KR100685826B1 - Deposition apperature and method for deposition using thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 챔버 내부의 상단부에 기판을 로딩할 수 있는 척을 장착하고 하단부에는 플라즈마 방식 및 가열체 방식을 동시에 실행할 수 있는 플라즈마 발생 영역 및 가열체를 장착한 증착 장치를 이용한 상향식 증착법으로 기판상에 증착막을 형성함으로서 기판의 반전 공정을 제거하여 공정을 단순화하고, 인라인 시스템에 적용이 가능한 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법에 관한 것이다.The present invention is mounted on the substrate by a bottom-up deposition method using a deposition apparatus equipped with a plasma generating region and a heating element mounted at the upper end of the chamber and having a chuck capable of loading the substrate at the lower end thereof. The present invention relates to a deposition apparatus capable of simplifying the process by removing the inversion process of the substrate by forming a deposition film and applicable to an inline system, and a deposition method using the same.
본 발명의 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법은 챔버; 상기 챔버 내부의 하단부에 위치한 플라즈마 발생 영역 및 가열체; 및 상기 플라즈마 발생 영역 및 가열체와 대응하고 상기 챔버 내부의 상단부에 위치하고, 표면에 기판을 장착한 척을 포함하여 이루어진 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법에 기술적 특징이 있다.Deposition apparatus of the present invention and a deposition method using the same chamber; A plasma generating region and a heating body located at a lower end of the chamber; And a chuck corresponding to the plasma generating region and the heating body and positioned at an upper end of the inside of the chamber and having a substrate mounted on a surface thereof, and a deposition method using the same.
따라서, 본 발명의 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법은 상향식 증착 방식을 이용함으로서 기판상에 파티클이 유입되는 것을 방지하고, 기판 이송시 반전 공정이 필요없는 인라인 타입에 적용 가능하여 공정 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 기판의 손상을 방지할 수 있고, 가열체 방식 및 플라즈마 방식이 동시에 가능한 증착 장치를 이용함으로서 고품질의 증착막을 형성할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the deposition apparatus of the present invention and the deposition method using the same can prevent particles from flowing onto the substrate by using a bottom-up deposition method, and can be applied to an inline type that does not require an inversion process during substrate transfer, thereby shortening the process time. In addition, damage to the substrate can be prevented, and a high quality deposition film can be formed by using a deposition apparatus capable of simultaneously heating and plasma methods.
플라즈마 방식, 가열체 방식, 인라인 타입, 상향식 증착법 Plasma method, heating element method, in-line type, bottom-up deposition method
Description
도 1은 종래 기술에 의한 화학 기상 증착 장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a chemical vapor deposition apparatus according to the prior art.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 증착 방법을 설명하기 위한 증착 장치의 단면도.2 is a cross-sectional view of a deposition apparatus for explaining a deposition method according to an embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 예들에 따른 증착 방법들에 의해 절연막이 형성된 기판의 단면도들.3A and 3B are cross-sectional views of a substrate on which an insulating film is formed by deposition methods according to embodiments of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
211 : 샤워 헤드 212 : 공동211: shower head 212: cavity
213 : 제1가스 주입구 214 : 제2가스 주입구213: first gas inlet 214: second gas inlet
215 : 제1노즐 216 : 제2노즐215: first nozzle 216: second nozzle
218 : 음극 231 : 척218: cathode 231: chuck
232 : 기판 301 : 제1절연막232: substrate 301: first insulating film
302a, 302b : 제2절연막302a, 302b: second insulating film
본 발명은 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 챔버의 상부에 기판을 장착하고 하부에 플라즈마 방식 및 가열체 방식을 동시에 실행할 수 있는 증착 장치를 이용한 상향식 증착법으로 기판상에 증착막을 형성함으로서 기판의 반전 공정을 제거하여 공정을 단순화하고, 인라인 시스템에 적용이 가능한 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a deposition apparatus and a deposition method using the same, and more particularly, a deposition film on a substrate by a bottom-up deposition method using a deposition apparatus capable of simultaneously mounting a substrate on the top of a chamber and simultaneously performing a plasma method and a heating method on the bottom. The present invention relates to a deposition apparatus and a deposition method using the same by simplifying the process by removing the inversion process of the substrate by forming.
플라즈마 분위기는 화학기상증착이나 에칭, 표면처리 등의 박막 관련 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 이는 플라즈마 상태가 이들 공정에서 반응의 효율성을 높이고, 유리한 조건 하에서 공정을 수행할 수 있도록 해주는 장점을 가지기 때문이다. Plasma atmospheres are used in various fields related to thin films such as chemical vapor deposition, etching, and surface treatment. This is because the plasma state has the advantage of increasing the efficiency of the reaction in these processes and allowing the process to be carried out under favorable conditions.
플라즈마가 이용되는 목적에 따라 플라즈마의 형성 방법도 다양하고 이에 따른 플라즈마 형성 장치도 다양하게 개발되고 있다. 최근에는 반도체 제조공정 등에서 공정 효율을 더욱 높일 수 있는 고밀도 플라즈마를 사용하는 플라즈마 처리장치를 이용하는 경우가 증가하고 있다. 고밀도 플라즈마 처리장치로는 공진주파수의 마이크로파를 이용하는 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 처리장치, 헬리콘(helicon) 또는 휘슬러파(whistler wave)를 이용하는 헬리콘 플라즈마 처리장치 및 고온 저압의 플라즈마를 이용하는 유도결합형(inductively coupled) 플라즈마 처리장치 등이 있다.According to the purpose of using the plasma, there are various methods of forming the plasma and various plasma forming apparatuses have been developed. Recently, the use of a plasma processing apparatus using a high-density plasma that can further increase the process efficiency in the semiconductor manufacturing process, etc. is increasing. The high density plasma processing apparatus includes an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma processing apparatus using microwave at a resonant frequency, a helicon plasma processing apparatus using a helicon or whistler wave, and an inductive coupling using a high temperature and low pressure plasma. And inductively coupled plasma processing apparatus.
화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition) 장치 중 상기 유도결합형 플라즈마 처리장치를 적용한 ICP-CVD(Induced Couple Plasma Chemical Vapor Deposition) 장치를 나타낸 단면도인 도 1를 참조하면, 절연체로 이루어져 있고, 진공을 유지할 수 있는 챔버(Chamber)(101), 상기 챔버(101)의 상단부에 규칙적으로 배열되고 유도결합형 플라즈마를 발생시키는 안테나(102)를 구비하고 있다. 이때, 상기 안테나(102)에 전원을 공급하는 제1전원(103)이 연결되어 있다.Referring to FIG. 1, which is a cross-sectional view of an induced couple plasma chemical vapor deposition (ICP-CVD) apparatus using the inductively coupled plasma processing apparatus among chemical vapor deposition apparatuses, the insulator may be maintained and a vacuum may be maintained. The
상기 안테나(102)의 하부에는 챔버(101) 내부로 가스(104)를 주입하는 가스 주입구(105)가 위치하고 있다. 이때, 상기 가스 주입구(105)는 일반적으로 샤워 헤드로 형성되는데, 이는 상기 안테나(102)에 의해 형성된 플라즈마에 가스(104)를 균일하게 공급하기 위해서이다.The
상기 챔버(101)의 하단부에는 상기 ICP-CVD 장치에 의해 처리되는 피처리물, 즉 기판(106)을 가열, 냉각 또는 고정하는 척(107)이 위치하고, 상기 척(107)에 전원을 공급하는 제2전원(108)이 연결되어 있다. 이때, 상기 제2전원(108)은 상기 척(107)을 가열하기 위한 전원 또는 상기 척(107)이 전극으로의 기능을 갖게 하기 위한 전원으로 이용될 수 있다.At the lower end of the
상기 챔버(101)의 측벽는 상기 기판(106)을 상기 챔버(101) 내부 또는 외부로 이송하기 위한 문(109)이 부착되어 있고, 상기 챔버(101)의 공기 또는 가스를 배기하는 진공 펌프(110)를 포함하는 배기구(111)가 부착되어 있다.The side wall of the
그러나, 상기의 화학 기상 장치는 플라즈마 방식만을 이용하여 절연막을 증착함으로서 소스 가스의 분해가 완벽하게 이루어지지 않아 소스 가스의 사용 효율 이 나쁠 뿐만 아니라 형성된 절연막에 다량의 수소를 포함하고 있어 고품질의 절연막을 얻기 힘들다는 단점있을 뿐만 아니라 하향식 증착 방법을 이용함으로서 유기 전계 발광 소자 제조 공정에서와 같이 기판이 하향식으로 이송되는 경우에는 기판을 반전시키는 공정이 추가되어야 하는 문제점이 있다.However, the above-described chemical vapor deposition apparatus does not completely decompose the source gas by depositing the insulating film using only the plasma method, so that the use efficiency of the source gas is not good, and the formed insulating film contains a large amount of hydrogen. Not only is it difficult to obtain, but there is a problem in that the process of inverting the substrate should be added when the substrate is transferred downward, as in the organic electroluminescent device manufacturing process by using a top-down deposition method.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상향식 증착 방법을 이용하고, 플라즈마 방식과 가열체 방식을 동시에 수행하여 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 높은 가스는 플라즈마 방식과 가열체 방식을 이용하여 분해하고, 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 낮은 가스는 가열체 방식을 이용하여 분해하여 기판상에 고품질의 증착막을 형성하는 증착 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art, by using a bottom-up deposition method, the plasma method and the heating method at the same time the relatively high energy required for decomposition gas plasma method It is an object of the present invention to provide a deposition method in which a gas is decomposed using a heating element method, and a gas having relatively low energy required for decomposition is decomposed using a heating element method to form a high quality deposition film on a substrate.
본 발명의 상기 목적은 챔버; 상기 챔버 내부의 하단부에 위치한 플라즈마 발생 영역 및 가열체; 및 상기 플라즈마 발생 영역 및 가열체와 대응하고 상기 챔버 내부의 상단부에 위치하고, 표면에 기판을 장착한 척으로 이루어진 증착 장치에 의해 달성된다.The object of the present invention is a chamber; A plasma generating region and a heating body located at a lower end of the chamber; And a chuck corresponding to the plasma generating region and the heating body and positioned at an upper end inside the chamber and having a substrate mounted on a surface thereof.
또한, 본 발명의 상기 플라즈마 발생 영역은 제1가스 주입구 및 제2가스 주입구; 상기 제1가스 주입구와 연결된 상기 샤워 헤드 내부의 공동; 상기 공동과 연결되고, 상기 척과 대응하는 샤워 헤드의 표면에 위치한 복수 개의 제1노즐; 및 상기 제2가스 주입구와 연결되고, 상기 척과 대응하는 샤워 헤드의 표면에 위치한 복수 개의 제2노즐을 포함하는 샤워 헤드의 공동으로 이루어진 증착 장치에 의해서도 달성된다.In addition, the plasma generating region of the present invention includes a first gas inlet and a second gas inlet; A cavity inside the shower head connected to the first gas inlet; A plurality of first nozzles connected to the cavity and positioned on a surface of the shower head corresponding to the chuck; And a cavity of the shower head connected to the second gas inlet and including a plurality of second nozzles positioned on the surface of the shower head corresponding to the chuck.
또한, 본 발명의 상기 목적은 플라즈마 발생 영역 및 가열체를 구비한 챔버 내부에 증착면이 하부 방향으로 향하도록 기판을 로딩하는 단계; 상기 챔버에 제1가스 및 제2가스를 공급하는 단계; 상기 제1가스는 상기 플라즈마 발생 영역 및 가열체를 통과하여 제1라디컬을 형성하고, 상기 제2가스는 상기 가열체를 통과하여 제2라디컬을 형성하는 단계; 및 상기 제1라디컬 및 제2라디컬이 반응하여 상기 기판상에 증착막을 형성하는 단계로 이루어진 증착 방법에 의해서도 달성된다.In addition, the object of the present invention comprises the steps of loading the substrate in a chamber having a plasma generating region and the heating element with the deposition surface directed downward; Supplying a first gas and a second gas to the chamber; The first gas passing through the plasma generating region and the heating body to form a first radical, and the second gas passing through the heating body to form a second radical; And the first radical and the second radical react to form a deposition film on the substrate.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 또한 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention. In the drawings, the length, thickness, etc. of layers and regions may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 증착 방법을 설명하기 위한 화학 증착 장치의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a chemical vapor deposition apparatus for explaining a deposition method according to an embodiment of the present invention.
이때, 상기 화학 증착 장치는 플라즈마 방식과 가열체 방식을 동시에 실행할 수 있는 장치이다.In this case, the chemical vapor deposition apparatus is a device capable of performing the plasma method and the heating method at the same time.
도 2를 참조하면, 본 발명의 화학 기상 증착 장치는 챔버(201)와 상기 챔버 (201) 내부의 소정 영역에 샤워 헤드(211), 가열체(221) 및 척(231)이 위치한다. 이때, 상기 챔버(201)는 외부 환경에 대해 내부 공간을 밀폐시킨다. 상기 챔버(201) 내부의 진공도를 유지하는 진공 펌프(202)를 포함하는 배기구(203)가 상기 챔버(201)와 연결되어 위치한다.2, in the chemical vapor deposition apparatus of the present invention, a
이때, 상기 샤워 헤드(211) 및 가열체(221)는 상기 챔버(201)의 하단부에 위치하고, 상기 척(231)은 상기 샤워 헤드(211) 및 가열체(221)와 대응되도록 하고, 상기 챔버(201)의 상단부에 위치하도록 한다. 상기와 같이 샤워 헤드(211) 및 가열체(221)와 같은 증착물을 형성하는 장치가 상기 기판(232)(기판은 상기 척 상에 위치하게됨)과 같은 상기 증착물을 증착하는 대상물 보다 아래에 위치하여 상기 증착물이 하부에서 상부 방향으로 이동되도록 하여 증착하는 방식을 상향식 증착법이라고 한다.In this case, the
이때, 상기 상향식 증착법은 증착물이 중력 가속 방향의 역방향으로 진행하게 됨으로 질량이 큰 물질(즉, 파티클 등)은 상기 기판(232)상에 증착하기 어려워 기판(232)상에 증착되는 증착막에는 파티클과 같은 이물질이 증착되지 않아 증착막의 품질이 우수해지게 된다.At this time, in the bottom-up deposition method, since the deposit proceeds in the reverse direction of the acceleration direction of gravity, a material having a large mass (that is, particles, etc.) is difficult to deposit on the
이때, 유기막은 일반적으로 기상 증착법으로 증착하게 되는데, 이러한 기상 증착법은 고상 또는 액상의 소오스를 기상으로 증발시켜 증착하는 상향식 증착법이 주로 이용되어진다. 상기와 같은 이유로 유기 전계 발광 소자의 제조 공정 중 유기막을 형성하는 기상 증착 장치는 상향식 증착법을 이용하여 유기막을 증착하나, 상기 기상 증착 장치와 연결된 종래의 증착 장치는 하향식 증착법으로 증착하는 화학 기상 증착 장치를 이용함으로서, 상기 기상 증착 장치에서 화학 기상 증착 장치로 또는 화학 기상 증착 장치에서 기상 증착 장치로 기판을 이송할 때에는 상기 기판을 반전시키는 공정이 반드시 필요하였으나, 상기 화학 기상 증착 장치를 대신하여 본 발명의 증착 장치를 이용하는 경우에는 기판의 반전이 필요없게 된다.At this time, the organic film is generally deposited by a vapor deposition method, such a vapor deposition method is a bottom-up deposition method is mainly used to vaporize the vapor deposition of a solid or liquid source in the gas phase. For the same reason, the vapor deposition apparatus for forming an organic layer during the manufacturing process of the organic electroluminescent device deposits an organic layer by using a bottom-up deposition method, but the conventional vapor deposition apparatus connected with the vapor deposition apparatus is deposited by a top-down deposition method. By using, the process of inverting the substrate is necessary when transferring the substrate from the vapor deposition apparatus to the chemical vapor deposition apparatus or from the chemical vapor deposition apparatus to the vapor deposition apparatus, the present invention in place of the chemical vapor deposition apparatus In the case of using the vapor deposition apparatus, the inversion of the substrate is unnecessary.
이때, 상기 샤워 헤드(211)는 플라즈마 발생 영역인 공동(212), 제1가스 주입구(213) 및 제2가스 주입구(214)를 구비하고 있다. 또한 상기 샤워 헤드(211)의 일측 표면에는 상기 제1가스 주입구(213)가 위치하고, 타측 표면에는 상기 공동(212)과 연결된 제1노즐(215)과 상기 제2가스 주입구(214)와 연결된 제2노즐(216)이 위치한다. 이때, 상기 공동(212)의 일측 표면에는 외부의 제1전원(217)과 연결된 전극(218)이 위치한다. 또한, 상기 공동(212)은 상기 샤워 헤드(211) 내부에 형성되어 있어, 상기 공동(212) 내부에 발생하는 플라즈마는 상기 샤워 헤드(211)에 의해 격리됨으로서, 상기 플라즈마가 다른 영역에 영향을 미치지 않게 된다.In this case, the
또한, 상기 가열체(221)는 외부의 제2전원(222)과 연결되어 있다.In addition, the
또한, 상기 척(231)은 표면에 기판(232)을 장착할 수 있다. 또한, 상기 척(231)의 내부에는 상기 기판(232)을 냉각시킬 수 있는 냉각 라인(233)이 형성되어 있는데, 상기 냉각 라인(233)은 상기 기판(232)의 온도가 100℃ 이하로 유지될 수 있도록 하기 위해서이다.In addition, the
이때, 상기 샤워 헤드(211)는 외부에서 가스를 주입하기 위한 제1가스 주입구(213) 및 제2가스 주입구(214)를 구비하고 있는데, 상기 제1가스 주입구(213)는 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 높은 제1가스를 주입하기 위한 가스 주입구이 고, 제2가스 주입구(214)은 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 낮은 제2가스를 주입하기 위한 가스 주입구이다.In this case, the
이때, 상기 "분해에 필요한 에너지"라함은 화학 기상 증착 장치에 주입되는 가스들은 여러 원자들이 결합한 분자 상태로 공급되어지는데, 이러한 분자 상태의 가스들이 원자 상태로 분해되거나 이온화할 때 필요한 에너지를 말한다. 예를 들어 실란(SiH4) 가스의 경우 하나의 실리콘 원자와 네 개의 수소 원자가 결합한 형태인데, 상기 실란 가스에서 수소를 분해하는 에너지를 '분해에 필요한 에너지'라 할 수 있다.In this case, the "energy required for decomposition" refers to the gas injected into the chemical vapor deposition apparatus is supplied in a molecular state combined with several atoms, the energy required to decompose or ionize such gas in the molecular state. For example, in the case of silane (SiH 4 ) gas, one silicon atom and four hydrogen atoms are combined, and the energy for decomposing hydrogen in the silane gas may be referred to as 'energy required for decomposition'.
이때, 상기 주입되는 가스들이 암모니아(NH3) 가스 및 실란 가스일 경우에는, 상기 제1가스는 상기 제2가스에 비해 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 높은 가스임으로 암모니아 가스가 되고, 제2가스는 상기 제1가스 보다는 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 낮은 가스임으로 실란 가스가 된다. 즉, 상기 제1가스 및 제2가스의 종류는 상기 제1가스와 제2가스가 어떤 종류의 가스인가에 따라 결정되는데, 상기 제1가스와 제2가스를 비교하여 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 높은 가스가 제1가스가 되고, 상대적으로 분해에 필요한 에너지가 낮은 가스가 제2가스가 된다.In this case, when the injected gases are ammonia (NH 3 ) gas and silane gas, the first gas is ammonia gas because the energy required for decomposition is higher than that of the second gas, and the second gas is Since the energy required for decomposition is lower than that of the first gas, the silane gas is used. That is, the type of the first gas and the second gas is determined according to what kind of gas the first gas and the second gas are. The energy required for the decomposition is relatively compared with the first gas and the second gas. The high gas becomes the first gas, and the gas with relatively low energy required for decomposition becomes the second gas.
이때, 상기 제1가스 주입구(213)에 주입된 제1가스는 플라즈마 발생 영역인 상기 공동(212)에 주입되는데, 상기 공동(212)은 공동 내부의 표면에 장착된 전극(218)이 외부의 제1전원(217)에서 공급받은 전원으로 발생시킨 플라즈마 영역임으 로 상기 주입된 제1가스는 상기 플라즈마에 의해 일부가 분해되게 된다.In this case, the first gas injected into the first
그리고, 상기 제1가스는 상기 척(231)과 대응하는 샤워 헤드(211)의 표면에 구비된 복수 개의 제1노즐(215)을 통해 챔버(201) 내부로 분사된다.The first gas is injected into the
그리고, 상기 제1노즐(215)에서 분사된 제1가스는 상기 샤워 헤드(211)와 척(231)의 사이에 위치한 가열체(221)을 지나치면서, 상기 플라즈마에 의해 분해되지 않은 제1가스는 상기 가열체(221)에 의해 거의 완전하게 분해하여 제1라디컬을 형성한다. 이때, 상기 가열체(221)은 텅스텐으로된 필라멘트로서, 외부의 제2전원(222)에서 인가된 전원에 의해 1000℃(바람직하게는 1500℃) 이상의 열을 발생시키게 되고, 이 열에 의해 상기 제1가스가 분해되게 된다.The first gas injected from the
또한, 상기 제2가스 주입구로 주입된 제2가스는 상기 공동(212)에 주입되지 않고, 상기 척(231)과 대응하는 샤워 헤드(211)의 표면에 구비된 제2노즐(216)로 챔버(201) 내로 직접 분사되고, 상기 분사된 제2가스는 상기 가열체(221)를 지나치면서, 분해되어 제2라디컬이 된다.In addition, the second gas injected into the second gas inlet is not injected into the
따라서, 상기 제1가스 주입구(213)로 주입된 제1가스는 플라즈마 발생 영역인 공동(212)을 지나면서 소정 양이 분해되고, 제1노즐로 분사되어 챔버(201) 내로 분사된 후, 가열체(221)를 지나면서 한번 더 분해되어 제1라디컬을 형성하고, 상기 제2가스 주입구(214)로 주입된 제2가스는 제2노즐(216)을 통해 직접 챔버(201) 내로 분사되고, 분사된 제2가스는 상기 가열체(221)에 의해 분해되어 제2라디컬을 형성하여, 상기 제1라디컬과 제2라디컬이 반응하여 상기 기판(232)상에 소정의 박막을 형성하게 된다.(이때, 상기 박막은 여러 물질이 될 수 있는데, 상기 제1가스 및 제2가스를 적절히 선택하여 절연막뿐만 아니라 전도막도 형성할 수 있다.) 이때, 상기 제1가스 및 제2가스가 각각 암모니아 가스 및 실란 가스일 경우에는 상기 기판(232)상에 실리콘 질화막을 증착할 수 있다. 이때, 상기 제1가스 및 제2가스가 각각 암모니아 가스 및 실란 가스일 경우, 상기 암모니아 가스와 실란은 수소를 포함하고 있어 일반적인 화학 기상 증착 장치로는 완전히 분해가 힘들어(특히, 분해에 필요한 에너지가 높은 암모니아 가스), 형성된 실리콘 질화막 내부에 수소를 포함하게 된다. 상기 수소가 포함된 실리콘 질화막은 상기 수소가 산소와 결합하여 수분을 생성하여 상기 실리콘 질화막으로 보호하고자 하는 다른 소자들에게 악영향을 미치게됨으로 실리콘 질화막내에 수소의 함량을 최소화해야 한다. 이때, 본 발명에서는 분해에 필요한 에너지 높은 암모니아 가스를 두 번에 걸쳐 분해함으로서 질소와 수소를 거의 완전하게 분해가 가능하여 실리콘 질화막 내의 수소 함량을 최소화할 수 있는 장점이 있다. Therefore, the first gas injected into the
이때, 상기 제1노즐(215)은 상기 샤워 헤드(211)의 표면에 균일한 간격으로 배치될 수 있고, 필요한다면 상기 기판(232)에 성막되는 절연막의 균일도를 위해 상기 제1노즐(215)의 간격을 조절할 수 있다. 상기 제2노즐(216)도 상기 제1노즐(215)과 마찬가지로 균일하게 배치될 수도 있고, 필요에 의해 불균일하게 형성할 수도 있다. 이때, 상기 제1노즐(215) 및 제2노즐(216)의 배치는 서로 균일하게 배치되어 제1가스와 제2가스가 균일하게 섞이도록 하는 것이 바람직하다.In this case, the
이하, 본원 발명의 플라즈마 방식과 가열체 방식의 증착 방법을 이용하여 기판상에 증착물을 형성하는 공정의 실시 예들이다.Hereinafter, embodiments of a process of forming a deposit on a substrate using the plasma method and the heating method deposition method of the present invention.
<실시 예 1><Example 1>
도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 샤워 헤드 및 가열체를 구비한 본원 발명의 하이브리드 화학 기상 장치의 척 상에 증착면이 하부 방향을 향하도록 기판(232)을 로딩한다.As described with reference to FIG. 2, the
이어서, 상기 챔버(201) 내부의 기체를 상기 진공 펌프(202)를 이용하여 배기하여 진공도가 5×10-6 torr 이하가 되도록 한다. 상기 챔버 벽의 온도는 120℃ 이상의 온도로 유지하는 것이 바람직한데, 이는 상기 챔버의 온도가 낮은 경우 증착물이 기판에 증착되는 것이 아니라 챔버 벽에 증착하는 등의 문제점이 있기 때문이다.Subsequently, the gas inside the
이어서, 상기 제1가스 주입구(213)에 비활성 가스를 주입한 후, 상기 전극(218)에 전력을 인가하여 상기 공동(212) 내부에 플라즈마를 발생시킨다. 이때, 상기 비활성 가스는 플라즈마를 발생시키기 위한 가스임으로 헬륨(He), 네온(Ne) 또는 아르곤(Ar) 등을 이용할 수 있다. 이때, 상기 비활성 가스의 유량은 1 내지 1000sccm이다. 또한, 상기 플라즈마는 상기 제1전원(211)에서 공급받은 100 내지 3000W의 RF 파워에 의해 발생된다.Subsequently, after inert gas is injected into the first
이어서, 상기 가열체(221)에 전력을 인가하여 상기 가열체(221)가 1500℃ 이상의 온도가 되도록 한다.Subsequently, electric power is applied to the
이어서, 상기 제1가스 주입구(213)를 통해 분해에 필요한 에너지가 상대적으 로 높은 제1가스인 암모니아 가스 또는/및 질소(N2) 가스를 주입한다. 이때, 상기 암모니아 가스의 유량은 1 내지 500sccm이 바람직하고, 질소의 유량은 1 내지 1000sccm이 바람직하다. 이때, 상기 제1가스 주입구(213)에 주입된 제1가스는 플라즈마가 형성된 상기 샤워 헤드(211)의 공동(212)에 주입되어 일차적으로 분해가 된다. 그리고 상기 플라즈마에 의해 일차 분해된 제1가스는 상기 제1노즐(215)을 통해 챔버(201)내부로 분사되어 상기 가열체(221)를 지나게 되고, 1500℃ 이상으로 가열된 가열체(221)에 의해 이차 분해되어 제1라디컬을 형성하게 된다.Subsequently, ammonia gas or / and nitrogen (N 2 ) gas, which is a first gas having a relatively high energy required for decomposition, is injected through the
이어서, 상기 제2가스 주입구(214)를 통해 분해에 필요한 에너지가 상대적으로 낮은 제2가스인 실란 가스를 주입한다. 이때, 상기 실란 가스의 유량은 1 내지 100sccm이 바람직하다. 이때, 상기 제2가스 주입구(214)으로 주입된 제1가스는 상기 공동을 통과하지 않고 직접 상기 가열체(221)로 분사되어 가열된 가열체(221)에 의해 완전히 분해되어 제2라디컬을 형성한다.Subsequently, silane gas, which is a second gas having a relatively low energy required for decomposition, is injected through the second
이어서, 상기 제1라디컬 및 제2라디컬이 반응하여 증착물을 형성하여 상기 샤워 헤드(211) 및 가열체(221)의 상부의 척(231)에 상기 기판(232)상에 증착물을 증착하게 된다.Subsequently, the first radical and the second radical react to form a deposit to deposit the deposit on the
상기 <실시 예 1>에서 설명한 바와 같은 방법으로 기판상에 증착막을 형성하는 경우, 도 3a에서 도시한 바와 같이 기판(208)상에 제1증착막(301)을 형성할 수 있다.When the deposition film is formed on the substrate by the method described in <Example 1>, as shown in FIG. 3A, the
상기와 같은 방법으로 기판(232)상에 제1증착막(301)을 형성하는 공정 이전 또는 이후에 상기 기판(232)상에 유기 전계 발광 소자의 유기 발광층을 포함하는 유기막을 형성할 수 있는데, 상기 유기막은 기상 증착법으로 형성함으로서 상향식 증착법으로 형성하게됨으로 기판을 반전할 필요가 없이 본 발명의 증착 장치에 로딩하거나 언로딩할 수 있게 된다. 만일 본 발명의 증착 장치가 종래의 증착 장치와 같이 하향식 증착법(즉, 기판이 상기 챔버(201)의 하단부에 장착되어 있는 경우)으로 증착하는 경우에는 상기 기판(232)을 반전시키는 공정이 필요하게 되고, 이에 따라 기판이 깨지거나 기판에 손상을 입혀 수율에 문제가 발생할 수 도 있으나, 본 발명의 증착 장치를 이용하여 증착막을 형성하는 경우에는 이러한 문제가 발생하지 않게 된다. 또한, 상기 기판(232)을 반전시킬 필요가 없음으로 상기 기판(232)을 다른 장치로 인라인(In-line)으로 이송시킬 수 있어, 인라인 공정에 적용 가능하다는 효과가 있다.Before or after the process of forming the
<실시 예 2><Example 2>
도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 샤워 헤드 및 가열체를 구비한 본원 발명의 하이브리드 화학 기상 장치의 척 상에 증착면이 하부 방향을 향하도록 기판(232)을 로딩한다. As described with reference to FIG. 2, the
이어서, 상기 챔버(201) 내부의 기체를 상기 진공 펌프(202)를 이용하여 배기하여 진공도가 5×10-6 torr 이하가 되도록 한다. 상기 챔버 벽의 온도는 120℃ 이상의 온도로 유지하는 것이 바람직한데, 이는 상기 챔버의 온도가 낮은 경우 증 착물이 기판에 증착되는 것이 아니라 챔버 벽에 증착하는 등의 문제점이 있기 때문이다.Subsequently, the gas inside the
이어서, 상기 제1가스 주입구(213)에 비활성 가스를 주입한 후, 상기 전극(218)에 전력을 인가하여 상기 공동(212) 내부에 플라즈마를 발생시킨다. 이때, 상기 비활성 가스는 플라즈마를 발생시키기 위한 가스임으로 헬륨, 네온 또는 아르곤 등을 이용할 수 있다. 이때, 상기 비활성 가스의 유량은 1 내지 1000sccm이다.Subsequently, after inert gas is injected into the first
이어서, 상기 제1가스 주입구(213)로 제1가스와 제2가스를 동시에 주입하여 상기 공동에 발생된 플라즈마를 이용하여 상기 제1가스와 제2가스를 분해한 후, 이를 상기 제1노즐을 통해 챔버(201) 내로 분사시켜 증착막을 상기 기판상에 증착하게 된다. 상기와 같이 제1가스와 제2가스를 플라즈마를 이용하여 분해한 후, 기판(208)상에 증착막을 형성하는 경우에는 도 3b에서 도시한 바와 같이 제2절연막(302a)을 형성할 수 있다.Subsequently, the first gas and the second gas are simultaneously injected into the
이때, 상기 제2절연막(302a)을 형성할 수 있는 다른 방법으로는 상기 가열체(213)에 전력을 인가하여 상기 가열체(213)가 1500℃ 이상의 온도가 되도록 한다. 이어서, 상기 제2가스 주입구(206)로 제1가스와 제2가스를 동시에 주입하여 상기 제2노즐을 통해 챔버(201) 내로 분사시켜 상기 가열체(213)에 의해 상기 제1가스 및 제2가스를 분해 및 반응을 시켜 증착막을 상기 기판(208)상에 증착하여 제2절연막(302a)을 형성할 수 있다.In this case, as another method of forming the second insulating
이어서, 상기 <실시 예 1>에서 상술한 바와 같은 방법으로 제1절연막(301)을 형성한다.Subsequently, the first insulating
이어서, 상기 제2절연막(302a)을 형성하는 방법 중 어느 한 방법을 이용하여 상기 제1절연막(301)상에 다른 제2절연막(302b)을 형성한다. 이때, 상기 제1절연막(301)과 제2절연막들(302a 및 302b)은 필요에 의해 다양한 적층 순서로 증착할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 제2절연막/제1절연막/제2절연막으로 적층하였으나, 제1절연막 및 제2절연막을 조합하는 모든 형태로 적층이 가능하다.Subsequently, another second
이때, 상기 <실시 예 1>과 <실시 예2>는 상향식 증착법으로 기판상에 증착막을 형성함으로서 우수한 품질을 갖는 증착막을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 본 발명의 증착 장치에서 다른 장치로의 언로딩 공정이나 다른 장치에서 본 발명의 증착 장치로의 로딩 시 기판을 반전할 필요가 없이 자연스럽게 이송시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 기판(232)을 반전시킬 필요가 없음으로 상기 기판(232)을 다른 장치로 인라인(In-line)으로 이송시킬 수 있어, 인라인 공정에 적용 가능하다는 효과가 있다.At this time, the <Example 1> and <Example 2> is not only to form a deposition film having a good quality by forming a deposition film on the substrate by the bottom-up deposition method, but also an unloading process from the deposition apparatus of the present invention to another device However, there is an advantage in that it can be naturally transferred without loading the substrate in the deposition apparatus of the present invention in another apparatus without inverting. In addition, since the
이때, <실시 예 1>과 <실시 예 2>의 차이점은 <실시 예 1>의 경우, 분해에 상대적으로 높은 에너지가 필요한 제1가스의 분해는 플라즈마 분해 방식과 열분해 방식의 두 가지 방식으로 완전히 분해하고, 분해에 상대적으로 낮은 에너지가 필요한 제2가스의 분해는 열분해 방식으로만 분해하여 수소의 함유가 거의 없는 제1절연막(301)만을 형성하는 것인데 반해, <실시 예 2>의 경우에는 상기 <실시 예 1>에 의해 형성된 제1절연막(301)에 상기 제1가스 및 제2가스 모두를 제1가스 주입구 또는 제2가스 주입구로 동시에 주입한 후, 플라즈마 방식 또는 가열체 방식으로 분해하여 제2절연막(302a, 302b)을 더 증착한다는 점이 다르다.At this time, the difference between <Example 1> and <Example 2> is that in <Example 1>, the decomposition of the first gas that requires relatively high energy for decomposition is completely performed in two ways: plasma decomposition and pyrolysis. Decomposition of the second gas, which requires decomposition and relatively low energy for decomposition, is performed only by pyrolysis to form only the first insulating
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.The present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, but is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
따라서, 본 발명의 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법은 상향식 증착 방식을 이용함으로서 기판상에 파티클이 유입되는 것을 방지하고, 기판 이송시 반전 공정이 필요없는 인라인 타입에 적용 가능하여 공정 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 기판의 손상을 방지할 수 있고, 가열체 방식 및 플라즈마 방식이 동시에 가능한 증착 장치를 이용함으로서 고품질의 증착막을 형성할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the deposition apparatus of the present invention and the deposition method using the same can prevent particles from flowing onto the substrate by using a bottom-up deposition method, and can be applied to an inline type that does not require an inversion process during substrate transfer, thereby shortening the process time. In addition, damage to the substrate can be prevented, and a high quality deposition film can be formed by using a deposition apparatus capable of simultaneously heating and plasma methods.
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