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KR20050073665A - 실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치 - Google Patents

실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치 Download PDF

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KR20050073665A
KR20050073665A KR1020040001504A KR20040001504A KR20050073665A KR 20050073665 A KR20050073665 A KR 20050073665A KR 1020040001504 A KR1020040001504 A KR 1020040001504A KR 20040001504 A KR20040001504 A KR 20040001504A KR 20050073665 A KR20050073665 A KR 20050073665A
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deposition
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빈진호
장종호
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비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사
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Abstract

본 발명은 스퍼터링법에 의해 금속막을 제조할 경우 실시간으로 기판의 면 저항을 측정하여 금속막의 증착 조건을 변경시킴으로써 막 특성을 향상시킬 수 있는 스퍼터 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 프로브는 트랜스퍼 챔버에 설치되어 스퍼터링법에 의해 증착된 기판이 이동하는 경우, 상기 기판에 접촉하여 상기 기판의 면 저항을 측정한다. 흡착판은 기판의 상부에 위치하여 적어도 하나의 프로브를 수납한다.

Description

실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치{SPUTTER APPARATUS HAVING REAL-TIME SURFACE RESISTANCE MEASURING FUNCTION}
본 발명은 실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스퍼터링법에 의해 증착된 기판의 면 저항을 실시간으로 측정하는 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치에 관한 것이다.
박막 트랜지스터 액정 표시 장치(thin film transistor liquid crystal display device; TFT LCD를 비롯한 평판형 디스플레이 장치의 제조에 있어서 막을 증착하는 방식은 크게 물리적 증착 방법(PVD) 화학적 증착 방법(CVD)으로 나누어진다. 상기 PVD의 경우 증착 원리에 따라 여러가지 장치가 있으며, 일반적으로 대면적에서 균일한 박막 특성을 얻을 수 있으며, 비교적 증착 속도가 빨라 생산성이 높은 스퍼터링법을 주로 이용한다. 스퍼터링법은 유리 등의 기판 위에 증착하고자 하는 목적물과 같거나 유사한 조성물(이하, 타켓이라 함)에 아르곤, 질소 등의 불활성 기체를 사용하여 플라즈마를 발생시킨 후, 비교적 물리량이 큰 양이온을 타겟에 물리적으로 충돌시키게 되면, 타겟이 물리적으로 뜯어지면서 나온 물질이 기판에 붙는 과정을 통하여 증착한다. 따라서, 증착 과정이 반복됨에 따라 타켓의 소모가 발생하며, 이러한 타켓의 소모는 증착된 막의 특성에 변화를 주게 되어 일정한 시점 이후에는 타겟의 교체가 필요하게 된다. 한편, 스퍼터링법에 의하여 증착된 막의 특성을 가장 간단하게 측정하는 방법이 면 저항(Rs)을 측정하는 것이다. 면 저항의 측정을 통하여 기본적으로 박막의 두께 및 균일도를 알 수 있다. 면 저항의 경우 공정 조건에 따라 변화가 생기며, 특히 타켓의 소모량이 증가함에 따라 균일도 및 저항값이 변하기 때문에, 주기적인 감시를 통하여 공정 조건 등을 변화시키고 타켓을 교체해 주어야 한다. 즉, 타켓의 소모량이 증가할 경우에는 증착 속도가 낮아지게 되는데, 이를 공정 전력 등의 변경을 통하여 보정해 주게 되며, 공정 전력 등의 변경을 통하여 보정이 안 될 경우 타겟을 교체하게 된다.
통상적으로 이용되는 스퍼터링 증착 후, 면 저항의 측정의 경우 측정 결과의 피드백을 위하여 일정한 시간이 필요하다. Mo/AlNd/Mo, Mo/Al/Mo 등의 다층 박막의 경우, 완성된 다층 박막에 대한 측정은 가능하나, 다층 박막을 이루는 각각의 단일 층의 면 저항 측정이 불가능하므로 실제로 증착 후 측정을 통하여 문제가 발생할 경우에도, 어떤 층의 층착 공정에서 문제가 발생하는 지를 알기 어려우며, 이를 위해서는 별도의 단일막 증착이 필요하다. 물론 별도의 단일막 증착 공정을 통하여 문제를 해결하기 전에는 생산이 중단되는 문제도 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스퍼터링법에 의해 금속막을 제조할 경우 실시간으로 기판의 면 저항을 측정하여 금속막의 증착 조건을 변경하여 막 특성을 향상시키기 위한 실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다수의 공정챔버와 각각의 공정챔버를 연결하는 트랜스퍼 챔버를 가지는 스퍼터링 장치에서, 트랜스퍼 챔버를 통하여 공정챔버에서 증착된 기판이 상기 기판의 하부에 위치하여 상기 기판을 이동시키는 로버트 암을 통하여 이동하는 경우, 상기 기판에 접촉하여 상기 기판의 면 저항을 측정하는 프로브; 및 상기 기판의 상부에 위치하여 상기 적어도 하나의 프로브를 수납하는 흡착판을 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치를 제공한다.
상기 실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치는 상기 기판의 하부에 위치하여 상기 기판을 이동시키는 로버트 암을 더 포함하는 것이 바람직하다.
( 실시예 )
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
통상 스퍼터링을 이용한 증착 시 박막의 특성 및 두께 측정은 면 저항의 측정을 통하여 얻게 된다. 면 저항 측정법은 박막이 형성된 기판을 파괴하지 않으면서 비교적 정확하게 박막의 두께를 얻을 수 있기 때문에 생산 라인에서 널리 이용되는 방법이다.
면 저항을 측정하기 위하여 주로 이용하는 방법은 4개의 탐침을 사용하여 I와 V를 인가하는 4 포인트 법이다. 면 저항 측정법은 통상 기판을 절연성이 있는 고무판 또는 플라스틱 판 위에 올려 놓고 기판의 상부에서 4개의 탐침으로 구성된 프로브를 일정한 압력으로 누른 상태에서 측정을 하게 된다. 이때 스퍼터 장치의 내부는 상당한 수준의 진공도가 필요하기 때문에 면 저항을 측정하기 위해서는 진공도를 저해시키는 고무 판 또는 플라스틱 판이 없는 상태에서 측정이 요구된다. 또한, 탐침이 균일하게 기판 위에 올라 가지 않으면, 측정에 상당한 오차가 발생하게 된다. 또한 프로브 전체의 높이가 기판에 비하여 상당히 높다는 것과 측정에 의하여 증착 시간이 더 걸리는 문제가 발생하기 때문에, 통상은 완전히 증착이 끝나고 진공 챔버를 벗어난 기판에 대해서 면 저항을 측정하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 상기 타켓 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치는 프로브(102), 흡착판(104), 및 로버트 암(106)을 포함한다.
상기 프로브(102)는 증착 챔버와 증착 챔버를 연결하는 트랜스퍼 챔버(도시안됨)에 설치되어 스퍼터링 장비를 이용한 스퍼터링법에 의해 증착된 기판(108)이 이동하는 경우, 상기 기판(108)에 접촉하여 상기 기판(108)의 면 저항을 측정한다. 상기 스퍼터링 장비는 크게 실제 증착 공정이 이루어지는 수개의 증착 챔버, 각각의 증착 챔버를 연결시켜 주는 트랜스퍼 시스템으로 구성되어 있다.
상기 흡착판(104)은 상기 기판(108)의 상부에 위치하여 상기 프로브(102)를 수납한다. 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 흡착판(104)은 원통형 형상을 갖는 것이 바람직하다. 상기 흡착판(104)은 아웃 개싱(Out Gassing)이 발생하지 않는 스테인레스 강(SUS)을 사용해도 무방하나 기판과 흡착판의 기계적 충격시 기판의 깨짐을 방지하기 위하여 기계적 충격을 흡수할 수 있는 재질에 의해 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
흡착판을 이용한 면저항의 측정위치는 상기 기판(108)의 하부에 위치하여 상기 기판(108)을 원하는 위치로 이동시키는 로버트 암(106)이 없는 부분이 무라가 발생하지 않기 때문에 선호된다.
부분을 측정하여 무라가 발생하지 않도록 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 로버트 암(106)은 알루미늄 또는 세라믹에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
측정 장소를 스퍼터 내부에 두기 위해서는 여러가지 고려해야 할 점이 있으며, 증착 챔버(도시안됨) 내에 면 저항 측정기를 두게 되면, 구조적인 어려움과 더불어, 증착 시간의 증가, 챔버 별 측정기 필요 등의 문제가 발생하므로, 다음 증착을 위하여 이동을 할 때 필요한 트랜스퍼 챔버 내에 측정기를 설치하여 면 저항을 측정하도록 한다. 이러한 배치는 증착 시간 외에 별도로 증착 챔버 내에 측정을 위한 시간이 소요되지 않으므로 증착 시간에는 영향을 주지 않게 되나 진공에 대해서는 더 높은 진공도가 요구되므로 프로브 하단의 지지대로 아웃 개싱(out gassing)이 적은 재료를 선택해야 하는 문제가 있다. 본 발명에서는 진공이 필요한 트랜스퍼 챔버에서 진공도를 깨지 않기 위하여 고무판과 같은 절연판을 사용하는 대신에 도 1과 같은 원통형의 진공 흡착판(104)으로 둘러 쌓인 프로브를 상단에서 인가함에 따라 균일한 접촉이 되도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로버트 암(106) 상단부의 측정 포인트를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명은 기판이 위치하지 않은 측정 포인트 1에서 균일한 탐침 접촉을 위하여 하부 지지판 없이 상부에서 흡착을 통하여 지지하는 것을 특징으로 한다. 로버트 암(106)이 하단을 지지해 주고 있는 포인트 2의 경우, 비교적 안정하게 기판(108)을 지지할 수 있으나, 통상 로버트 암(106)과 기판(108)이 밀착될 경우 패널에 무라를 남기므로 기판(108)과 접촉면이 작은 상태로 부양되어 있으므로 상부에서 프로브(102)를 이용하여 압력을 가할 경우, 로버트 암(106)과 충돌하여 기판(108)이 깨질 가능성이 높아진다. 따라서, 측정 포인트 1과 같이 하단에 지지대가 없는 곳에서 탐침 원통형의 흡착판 안에 넣은 상태에서 측정을 한다. 주위가 진공 상태이기 때문에 흡착의 세기가 크지 않아도 비교적 균일하게 흡착이 가능하며 원통형의 흡착면 상에 프로브(102)를 올려 놓음으로써 균일한 측정이 가능하게 된다. 접촉을 위한 흡착판(104)의 경우 흡착력이 강하지 않기 때문에 아웃 개싱이 심한 고무류를 사용하는 것 보다 일반적인 SUS를 사용하는 것이 바람직하며, 충격을 완화하기 위한 재질을 사용하는 것도 가능하다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명은 실시간으로 다층 박막의 층별 특성의 측정이 가능하기 때문에 기판의 소모 등에 따른 스퍼터링 공정 조건의 실시간 변경이 가능한 해결 수단을 제시함으로써 공정 사고 방지 및 불필요한 측정 단계를 간소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로버트 암 상단부의 측정 포인트를 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
102 : 프로브 104 : 흡착판
106 : 로버트 암 108 : 기판

Claims (4)

  1. 다수의 공정챔버와 각각의 공정챔버를 연결하는 트랜스퍼 챔버를 가지는 스퍼터링 장치에서, 트랜스퍼 챔버를 통하여 공정챔버에서 증착된 기판이 상기 기판의 하부에 위치하여 상기 기판을 이동시키는 로버트 암을 통하여 이동하는 경우, 상기 기판에 접촉하여 상기 기판의 면 저항을 측정하는 프로브; 및
    상기 기판의 상부에 위치하여 상기 적어도 하나의 프로브를 수납하는 흡착판을 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 흡착판은 원통형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 흡착판은 스테인레스 강 등 아웃 개싱이 적은 재질 또는 기계적인 충격을 흡수할 수 있는 재질에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 기판의 하부에 위치하여 상기 기판을 이동시키는 로버트 암이 없는 부분을 측정하여 무라가 발생하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 실시간 면 저항 측정 기능을 갖는 스퍼터 장치.
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