KR101430747B1 - Apparatus for Processing Substrate Using Plasma - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지와 같은 기판을 처리하는데 사용되는 플라즈마 강화 화학 증착(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 장치에 관한 것이다. 본 발명의 PECVD 장치는 챔버; 상기 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 서셉터(suscepter); 상기 서셉터의 상부에 배치되며 상기 기판에 막 형성을 위한 공정가스를 공급하는 샤워헤드(showerhead); 상기 서셉터와 연결되며, 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 사이의 거리를 조절하기 위해 상기 서셉터를 승강시키는 구동부; 상기 공정가스가 여기되어 플라즈마가 발생하도록 상기 샤워헤드에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원; 및 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 사이의 거리를 공정 진행중에 연속적 또는 단계적으로 변경되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.The present invention relates to a Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) apparatus used for processing a substrate such as a solar cell. A PECVD apparatus of the present invention includes a chamber; A suscepter disposed in the chamber and supporting the substrate; A showerhead disposed on the susceptor and supplying a process gas for forming a film to the substrate; A driving unit connected to the susceptor, for raising and lowering the susceptor to adjust a distance between the susceptor and the showerhead; A high frequency power source for applying a high frequency current to the showerhead so that the process gas is excited to generate plasma; And a controller for controlling the driving unit to change the distance between the susceptor and the showerhead continuously or stepwise during a process.
Description
본 발명은 플라즈마를 이용하여 기판상에 박막을 증착하는 플라즈마 강화 화학 증착(Plasma - Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) apparatus for depositing a thin film on a substrate using plasma.
최근 환경문제와 에너지 고갈에 대한 관심이 높아지면서, 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없으며 에너지 효율이 높은 대체 에너지로서의 태양전지에 대한 관심이 높아지고 있다. Recently, interest in environmental problems and energy depletion has increased, and there is a growing interest in solar cells as energy-efficient alternative energy sources, which are rich in energy resources and have no problems with environmental pollution.
태양전지는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 전지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양빛(photons)을 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지로 나눌 수 있다. 그 중에서도 빛을 흡수하여 전자와 정공을 생성함으로써 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지(이하 태양전지라 함)는 그 종류에 따라 단결정 실리콘 태양 전지, 다결정 실리콘 태양 전지, 박막 태양 전지(thin-film solar cells) 등으로 분류된다.Solar cells can be divided into solar cells, which generate the steam needed to rotate the turbine using solar heat, and solar cells, which convert the photons into electrical energy using the properties of semiconductors. Among them, a photovoltaic cell (hereinafter referred to as "solar cell") that converts light energy into electrical energy by absorbing light to generate electrons and holes generates monocrystalline silicon solar cells, polycrystalline silicon solar cells, thin film solar cells -film solar cells).
박막계 태양 전지는 유리나 플라스틱 재질의 투명 기판에 p 막, i 막, n 막을 증착하여 제조되고, 결정계 태양 전지는 실리콘 기판상에 반사 방지막을 증착하여 제조되며, 이러한 막들은 플라즈마를 이용한 화학 기상 증착(PECVD) 공정에 의해 기판상에 증착될 수 있다. Thin film solar cells are fabricated by depositing p, i, and n films on a glass or plastic transparent substrate. Crystalline solar cells are fabricated by depositing an antireflection film on a silicon substrate. These films are deposited by chemical vapor deposition RTI ID = 0.0 > (PECVD) < / RTI > process.
본 발명의 목적은 증착 박막의 균일도 및 cell 효율을 향상시킬 수 있는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치를 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus using a plasma capable of improving the uniformity of a deposited thin film and cell efficiency.
또한, 본 발명의 목적은 공정 진행중 증착 박막의 증착 속도를 조절할 수 있는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치를 제공하는데 있다. It is also an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus using plasma capable of controlling the deposition rate of the deposited thin film during the process.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited thereto, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치는 챔버; 상기 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 서셉터(suscepter); 상기 서셉터의 상부에 배치되며 상기 기판에 막 형성을 위한 공정가스를 공급하는 샤워헤드(showerhead); 상기 서셉터와 연결되며, 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 사이의 거리를 조절하기 위해 상기 서셉터를 승강시키는 구동부; 상기 공정가스가 여기되어 플라즈마가 발생하도록 상기 샤워헤드에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원; 및 상기 샤워헤드에 인가되는 고주파 전류가 공정 진행중에 증가 또는 감소되도록 상기 고주파 전원을 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus using plasma, comprising: a chamber; A suscepter disposed in the chamber and supporting the substrate; A showerhead disposed on the susceptor and supplying a process gas for forming a film to the substrate; A driving unit connected to the susceptor, for raising and lowering the susceptor to adjust a distance between the susceptor and the showerhead; A high frequency power source for applying a high frequency current to the showerhead so that the process gas is excited to generate plasma; And a control unit for controlling the high frequency power source so that the high frequency current applied to the showerhead is increased or decreased during the process.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부는 공정가스의 공급량이 공정 진행중에 연속적 또는 단계적으로 증가 또는 감소되도록 공정가스의 공급량을 제어한다.According to an embodiment of the present invention, the control unit controls the supply amount of the process gas so that the supply amount of the process gas is continuously increased or decreased in the process progress.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 사이의 거리를 공정 진행중에 연속적 또는 단계적으로 변경되도록 상기 구동부를 제어한다.According to the embodiment of the present invention, the controller controls the driving unit to change the distance between the susceptor and the showerhead continuously or stepwise during the process.
본 발명의 실시예에 따르면, 샤워헤드에 공급하는 전력의 선형적 변경 공급 및 샤워헤드와 서셉터의 간격 변경시 실시간으로 고주파 전원과 샤워헤드간의 임피던스 매칭을 위한 매칭유닛을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a matching unit for impedance matching between a high-frequency power source and a showerhead in real time when changing the interval between a showerhead and a susceptor, and supplying linearly changing power supplied to the showerhead.
본 발명의 실시예에 따르면, 매칭유닛은 하나 또는 하나 이상의 전력분배 및 하나 이상의 전극과 고주파 전원 간 임피던스 매칭 기능을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the matching unit comprises one or more power distribution and impedance matching function between at least one electrode and the high frequency power source.
본 발명에 의하면, 박막 증착 조건에 따라 고주파 전력 및 샤워헤드(상부전극)와 기판사이의 간격(process gap)을 선형적으로 조절하여 공정 진행중 저속 증착 또는 고속 증착을 할 수 있다.According to the present invention, the RF power and the process gap between the showerhead (upper electrode) and the substrate can be controlled linearly according to the thin film deposition conditions, thereby enabling low-speed deposition or high-speed deposition during the process.
또한, 본 발명에 의하면, 박막 증착 조건에 따라 공정가스의 공급량을 조절하여 공정 진행 중 저속 또는 고속 증착을 할 수 있다.According to the present invention, low-speed or high-speed deposition can be performed during the process by controlling the supply amount of the process gas according to the thin film deposition conditions.
또한, 본 발명에 의하면 레시피 조건에 따라 프로세스 중단 없이 막 특성을 임의 조절(a-Si, mc-Si) 및 두께에 따른 박막 특성을 변화시킬 수 있다. Further, according to the present invention, it is possible to arbitrarily adjust the film characteristics (a-Si, mc-Si) and the thin film characteristics according to the thickness without stopping the process according to recipe conditions.
또한, 본 발명에 의하면 서셉터의 높이를 공정진행중 조절하여 기판 상의 위치에 따른 박막 증착율을 부분적으로 조절하여 균일한 박막을 증착할 수 있다.In addition, according to the present invention, the height of the susceptor can be controlled during the process so that uniform deposition of the thin film can be achieved by partially adjusting the thin film deposition rate according to the position on the substrate.
이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적기판용 PECVD 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적기판용 PECVD 장치의 평면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대면적기판용 PECVD 장치의 측단면 구성도이다.
도 4a는 서셉터가 다운 위치된 상태의 공정 챔버 단면도이다.
도 4b는 서셉터가 업 위치된 상태의 공정 챔버 단면도이다.
도 5는 고주파전원과 승강장치를 제어하는 제어부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 공정 플로우챠트이다. The drawings described below are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.
1 is a perspective view of a PECVD apparatus for a large area substrate according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a PECVD apparatus for a large area substrate according to an embodiment of the present invention.
3 is a side cross-sectional view of a PECVD apparatus for a large area substrate according to an embodiment of the present invention.
4A is a cross-sectional view of the process chamber with the susceptor in a down position.
4B is a cross-sectional view of the process chamber with the susceptor in the up position.
5 is a diagram for explaining a control unit for controlling a high-frequency power source and a landing gear.
6 is a process flow chart of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 상술한 본 발명이 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 및 효과는 첨부된 도면과 관련된 실시 예들을 통해서 용이하게 이해될 것이다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 도시되었음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings. Each drawing has been partially or exaggerated for clarity. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the respective drawings, the same constituent elements are shown to have the same reference numerals as possible even if they are displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PECVD 장치의 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PECVD 장치의 평면 구성도 및 측단면 구성도이다.FIG. 1 is a perspective view of a PECVD apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are a plan view and a side sectional view of a PECVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, PECVD 장치(1)는 태양전지용 대면적기판(S)에 대한 PECVD 처리 공정을 수행하기 위한 것으로, 로드락 챔버(100), 반송 챔버(200), 그리고 복수의 공정 모듈(300)을 포함한다.1 to 3, the
로드락 챔버(100)는 PECVD 장치(1)의 전방에 배치된다. 로드락 챔버(100)는 4개의 챔버들이 적층 배치된 구조로 이루어지는데, 이중에 2개의 챔버는 공정처리전 대면적기판(S)이 대기하는 로딩 챔버(110a)이고 나머지 2개의 챔버는 공정처리된 대면적기판(S)이 대기하는 언로딩 챔버(110b)로 사용될 수 있다. The
로딩 챔버(110a)와 언로딩 챔버(110b) 각각은 제1출입포트(112)와 제2출입포트(114)를 갖으며 내부공간에는 대면적기판 한 장이 놓여지는 스테이지(120)가 제공된다. 로딩 챔버(110a)의 스테이지(120)에는 대면적기판을 예열하기 위한 예열 부재(130)가 설치되며, 언로딩 챔버(110b)의 스테이지(120)에는 공정 챔버에서 처리된 대면적기판(S)이 놓여지기 때문에 대면적기판의 온도를 낮추기 위한 쿨링부재(140)가 설치된다. Each of the
대면적기판은 대기압 반송 로봇(도시하지 않음)에 의해 로딩 챔버(110a)로 반입되거나 또는 언로딩 챔버(110b)로부터 반출된다. 로드락 챔버(100)를 구성하는 로딩챔버(110a)와 언로딩챔버(110b) 각각은 반송챔버(200)의 반송로봇(210)이 대면적기판을 로딩 또는 언로딩하는 시기에 반송챔버(200)와 동일한(근접한) 진공분위기를 형성하며, 대기압 반송로봇으로부터 미처리 대면적기판을 공급받거나 이미 처리된 대면적기판을 반출시키고자 할 때에는 대기압 상태로서 전환된다. 즉, 로드락 챔버(100)의 로딩/언로딩 챔버(110a,110b)는 반송챔버(200)의 기압상태가 변화되는 것을 방지시키기 위해 그 자체적으로 진공 상태와 대기압 상태를 교차하면서 압력을 유지하게 되며, 이러한 압력 변동을 최대한 신속하게 처리하기 위해 복수개의 로딩 챔버(110a)들과 언로딩 챔버(110b)들로 구획되어 있는 것이다. 물론, 로드락 챔버의 각 챔버들은 로딩용과 언로딩용으로 구분하지 않고 로딩/언로딩 겸용으로도 사용될 수 있다. The large-area substrate is carried into the
반송 챔버(200)는 로드락 챔버(100)와 공정 모듈(300)의 중앙에 위치된다. 반송 챔버(200)는 로드락 챔버(100)와 공정 모듈(300)의 각 공정 챔버(300a)들과 연결되며, 대면적기판을 반송하기 위한 반송로봇(210)을 갖는다. 반송 로봇(210)은 로딩 챔버(110a)의 스테이지(120)에 놓여진 대면적기판을 반출하여 공정 모듈(300)의 공정 챔버(300a)에 반입할 수 있는 1개 또는 2개의 암 구조를 갖는 로봇으로 구성될 수 있다. The
반송 챔버(200)에 구비되는 반송 로봇(210)은 본 실시예에서 보여주는 구조 이외에도 통상적인 태양전지 제조 공정 및 평판 디스플레이 패널 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 장의 대면적기판(S)을 하나의 암으로 핸들링 할 수 있는 더블 블레이드 구조의 암을 구비한 로봇이나, 하나 이상의 암을 구비한 로봇 또는 이들을 혼합적으로 채용한 로봇이 사용될 수 있다. In addition to the structure shown in the present embodiment, the
공정 모듈(300)들은 반송 챔버(200)를 중심으로 측면에 연결 배치된다. 본 실시예에서는 공정 모듈(300)이 반송 챔버(200)를 중심으로 90도 간격으로 3개가 배치되어 있는 것을 도시하고 있으나, 필요에 따라서는 4개에서 5개의 공정 모듈(300)이 배치될 수 있다. The
공정모듈(300)은 플라즈마를 이용하여 기판상에 박막을 증착하는 플라즈마 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 진행한다. 박막 증착 공정에 사용되는 기판은, 예를 들어 박막계 태양 전지(Solar Cell)의 제조에 사용되는 유리나 플라스틱 재질의 투명 기판, 또는 결정계 태양 전지(Solar Cell)의 제조에 사용되는 실리콘 기판 등일 수 있다. 공정 모듈(30)은 박막계 태양 전지의 투명 기판상에 p 막, i 막, n 막을 증착할 수 있으며, 또한 결정계 태양 전지의 실리콘 기판상에 반사 방지막을 증착할 수 있다. 이외에도, 공정 모듈(30)은 평판 디스플레이(Flat Panel Display) 장치의 제조에 사용되는 유리 기판상에 박막을 증착할 수도 있다.The
대면적기판에 대한 플라즈마 처리 공정을 독립적으로 수행하기 위한 공정 챔버(300a)들이 적층되어 있는 구조로써, 각각의 공정 챔버(300a)는 진공 챔버이며, 본 실시예에서는 공정 모듈(300)이 4개의 공정 챔버(300a)들이 적층 배치된 구조로 이루어져 있으나, 높이가 허용되는 경우 4개 이상의 공정 챔버들을 적층 배치할 수 있다. Each of the
최하단에 위치하는 공정 챔버(300a) 아래에는 승강구동부(410)를 갖는 승강장치(400)가 설치되어 있으며, 이 승강장치(400)는 4개의 공정 챔버(300a) 각각에 설치된 서셉터(310)를 동시에 승강시킨다. 승강장치(400)의 승강 구동력은 승강 샤프트(360)들을 통해 각각의 공정 챔버(300a)들의 서셉터에 전달될 수 있다. 이러한 구조를 갖는 공정모듈(300)은 설비 높이를 최대한 낮출 수 있어 보다 많은 공정 챔버(300a)들을 적층 배치할 수 있다. Below the
이처럼, 본 발명의 PECVD 장치(1)는 동일한 면적에 다수(12개 이상)의 공정 챔버(300a)들이 배치 가능함으로써 공정 및 생산 유연성을 높일 수 있으며 장치당 생산성을 극대화할 수 있다. 특히, 본 발명은 증착두께가 ~20,000Angstrom(2um)정도로 두꺼워서 증착시간이 다른 박막에 비해 오래 걸리는 미세결정 실리콘 박막을 증착하는 탠덤(tandem) 구조의 태양전지 제조 공정에 매우 적합하다. As described above, the
도 4a는 서셉터가 다운 위치된 상태의 공정 챔버 단면도이고, 도 4b는 서셉터가 업 위치된 상태의 공정 챔버 단면도이다. 그리고 도 5는 고주파전원과 승강장치를 제어하는 제어부를 설명하기 위한 구성도이다. 4A is a cross-sectional view of the process chamber with the susceptor in the down position, and Fig. 4B is a cross-sectional view of the process chamber with the susceptor in the up position. And Fig. 5 is a diagram for explaining a control unit for controlling the high-frequency power source and the landing gear.
도 4a 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(300a)는 외부와 차단되고, 서셉터(310)와 샤워헤드(320) 사이에 있는 플라즈마 형성영역(반응공간)을 제공한다. 4A to 5, the
공정 챔버(300a)의 측벽에는 반송 챔버(200)와 반응공간과의 연통 여부를 결정하는 슬롯밸브(380)가 설치되어 있어서, 반송 챔버(200)로부터 서셉터(310) 상으로 대면적기판(S)이 반입될 때(또는 대면적 기판이 반출될 때) 슬롯밸브(380)가 개방된다. A side wall of the
공정 챔버(310)에는 리프트핀(390)들이 설치되는데, 이 리프트핀(390)들은 기판이 반입되거나 반출될 때 대면적기판(S)을 지지하게 되며, 기판 지지는 서셉터(310)가 아래로 하강한 상태에서 이루어진다. 즉, 대면적기판이 반송 로봇(210)에 의해 반입될 때 서셉터(310)가 하강한 상태에서 리프트핀(390)들 상에 기판이 지지되며, 서셉터(310)가 승강하게 되면서 기판이 서셉터(310) 상부에 놓여지게 되고, 리프트핀(390)들은 서셉터(310)에 형성된 핀홀에 삽입되는 구조로 이루어진다. The
서셉터(310)의 상부 공간에는 플라즈마를 형성시키기 위해 고주파 전류를 인가하는 플라즈마 소스인 고주파 전원(500)(도 5에 표시됨)에 연결되는 전극형 샤워헤드(320)가 설치되어 있다. 고주파 전원(500)과 샤워헤드(320) 사이에는 매칭 유닛(510)이 제공된다. 샤워헤드(320)에는 작은 직경의 분사공들(미도시됨)이 형성되어 있으며, 플라즈마에 의한 아크 발생을 방지하기 위하여 표면이 양극화 처리되어 있다. 또한, 샤워헤드(320)에는 공정가스를 공급하는 가스 공급 유닛(도 5에 표시됨)(600)이 연결된다. 가스 공급 유닛(600)은 제어부(700)에 의해 제어되며, 제어부(700)에 의해 공정가스의 공급량을 단계적으로 또는 연속적으로 변경될 수 있다. In the upper space of the
샤워헤드(320)는 가스 공급 유닛(600)을 통해 공정 챔버(300)에서 수행되는 처리 공정의 종류에 따라 기판에 박막 증착을 위한 플라즈마 형성용 혼합가스를 공급받는다. 가스 공급 유닛(600)으로부터 공급되는 플라즈마 형성용 혼합가스는 샤워헤드(320)에서 플라즈마화 되어 대면적기판(S) 상에 소정의 박막 증착을 행한 후 기체 배기관(370)을 통해 배기된다. The
서셉터(310)는 공정 챔버(300a) 내에서 상하 이동이 가능하게 설치되며, 전기적으로 접지된다. 대면적기판(S)은 서셉터(310) 상에 안착된다. 서셉터(310)의 내부에는 대면적기판(S)을 가열시키기 위한 히터(미도시됨)가 장착되어 있다. 서셉터(310)는 저면이 서셉터 지지대(350)들에 의해 지지된다. 서셉터 지지대(350)는 서셉터(310)보다 길이가 넓으며, 양단에는 승강 샤프트(360)가 수직방향으로 설치된다. The
승강 샤프트(360)는 상단이 샤워헤드(320)를 관통해서 상부에 위치하는 공정챔버(300a)의 또 다른 승강 샤프트(360)와 연결된다. 즉, 승강 샤프트(360)는 승강장치(400)의 승강 구동력을 상호 전달하는 역할을 한다. 가장 최하단에 위치하는 승강 샤프트(360)는 승강장치(400)와 연결된다. 승강장치(400)의 승강 구동력은 승강 샤프트(360)들을 통해 각각의 공정 챔버(300a)들에 전달되면서 공정 챔버(300a) 각각에 설치된 서셉터(310)를 동시에 승강시킨다. The lifting
도 5를 참조하면, 제어부(700)는 공정 진행중에 서셉터(310)와 샤워헤드(320) 사이의 거리를 연속적 또는 단계적으로 변경하도록 승강장치(400)를 제어하거나, 샤워헤드(320)에 인가되는 고주파 전력을 파워공급의 끊김없이 연속적으로 변경(단계적으로 증가 또는 감소)하도록 고주파 전원(500)을 제어할 수 있다. 5, the
또한, 제어부(700)는 가스 공급 유닛(600)을 제어하여 가스 공급 유닛(600)에서 샤워헤드(320)로 공급되는 공정가스의 공급량을 단계적 또는 연속적으로 증가 또는 감소시켜서 공정 진행 중 저속 또는 고속 증착이 가능하도록 하였다.The
도 6은 본 발명에서의 공정 플로우챠트를 보여준다.6 shows a process flow chart in the present invention.
도 6에서와 같이, 공정 시작(S10)으로 공정 세팅(S12)이 완료되면, 샤워헤드에 공급될 고주파 전력(이하 공급파워라고 함) 및 샤워헤드(320)와 서셉터(310) 간의 간격(이하 전극 간격이라고 함) 세팅이 최초로 이루어지고(S14), 공급파워가 매칭 과정을 통해 공급된다(S16,S18). 이 단계에서 박막 증착이 이루어지는데, 만약 공급파워와 전극 간격, 공정가스 공급량의 변경이 요구되는 경우(S20)에는 공급파워, 전극 간격, 공정가스 공급량을 재세팅(S22)한 후 매칭 전단계로 연결된다. 6, when the process setting S12 is completed at the start of the process (S10), the high frequency power (hereinafter referred to as a supply power) to be supplied to the showerhead and the interval between the
이처럼, 본 발명은 공정 진행 중에 파워공급을 중단하지 않은 상태에서 공급파워, 전극 간격 및 공정가스 공급량을 조절하기 때문에 막증착이 끊기지 않고 연속적으로 이루어져 조건이 다른 막특성을 향상시킬 수 있다. As described above, since the supply power, the electrode interval, and the process gas supply amount are adjusted without interruption of the power supply during the process, the film deposition can be continuously performed without interruption, thereby improving the film characteristics with different conditions.
예를 들어, 전극 간격이 좁혀지면 기판의 중심부분에 막증착이 잘되고 그 반대로 전극 간격이 넓어지면 기판 가장자리 부분에서의 막증착이 잘된다. 이러한 점을 이용해서 공정 진행중에 막 증착률이 상대적으로 낮은 영역을 집중적으로 증착시킬 수 있다. 또한, 공급 파워를 낮추면 증착막의 단단함 정도가 향상됨에 반해 증착속도가 떨어지고, 공급 파워를 높이면 증착막의 단단함 정도가 떨어짐에 반해 증착속도가 향상되는데, 이러한 점을 이용한다면 막증착 초기에는 낮은 파워에서 진행하다가 서서히 공급파워를 높이면서 공정을 진행할 수 있고, 그 반대의 경우도 가능할 것이다. 또한, 공급파워와 전극간격 그리고 공정가스의 공급량 조정은 서로 독립적으로 또는 상호 연계해서 진행될 수 있다. For example, if the electrode interval is narrowed, the film deposition is good at the center portion of the substrate, and conversely, if the electrode interval is widened, the film deposition at the edge portion of the substrate is good. By using this point, it is possible to intensively deposit a region where the film deposition rate is relatively low during the process. When the supply power is lowered, the deposition rate is lowered while the hardness of the deposition layer is improved. When the supply power is increased, the deposition rate is improved while the hardness of the deposition layer is lowered. The process can be progressed while gradually increasing the supply power, and vice versa. Further, the supply power, the electrode spacing, and the supply amount adjustment of the process gas can be performed independently of each other or in conjunction with each other.
이처럼, 본 발명은 박막 증착 조건에 따라 공급파워 및 전극 간격 그리고 공정가스 공급량을 선형적으로 조절하여 공정 진행 중 저속 또는 고속 증착이 가능하다. 또한, 레시피 조건에 따라 공정 중단 없이 막특성을 임의 조절(a-Si, mc-Si) 및 두께에 따른 박막 특성을 변화시킬 수 있다. As described above, according to the thin film deposition conditions, the supply power, the electrode spacing, and the process gas supply amount are linearly controlled to enable low-speed or high-speed deposition during the process. In addition, it is possible to arbitrarily adjust the film characteristics (a-Si, mc-Si) and the thin film characteristics depending on the thickness without stopping the process according to the recipe conditions.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 로드락 챔버
200 : 반송 챔버
300 : 공정 모듈
300a : 공정 챔버
310 : 서셉터
320 : 샤워헤드Description of the Related Art
100: load lock chamber
200: conveying chamber
300: Process module
300a: process chamber
310: susceptor
320: Shower head
Claims (5)
챔버;
상기 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 서셉터(suscepter);
상기 서셉터의 상부에 배치되며 상기 기판에 막 형성을 위한 공정가스를 공급하는 샤워헤드(showerhead);
상기 서셉터와 연결되며, 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 사이의 거리를 조절하기 위해 상기 서셉터를 승강시키는 구동부;
상기 공정가스가 여기되어 플라즈마가 발생하도록 상기 샤워헤드에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원; 및
상기 샤워헤드에 인가되는 고주파 전류가 공정 진행중에 증가 또는 감소되도록 상기 고주파 전원을 제어하는 제어부를 포함하되;
상기 제어부는 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 사이의 거리를 공정 진행중에 연속적 또는 단계적으로 변경되도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치.A substrate processing apparatus using plasma, comprising:
chamber;
A suscepter disposed in the chamber and supporting the substrate;
A showerhead disposed on the susceptor and supplying a process gas for forming a film to the substrate;
A driving unit connected to the susceptor, for raising and lowering the susceptor to adjust a distance between the susceptor and the showerhead;
A high frequency power source for applying a high frequency current to the showerhead so that the process gas is excited to generate plasma; And
And a control unit for controlling the high frequency power source so that the high frequency current applied to the showerhead is increased or decreased during the process.
Wherein the control unit controls the driving unit to change the distance between the susceptor and the showerhead continuously or stepwise during the process.
상기 제어부는 공정가스의 공급량이 공정 진행중에 연속적 또는 단계적으로 증가 또는 감소되도록 공정가스의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치. The method according to claim 1,
Wherein the control unit controls the supply amount of the process gas so that the supply amount of the process gas is continuously or stepwise increased or decreased during the process.
챔버;
상기 챔버 내에 배치되며 기판을 지지하는 서셉터(suscepter);
상기 서셉터의 상부에 배치되며 상기 기판에 막 형성을 위한 공정가스를 공급하는 샤워헤드(showerhead);
상기 서셉터와 연결되며, 상기 서셉터와 상기 샤워헤드 사이의 거리를 조절하기 위해 상기 서셉터를 승강시키는 구동부;
상기 공정가스가 여기되어 플라즈마가 발생하도록 상기 샤워헤드에 고주파 전류를 인가하는 고주파 전원;
상기 샤워헤드에 인가되는 고주파 전류가 공정 진행중에 증가 또는 감소되도록 상기 고주파 전원을 제어하는 제어부; 및
상기 샤워헤드에 공급하는 전력의 선형적 변경 공급 및 상기 샤워헤드와 상기 서셉터의 간격 변경시 실시간으로 고주파 전원과 샤워헤드간의 임피던스 매칭을 위한 매칭 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치.A substrate processing apparatus using plasma, comprising:
chamber;
A suscepter disposed in the chamber and supporting the substrate;
A showerhead disposed on the susceptor and supplying a process gas for forming a film to the substrate;
A driving unit connected to the susceptor, for raising and lowering the susceptor to adjust a distance between the susceptor and the showerhead;
A high frequency power source for applying a high frequency current to the showerhead so that the process gas is excited to generate plasma;
A control unit for controlling the high frequency power source so that a high frequency current applied to the showerhead is increased or decreased during a process; And
And a matching unit for impedance matching between the high frequency power source and the showerhead in real time when the distance between the showerhead and the susceptor is changed in accordance with a linear change supply of electric power to be supplied to the showerhead. Device.
상기 매칭 유닛은 하나 또는 하나 이상의 전력분배 및 하나 이상의 전극과 고주파 전원간 임피던스 매칭 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the matching unit comprises one or more power distribution and impedance matching function between at least one electrode and a high frequency power source.
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