자극 배치 방향은 제1 타겟(10)과 제2 타겟(20)을 연결하는 자계를 형성하도록 서로 반대되는 방향으로 설정된다.
도 1에 도시된 것과 같이 제1 타겟(10)의 배면의 외측 자석부(31)와 중심 자석부(32)는 도면 상 하측을 향하는 방향이 N극을 가지고, 제2 타겟(20)의 배면의 외측 자석부(31)와 중심 자석부(32)는 도면 상 상측을 향하는 방향이 S극을 갖는다.
자기장 발생부(35)는 요크 플레이트(33)를 더 구비할 수 있다. 요크 플레이트(33; yoke plate)는 판 형상을 가지며 제1 타겟(10) 및 제2 타겟(20)의 각각과 외측 자석부(31)의 사이에 배치된다. 상기 요크 플레이트(33)는 외측 자석부(31)와 중심 자석부(32)에 의해 자성을 띨 수 있는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉 요크 플레이트(33)는 철, 코발트, 니켈 및 이들의 합금 중 어느 하나를 포함하여 강자성체(强磁性體)로 이루어질 수 있다.
상기 요크 플레이트(33)는 외측 자석부(31)와 중심 자석부(32)에 의해 형성된 자기장의 방향을 타겟들의 표면에 수직한 방향이 되도록 편향시켜 자기장을 균일하게 하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 요크 플레이트(33)는 외측 자석부들(31)의 제1 타겟(10) 및 제2 타겟(20)의 배면을 향하는 단부를 둘러싸는 요홈(33a)을 구비할 수 있다. 이와 같이, 상기 요크 플레이트(33)가 타겟(10, 20)들의 단부를 둘러쌈으로 인해 타겟(10, 20)의 가장자리 부분에서의 자계가 강하게 형성되므로, 플라즈마 영역을 타겟(10, 20)들의 사이의 공간으로 제한할 수 있다.
상기 외측 자석부(31)와 상기 중심 자석부(32)는 페라이트계, 네오듐계(예를 들면, 네오듐(neodium), 철, 붕소(boron) 등) 자석이나 사마륨(samarium) 코발트계 자석 등의 강자성체로 이루어질 수 있다.
타겟(10, 20)과 자기장 발생부(35)와 실드부(91)는 일측에 개구부가 형성된 케이스(92)에 의해 둘러싸일 수 있다. 타겟(10, 20)은 상기 케이스(92)의 개구부를 통해 외부로 노출되게 배치되고, 상기 케이스(92)의 전면에는 타겟(10, 20)의 전방 측면에 실드부(91)가 배치될 수 있다.
상기 스퍼터 장치(1)의 외측에는, 제1 타겟(10)과 제2 타겟(20)의 외측 가장자리를 향하도록 기판 지지부(70)가 배치될 수 있다. 상기 기판 지지부(70)는 기판(71)을 지지한다.
캐소드인 타겟(10, 20)에 전원부(5)의 음 전원을 인가하여 방전시키면, 방전에 의해 생성된 전자가 Ar 가스와 충돌함으로써 Ar+ 이온을 생성하여 플라즈마가 발생한다. 플라즈마는 자기장 발생부(35)에 의해 발생된 자계에 의해 제1 타겟(10)과 제2 타겟(20)의 사이의 공간 내에 구속될 수 있다. 플라즈마는 감마 - 전자, 음이온, 양이온 등을 포함할 수 있다.
스퍼터 장치(1)에서 발생한 플라즈마 내의 전자는 대향하는 타겟(10, 20)들의 사이의 자기력선을 따라 회전 운동을 하면서 고밀도 플라즈마를 형성시킴과 동시에 타겟(10, 20)들에 걸린 음의 전원에 의해 왕복 운동을 하면서 고밀도 플라즈마를 유지할 수 있다.
플라즈마 내에서 형성되거나 인가된 전원에 의하여 형성된 모든 전자나 이온은 자기력선을 따라 회전 운동을 하고, 마찬가지로 감마 - 전자, 음이온, 양이온 등의 전하를 띤 이온 입자도 자기력선을 따라 왕복 운동하기 때문에 100eV 이상의 높은 에너지를 갖는 하전된 입자는 반대편 타겟으로 가속되어 타겟(10, 20)들 사이의 공간 내에 형성된 플라즈마 내에 구속된다.
이때 타겟(10, 20) 들 중 어느 하나의 타겟에서 스퍼터링된 입자들 중 높은 에너지를 가진 입자는 반대편 타겟으로 가속되어 기판(71) 상에 아무런 영향을 주지 않고, 비교적 낮은 에너지를 갖는 중성 입자의 확산에 의하여 박막 형성이 진행될 수 있다.
상기 제1 타겟(10) 및 상기 제2 타겟(20) 사이에는 플라즈마 방전영역(60)이 형성되며, 상기 플라즈마 방전영역(60)에는 구조체(40)가 배치될 수 있다.
상기 구조체(40)는 상기 플라즈마 방전영역(60)의 에너지에 의하여 스퍼터링 되어야 하므로, 상기 플라즈마 방전영역(60)과 동일하거나 또는 더 좁은 영역을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 방전영역(60)의 에너지를 효율적으로 전달받도록 상기 구조체(40)는 개구부를 갖는 형태일 수 있다. 예를 들어, 상기 구조체(40)는 메쉬 형태일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 구조체(40)의 구조에 대해서는 도 3을 참조하여, 후술한다.
또한, 상기 구조체(40)를 이용하여 복수의 이종물질을 상기 기판(71)에 도핑할 수 있다. 상기 구조체(40)는 상기 기판(71)에 도핑 될 적어도 하나 이상의 도핑 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제1 타겟(10) 및 상기 제2 타겟(20)의 성분이 동일하고, 상기 제1 및 제2 타겟(10, 20)에서 방출되는 에너지가 동등하다는 조건하에 상기 구조체(40)는 상기 제1 타겟(10)과 상기 제2 타겟(20) 으로부터 동일한 거리에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 및 2 타겟(10, 20)의 성분과 상기 제1 및 제2 타겟(10, 20)에서 방출되는 에너지의 차이에 따라 상기 구조체(40)의 위치는 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 타겟(10, 20)의 성분이 동일하나, 상기 제1 타겟(10)에서 방출되는 에너지가 상기 제2 타겟(20)에서 방출되는 에너지보다 더 큰 경우, 상기 구조체(40)는 상기 제1 타겟(10) 보다 상기 제2 타겟(20)에 더 가깝도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 구조체(40)가 상기 플라즈마 방전영역(60)에 배치되므로, 상기 기판(71)에는 상기 제1 및 제2 타겟(10, 20) 물질과 상기 구조체(40)를 구성하는 물질이 동시에 성막될 수 있다.
또한, 상기 기판(71)에 성막하고자 하는 타겟(10, 20) 물질 이외에 물성의 개질 및 성능 향상을 위한 첨가제 또는 도핑 물질을 상기 타겟(10, 20)에 추가할 필요 없이, 상기 구조체(40)를 이용하여 상기 기판(71)에 형성할 수 있으므로 공정을 단순화하여, 공정비용 및 시간을 줄일 수 있다.
또한, 상기 타겟(10, 20)에 첨가제로 들어가는 물질이 상기 타겟(10, 20)의 저항을 높이는 특성을 갖는 경우, 상기 스터터링 장치(1)의 증착 속도 감소는 불가피하다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 첨가제를 이용하여 상기 구조체(40)를 형성하고, 이를 상기 타겟(10, 20)과 분리하여 이용할 수 있다. 따라서, 상기 스퍼터링 장치(1)의 증착 속도 감소를 방지하고, 원하는 첨가 물질을 용이하게 구조체(40)를 형성할 수 있고, 상기 스퍼터링 장치(1)의 상기 구조체(40)를 교체함으로써, 원하는 첨가제 또는 도핑 물질을 용이하게 변경할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스퍼터링 장치에서 구조체를 이용하여 타겟과 상이한 이종 물질을 기판에 성막하는 것을 개략적으로 나타낸 개념도이다. 도 1과 동일한 참조 번호는 동일한 부재를 나타내며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 구조체(40)는 제1 타겟(10) 및 제2 타겟(20) 사이에 형성된 플라즈마 방전영역(60) 내에 배치된다.
기판 상에 성막하고자 하는 주재료를 형성하기 위하여, 제1 및 제2 타겟(10, 20)의 전면에 플라즈마 방전영역(60)이 형성된다. 동시에, 상기 플라즈마 방전영역(60)에 배치된 상기 구조체(40)는 상기 타겟(10, 20)에서 발생하는 에너지(열 및 플라즈마)에 의하여, 상기 구조체(40)를 구성하는 물질이 상기 기판에 증착될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구조체의 구조를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 의 (a) 부분은 구조체를 통하여 기판에 성막되는 도핑 물질이 1개인 경우의, 구조체(40)의 구조를 나타낸다.
상기 구조체(40)는 가로축과 세로축이 제1 도핑물질(40a)로 이루어진 메쉬 형태일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 구조체(40)는 제1 도핑물질(40a)로만 형성되므로, 플라즈마 방전영역에서 타겟 물질과 함께 제1 도핑물질(40a)을 기판에 성막할 수 있다.
도 3의 (b) 부분은 구조체를 통하여 기판에 성막되는 도핑 물질이 두 개인 경우의, 구조체(40')의 구조를 나타낸다.
상기 구조체(40')는 제1 도핑물질(40a)과 제2 도핑물질(40b)이 가로축 및 세로축으로 서로 교번하여 형성된 메쉬 형태일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 구조체(40')는 플라즈마 방전영역에서 타겟 물질과 함께 제1 도핑물질(40a) 및 제2 도핑물질(40b)을 기판에 성막할 수 있다.
도 3의 (c) 부분은 구조체를 통하여 기판에 성막되는 도핑 물질이 3 개인 경우의, 구조체(40'')의 구조를 나타낸다.
상기 구조체(40'')는 제1 도핑물질(40a), 제2 도핑물질(40b) 및 제3 도핑물질(40c)이 가로축 및 세로축으로 서로 교번하여 형성된 메쉬 형태일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 구조체(40'')는 플라즈마 방전영역에서 타겟 물질과 함께 제1 도핑물질(40a), 제2 도핑물질(40b) 및 제3 도핑물질(40c)을 기판에 성막할 수 있다.
또한, 위에서는 2개 이상의 도핑물질이 서로 교번하여 형성되는 구조체(40', 40'')를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 공정 조건에 따라서 상기 복수의 도핑물질의 배열은 달라질 수 있다.
또한, 위에서는 3개의 도핑물질(40a, 40b, 40c)로 이루어진 구조체(40'')를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 구조체는 서로 다른 4개 이상의 도핑물질을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구조체의 메쉬 간격 및 직경을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 4를 참조하면, 구조체(40)는 복수의 메쉬를 포함하며, 상기 메쉬는 제1 길이(a1), 제2 길이(a2) 및 제3 직경(a3)을 갖는 복수의 메쉬를 포함한다.
메쉬 형태의 상기 구조체(40)는 플라즈마 발생영역(60, 도 1 참조)에 배치되며, 스퍼터시에 주입되는 Ar과 같은 불활성 가스는 상기 메쉬의 면적에 비례하여 충돌할 수 있다. 즉, 상기 구조체(40)를 통하여 기판에 성막되는 속도 또는 도핑 비율은 상기 구조체(40)의 표면적과 서로 비례하는 관계를 갖는다.
따라서, 상기 구조체(40)의 제1 길이(a1), 제2 길이(a2) 및 제3 직경(a3)을 이용하여, 상기 구조체(40)를 구성하는 도핑 물질이 기판에 성막되는 속도 및 도핑 비율을 조절할 수 있다.
또한, 메쉬 형태의 상기 구조체(40)는 단위 면적당 가장 넓은 공간 효율, 즉 표면적을 갖기 위하여 단면이 원형인 형태일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조체의 단면도를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 구조체(40)는 내부에 열선(42) 및 상기 열선(42)을 에워싸는 도핑물질(44)을 포함한다.
상기 구조체(40)는 플라즈마 발생영역(60, 도 1 참조)에 배치되어, 타겟 물질과 함께 기판에 도핑 물질을 증착할 수 있다. 그러나, 타겟으로부터 상기 구조체(40) 간의 거리가 멀어 질수록, 상기 타겟의 전면에서 발생하는 온도는 감소하는 경우, 상기 열선에 전원을 인가하여 상기 구조체(40)의 도핑 효율을 높일 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 스퍼터링 장치 5: 전원부
10: 제1 타겟 20: 제2 타겟
31: 외측 자석부 32: 중심 자석부
33: 요크 플레이트 35: 자기장 발생부
40, 40', 40'': 구조체 40a: 제1 도핑물질
40b: 제2 도핑물질 40c: 제3 도핑물질
44: 도핑물질 50: 가스 공급관
51: 공급 노즐 60: 플라즈마 방전영역
70: 기판 지지부 71: 기판
91: 실드부 92: 케이스

Claims (20)

  1. 서로 대향하도록 배치되는 제1 타겟 및 제2 타겟;
    상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟 각각의 후면에 배치되어 자기장을 발생하는 자기장 발생부; 및
    상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟 사이에 배치되며, 도핑물질로 구성된 구조체;
    를 포함하는 스퍼터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는,
    적어도 하나 이상의 도핑물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는,
    상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟 사이에 형성되는 플라즈마 발생영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는,
    상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟으로부터 동일한 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는,
    단면이 원형인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는,
    메쉬 형태인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구조체는,
    복수의 가로축 및 복수의 세로축으로 구성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가로축 및 상기 세로축은 제1 도핑물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 가로축 및 상기 세로축은 제1 도핑물질 및 제2 도핑물질이 서로 교번하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 가로축 및 상기 세로축은 제1 도핑물질, 제2 도핑물질 및 제3 도핑물질이 서로 교번하여 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟은 금속 산화물이며,
    상기 구조체는 SnF2, WO3 , -Nb2O5 , 및 TiO2Sn 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 도핑물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 내부에 형성된 열 코일; 및
    상기 열 코일을 에워싸는 도핑물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 자기장 발생부는 상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟의 배면의 가장자리에 배치되는 외측 자석부; 및
    상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟의 중심 부위에 배치되는 중심 자석부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟에는 직류 전원, 고주파(RF; radio frequency) 전원, 및 DC 펄스 전원으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  15. 서로 대향하는 제1 타겟 및 제2 타겟; 및
    상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟의 사이에 배치되는 도핑물질을 포함하는 메쉬 형태의 구조체;
    를 포함하는 스퍼터링 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 구조체는,
    복수의 가로축 및 복수의 세로축으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 가로축 및 상기 복수의 세로축은,
    서로 다른 도핑 물질이 서로 교번하여 형성된 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 구조체는,
    단면이 원형인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 구조체는, 내부에 형성된 열 코일; 및
    상기 열 코일을 에워싸는 도핑물질;로 형성되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1 타겟 및 상기 제2 타겟은 금속 산화물이며,
    상기 구조체는 SnF2, WO3 , -Nb2O5 , 및 TiO2Sn 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 도핑물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 장치.
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