KR101552726B1 - 플라즈마 화학 기상 증착 장치 - Google Patents

플라즈마 화학 기상 증착 장치 Download PDF

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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
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    • C23C16/509—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using internal electrodes
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Abstract

본 발명은 플라즈마 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로서, 이 플라즈마 화학 기상 증착 장치는 정해진 크기의 전원을 공급받는 제1 전극부, 그리고 상기 제1 전극부와 마주보게 배치되어 있고 접지되어 있는 제2 전극부를 포함하고, 상기 제1 전극부는 절연 기판과 상기 절연 기판에 서로 이격되게 배치되고, 상기 전원을 공급받는 복수의 전극을 구비하며, 외부로부터 가스를 공급받아 확산시킨다. 이로 인해, 제1 전극부의 복수의 전극이 절연 기판 위에 형성되어 있으므로, 전극 사이가 절연 물질로 채워져 제1 전극부의 평탄도가 향상되고, 이로 인해, 위치에 따른 기판과 제1 전극간의 거리 차이가 크게 감소하여, 프라즈마 화학 증착 장치의 성능이 향상된다.
PECVD, 플라즈마화학기상증착, VHF, CVD

Description

플라즈마 화학 기상 증착 장치 {PLASMA ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.
플라즈마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 장치는 태양 전지, 박막 트랜지스터 등에 이용되는 비정질 실리콘, 미세 결정 실리콘, 다결정 박막 실리콘, 질화 실리콘 등의 반도체막을 형성하거나 형성된 막의 일부를 식각하기 위해 사용된다.
이러한 PECVD 장치는 약 13.56MHz의 무선 주파수(radio frequency, RF)를 이용하지만, 성막 속도나 식각 속도와 같은 반응 속도와 막의 특성 등을 향상시키기 위해 약 27MHz 이상의 초고주파수(very radio frequency, VRF)를 이용하기도 한다.
무선 주파수나 초고주파를 이용하는 PECVD 장치를 이용하여 원하는 기판에 막을 형성하거나 형성된 막을 식각할 때, 플라즈마 형성을 위한 방전 전극과 기판 간의 거리를 가능하면 좁게, 예를 들어 약 10mm 이하로 하여 반응 속도를 향상시켰다.
하지만, 방전 전극과 기판 간의 거리가 좁아질수록 반응 속도는 향상되지만, 방전 전극으로부터 배출되는 공정 가스의 불균일한 확산 정도 등에 의해 형성되는 막의 형성 정도나 식각 정도가 위치에 따라 달라지는 문제가 발생한다. 이로 인해, 기판과 방전 전극간의 거리가 가까울수록 반응 속도는 향상되지만 막 특성은 감소하여 PECVD 장치의 동작 성능이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 PECVD 장치의 성능을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치는 정해진 크기의 전원을 공급받는 제1 전극부, 그리고 상기 제1 전극부와 마주보게 배치되어 있고 접지되어 있는 제2 전극부를 포함하고, 상기 제1 전극부는 절연 기판과 상기 절연 기판에 서로 이격되게 배치되고, 상기 전원을 공급받는 복수의 전극을 구비하며, 외부로부터 가스를 공급받아 확산시킨다.
상기 제1 전극부는 상기 절연 기판과 조립되어 상기 가스가 유입되는 공간부를 형성하는 제1 패널을 더 포함할 수 있다.
상기 절연 기판은 한 면이 개방되어 있는 장방형 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 패널은 평판 형상을 갖고 상기 절연 기판의 개방된 면과 조립되어상기 공간부를 형성하는 것이 좋다.
상기 제1 패널은 상기 공간부에 연결되어 있는 주입구를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극부는 상기 공간부에 연결되는 복수의 홀을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 홀은 상기 절연 기판과 상기 전극에 형성되거나 상기 절연 기판에 형성될 수 있다.
상기 복수의 전극은 전기적으로 서로 연결되어 있는 복수의 제1 전극과 전기적으로 서로 연결되어 있고 상기 복수의 제1 전극과 분리되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 전원은 상기 제1 전극에 인가되는 제1 전원과 상기 제1 전극에 인가되는 제2 전원을 포함하는 것이 좋다.
상기 제1 전원과 상기 제2 전원은 0˚ 내지 180˚의 위상차를 가질 수 있다.
상기 제1 전극부는, 도전 물질로 이루어져 있고, 상기 복수의 제1 전극의 일측과 연결되어 상기 복수의 제1 전극을 전기적으로 연결하는 제2 패널, 그리고 도전 물질로 이루어져 있고, 상기 복수의 제2 전극의 일측과 연결되어 상기 복수의 제2 전극을 전기적으로 연결하는 제3 패널을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 번갈아 형성되는 것이 좋다.
본 발명의 다른 특징에 따른 가스 확산 장치는 접지되어 있는 전극부와 대향하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 가스 확산 장치로서, 절연 기판과 상기 절연 기판에 서로 이격되게 배치되고 정해진 크기의 전원을 공급받는 복수의 전극을 포함하고, 외부로부터 가스를 공급받아 확산시킨다.
상기 특징에 따른 가스 확산 장치는 상기 절연 기판과 조립되어 상기 가스가 유입되는 공간부를 형성하는 제1 패널을 더 포함할 수 있다.
상기 절연 기판은 한 면이 개방되어 있는 장방형 형상을 갖는 것이 좋다.
상기 특징에 따른 가스 확산 장치는 상기 공간부에 연결되는 복수의 홀을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 복수의 홀은 상기 절연 기판과 상기 전극에 형성되거나 상기 절연 기판에 형성될 수 있다.
상기 복수의 전극은 전기적으로 서로 연결되어 있는 복수의 제1 전극과 전기적으로 서로 연결되어 있고 상기 복수의 제1 전극과 분리되어 있는 제2 전극을 포함하고, 상기 전원은 상기 제1 전극에 인가되는 제1 전원과 상기 제1 전극에 인가되는 제2 전원을 포함할 수 있고, 상기 제1 전원과 상기 제2 전원은 일정 시간마다 위상차가 변하는 것이 좋다.
제1 전극부의 복수의 전극이 절연 기판 위에 형성되어 있으므로, 전극 사이가 절연 물질로 채워져 제1 전극부의 평탄도가 향상된다. 이로 인해, 위치에 따른 기판과 제1 전극간의 거리 차이가 크게 감소하여, 프라즈마 화학 증착 장치의 성능이 향상된다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설 명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 실시예에 따른 PECVD 장 치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 PECVD 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2은 본 발명의 한 실시예에 따른 PECVD 장치의 방전 전극부의 개략적인 사시도이고, 도 3은 도 2의 방전 전극부를 III-III 선을 따라 절단한 도면의 단면도이고, 도 4는 도 2의 방전 전극부를 IV-IV 선을 따라 절단한 도면의 단면도이다. 또한 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 PECVD 장치의 제작 순서도이고, 도 6은 도 2의 방전 전극부에 대한 다른 예를 III-III 선을 따라 절단한 도면의 단면도이다.
도 1에 도시한 것처럼, 본 발명의 한 실시예에 따른 PECVD 장치(1)는 공정실(10)에 서로 대향되게 배치되어 있는 방전 전극부(110)와 접지 전극부(120)를 구비한다.
방전 전극부(110)는 내부에 일정한 공간부(190)가 형성되어 있는 장방형 형상을 갖고 있다. 방전 전극부(110)는 플라즈마 형성을 위한 전력을 외부의 전원 공급 장치(PS)로부터 공급받는다.
다음, 도 2 내지 도 4를 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 PECVD 장치의 방전 전극부(110)의 구조를 좀더 상세히 설명한다.
도 2에 도시한 것처럼, 방전 전극부(110)는 사각형 형상이고 평판 형상인 후면 패널(160), 한 측면이 개방되어 있는 장방형 형상의 전면 패널(170), 그리고 도전 물질로 이루어져 있는 상부 패널(181) 및 하부 패널(182)을 구비한다.
후면 패널(160)은 절연 물질로 이루어져 있다.
전면 패널(170)은 절연 기판(171), 절연 기판(171) 위에 도전 물질로 형성되어 있고 전기적으로 서로 연결되어 있는 복수의 제1 전극(11a), 절연 기판(171) 위에 도전 물질로 형성되어 있고 전기적으로 서로 연결되어 있는 복수의 제2 전극(11b)을 구비한다. 전면 패널(170)은 복수의 홀(112)를 더 구비하고 있다.
복수의 제1 전극(11a)과 복수의 제2 전극(11b)은 길이 방향으로 연장되어 있으며, 서로 이격되게 번갈아 형성되어 있다. 이로 인해, 인접한 제1 전극(11a)과 제2 전극(11b) 사이에는 절연 기판(171) 부분이 노출되어 있다. 도 2에서, 제1 및 제2 전극(11a, 11b)은 직사각형 형상을 갖고 있지만 이에 한정되지 않고 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한 도 2에서 제1 전극(11a)은 절연 기판(171)에 형성된 전극 중에서 홀수 번째 전극이고 제2 전극(11b)은 절연 기판(171)에 형성된 전극 중에서 짝수 번째 전극이지만, 이와는 달리 반대일 수도 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 전면 패널(170)은 평탄한 절연 기판(171) 위에 일정 간격으로 이격된 제1 및 제2 전극(11a, 11b)이 형성되어 있으므로, 제1 및 제2 전극(11a, 11b) 사이가 절연 물질로 매립되는 형상을 갖게 되어, 전면 패널(170)의 평탄도가 크게 향상된다.
상부 패널(181)에는 제1 전원 입력단(183)이 형성되어 있고, 하부 패널(182)에는 제2 전원 입력단(184)이 형성되어 있다. 이로 인해, 제1 전극(11a)은 제1 전원단(183)을 통해 제1 전원을 인가받고, 제2 전극(11b)은 제2 전원단(184)을 통해 제2 전원을 인가받는다.
제1 및 제2 전극(11a, 11b)을 구비하는 절연 기판(171) 전면에 복수의 홀(112)이 형성되어 있고, 이 홀(112)은 절연 기판(171) 또는 제1 및 제2 전극(11a, 11b) 및 그 하부의 절연 기판(171)을 관통하여 후면 패널(160)과 전면 패널(170)의 조립에 의해 형성된 공간부(190)와 연결되어 있다. 공간부(190)는 개방되어 있는 전면 패널(170)의 일측면에 후면 패널(160)을 조립함에 따라 방전 전극부(110) 내부에 형성된 공간이다.
홀(112)이 형성되어 있지 않은 전면 패널(170)의 부분, 즉 제1 및 제2 전극(11a, 11b)과 노출된 절연 기판(171) 부분은 세라믹(ceramic) 물질을 이용한 세라믹 코팅(ceramic coatig)과 같이 절연 물질 등으로 코팅되어 있다. 이때 절연 물질의 코팅 두께는 제1 및 제2 전극(11a, 11b)의 플라즈마 생성 동작에 영향을 미치지 않을 정도의 두께면 상관없다. 이로 인해, 공정실(10) 내부에 형성된 플라즈마로 인해, 제1 및 제 전극부(11a, 11b)가 손상되는 것이 방지되며, 또한 플라즈마로 인해, 각 전극부(11a, 11b)의 표면에 부착된 물질이 기판(140)쪽으로 떨어져 기판(140)이 오염되는 것이 방지된다.
본 실시예에서, 도 2 내지 도 4에 도시한 것처럼, 공간부(190)와 연결된 주입구(130)를 후면 패널(160)에 형성함으로써, 공간부(190)로의 공정 가스 주입을 실시한다. 본 실시예에서, 후면 패널(160)에 연결된 주입구(130)의 개수는 한 개이지만, 이에 한정되지 않고 복수 개일 수 있다.
이와 같이, 복수의 제1 및 제2 전극(11a, 11b)과 복수의 홀(112)을 구비하고 있는 전면 패널(170)과 후면 패널(160)을 조립하여 방전 전극부(110)를 제조하는 방법에 대하여 도 5를 참고로 하여 설명한다.
절연 물질로 이루어진 절연 기판(171) 위에 제1 및 제2 전극(11a, 11b)을 형성하기 위해, 절연 기판(171) 위에 알루미늄과 같은 도전 물질이 포함된 페이스트를 스크린 인쇄법을 이용하여 원하는 부분에 제1 및 제2 전극 패턴을 인쇄한 후 열처리하여 제1 및 제2 전극(11a, 11b)을 완성한다(S11). 하지만, 이와는 달리, 화학 기상 증착법(CVD)이나 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 절연 기판 (171)의 전면에 도전 물질로 이루어진 도전막을 형성한 후, 식각법 등을 이용하여 원하는 형상으로 패터닝하여 제1 및 제2 전극(11a, 11b)을 형성할 수 있다. 이때, 절연 기판(171) 위에 제1 및 제2 전극(11a, 11b)이 도포된 형상이지만, 형성되는 제1 및 제2 전극(11a, 11b)의 두께는 약 수백 ㎛ 내지 수 mm 정도로 매우 얇기 때문에, 절연 기판(170)의 평탄도를 크게 감소시키지 않으므로, 거의 평탄한 전면 패널(170)의 평탄도를 크게 감소시키지 않는다.
도 6에 도시한 것처럼, 대안적인 예로서, 절연 기판(171)에 제1 및 제2 전극(11a, 11b)을 형성할 때, 제1 및 제2 전극(11a, 11b)이 형성되는 위치에 제1 및 제2 전극(11a, 11b)의 형상에 대응하는 복수의 홈을 형성한 후, 각 홈에 별도로 제작된 제1 및 제2 전극을 삽입하여 절연 기판(171)에 제1 및 제2 전극(11a, 11b)을 형성할 수도 있다.
그런 다음, 스핀 코팅법 등을 이용하여 제1 및 제2 전극(11a, 11b)이 형성된 절연 기판(171)의 전면을 Al2O3, ZiO2, SiO2 등을 이용하여 절연 물질로 코팅한 후(S12), 드릴(drill) 등을 이용하여 정해진 크기의 홀(112)을 형성하여(S13) 전면 패널(170)을 완성한다. 이때, 형성되는 홀(112)의 크기는 전극부(11a, 11b)의 단선이나 동작에 영향을 미치지 않은 정도의 크기를 갖는다.
하지만, 이와는 달리, 대안적인 예에서, 절연 기판(170)의 전면을 절연 물질로 코팅한 후, 복수의 홀(112)을 형성한 후, 원하는 부분에 제1 및 제2 전극(11a, 11b)을 형성할 수 있다. 이 경우, 이미 홀(112)이 형성된 전면 패널(170) 위에 제1 및 제2 전극(11a, 11b)이 형성되므로, 제1 및 제2 전극(11a, 11b)에는 홀(112)이 형성되지 않아, 제1 및 제2 전극(11a, 11b)의 동작 성능이 향상된다.
다음, 이러한 전면 패널(170)을 이미 제작되어 있는 후면 패널(160)과 조립하고(S14), 또한 이미 제작되어 있는 상부 패널(181) 및 하부 패널(182)을 조립하여 제1 및 제2 전극(11a, 11b)을 상부 패널(181) 및 하부 패널(182)에 각각 전기적으로 연결시켜(S15), 방전 전극부(110)를 완성하게 된다.
다시 도 1을 참고로 하면, 접지 전극부(120)는 도전 물질로 이루어져 접지되어 있다. 또한 접지 전극부(120)는 내부에 히터를 구비하고 있다. 따라서 금속등과 같은 도전 물질로 이루어진 케이스에 히터를 내장한 후 접지되어 있다. 접지 전극부(120)의 접지로 인해, 대향하는 방전 전극부(110)의 전위 상태에 따라 접지 전극부(121)의 전위가 변하지 않고 안정적으로 고정되어, 공정실 벽면과 접지 전극부(120) 사이와 같은 불필요한 곳에 발생될 수 있는 플라즈마의 생성을 방지한다. 하지만 대안적으로, 접지 전극부(120)를 플로팅될 수 있다.
이러한 접지 전극부(120) 위에 원하는 두께의 막을 형성하거나 형성된 막의 일부를 식각하기 위한 기판(140)이 놓여진다.
공정실(10)은 방전 전극부(110)의 내부에 공정 가스를 주입하기 위한 주입구(130)와 공정실(10)의 공기를 외부로 배출하여 공정실(10)의 압력을 정해진 상태로 유지하는 배출구(150)를 구비한다.
다음, 도 7을 참고로 하여 PECVD 장치의 구동부에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 PECVD 장치의 구동부에 대한 블록도이다.
도 7에 도시한 것처럼, 본 발명의 한 실시예에 따른 PECVD 장치의 구동부는 위상 시프터(phase shifter)(210), 위상 시프트(210)에 연결된 제1 전원 공급부(power supply unit)(221), 제1 전원 공급부(221)에 연결된 제1 정합(impedance matching)부(222), 위상 시프트(210)에 연결된 제2 전원 공급부(231), 그리고 제2 전원 공급부(231)에 연결된 제2 정합부(232)를 구비한다.
위상 시프터(210)는 제1 전원 공급부(221)와 제2 전원 공급부(231)에서 각각 출력되는 전원의 위상치가 0˚ 내지 180˚가 되도록 제1 전원 공급부(221)와 제2 전원 공급부(231)의 동작을 제어한다.
제1 및 제2 전원 공급부(221, 231)는 도 1에 도시한 전원 공급 장치(PS)를 이루며, 위상 시프터(210)의 동작에 의해 정해진 위상차를 갖는 동일한 크기의 제1 전원과 제2 전원을 각각 생성한다.
제1 및 제2 정합부(222, 232)는 복수의 제1 전극(11a)과 복수의 제2 전극(11b)의 일단에 각각 연결되어 있다. 이러한 제1 및 제2 정합부(222, 232)는 각각 입력단과 출력단간의 임피던스(impedance) 차이를 조정하여 제1 및 제2 전원 공 급부(221, 231)로부터 인가되는 전원이 효율적으로 방전 전극부(110)로 인가되어 방전 전극부(110)로 안정적인 전력 공급이 이루어질 수 있도록 한다.
도 7에서, 제1 및 제2 정합부(222, 232)와 각각 연결되어 있지 않은 제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)의 타단은 플로팅(floating)되어 있지만 이와는 달리 접지되어 있을 수 있다. 제1 및 제2 전극(11a, 11b)이 접지되면, 각 전지부(11a, 11b)에 전류가 흐르게 되므로 각 전지부(11a, 11b) 주위에 자기장이 형성되어 유도 결합된 플라즈마(inductive coupled plasma)가 형성된다. 이로 인해 생성되는 플라즈마 밀도가 향상된다.
본 실시예에 따른 PECVD 장치의 구동부는 제1 및 제2 전극(11a, 11b)과 제1 및 제2 정합부(222, 232) 사이에 각각 형성된 전력 분배부를 더 포함할 수 있다. 이 경우 전력 분배부는 제1 또는 제2 전원 공급부(221, 231)와 각 연결된 제1 및 제2 전극(11a, 11b) 간의 거리 차이를 동일하게 보상하여 제1 또는 제2 전원 공급부(221, 231)와 각 연결된 전극부(11a, 11b) 간의 전력 공급 거리가 동일하도록 한다.
이러한 구조를 갖는 PECVD 장치의 동작은 다음과 같다.
제1 및 제2 전원 공급부(221, 231)는 제1 전원과 제2 전원을 각각 출력하고, 제1 및 제2 전원은 제1 및 제2 정합부(222, 232)에 각각 입력되어 임피던스 정합이 이루어진 후, 각 연결된 제1 전극(11a)과 제2 전극(11b)에 인가되어 해당 크기의 전력을 공급한다. 이때 제1 및 제2 전원의 주파수는 무선 주파수 내지 초고주파일 수 있다.
이와 같이, 서로 인접한 제1 및 제2 전극(11a, 11b)에 정해진 크기의 위상차를 갖는 전원이 인가되어 해당 크기의 전력이 인접한 제1 및 제2 전극(11a, 11b)에 공급됨에 따라, 제1 및 제2 전극(11a, 11b) 사이 및 전극(11a, 11b)과 기판(140) 사이에 플라즈마가 생성된다.
본 실시예에서, 제1 및 제2 전극(11a, 11b)에 인가되는 전력 크기는 서로 동일하지만 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(11a, 11b)에 인가되는 전력의 크기는 약 3 내지 10kW의 범위를 가질 수 있다. 이때, 제1 및 제2 전원 공급부(221, 231)에서 출력되는 제1 및 제2 전원의 크기는 생성하고자 하는 플라즈마 밀도에 따라 달라질 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 제1 및 제2 전원 공급부(221, 231)에서 출력되는 제1 및 제2 전원의 위상차는 약 0˚ 내지 180˚를 갖는다. 예를 들어, 플라즈마 형성 위치에 따라 제1 및 제2 전원 공급부(221, 231)에서 출력되는 제1 및 제2 전원의 위상차가 달라진다. 한 예로서, 제1 및 제2 전원 공급부(221, 231)에서 출력되는 제1 및 제2 전원의 위상 차가 0˚일 때, 플라즈마는 가운데 부분에 형성된다. 이때, 플라즈마는 전극봉(111)에 대해 수직 방향으로 형성된다. 이런 상태에서, 제1 및 제2 전원의 위상차 크기에 따라 플라즈마 형성 위치가 이동한다.
플라즈마의 형성 위치가 어느 한 부분에 고정되어 있을 경우, 플라즈마가 형성된 부분에서 공정 가스의 분해 동작은 더욱 활발해져, 플라즈마가 형성된 부분과 그렇지 않은 부분에서의 반응 속도가 다르게 된다. 이로 인해, 기판(140) 위에 형성되는 막의 두께나 식각 정도가 서로 달라지게 된다. 하지만, 본 실시예에서 제1 및 제2 전원간의 위상차를 정해진 시간 주기로 변경하여 프라즈마 형성 위치를 주기적으로 변경하므로, 위치에 무관하게 균일하게 플라즈마가 형성된다.
따라서, 진공 상태와 같은 일정 압력의 공정실(10)에 막을 적층하거나 식각하기 위한 공정 가스가 주입되면, 플라즈마와 열에 의해 공정 가스가 분해되어 기판(140) 위에 막이 형성되거나 원하는 부분이 제거된다. 이때, 기판(140)은 반도체, 유리, 금속과 같은 기판이나 또는 플라스틱과 같은 플렉서블(flexible) 기판일 수 있다.
이미 설명한 것처럼, 제1 및 제2 전원의 위상차에 따라 플라즈마의 형성 위치가 바뀌므로, 기판(140) 전면에 형성되는 막의 두께나 식각 정도가 균일하게 이루어진다.
이와 같이, 기판(140)과 대향하고 있는 방전 전극부(110)의 각 전극부(11a, 11b) 사이에 절연 물질로 채워져 있으므로, 기판(140)과 대향하고 있는 방전 전극부(110) 표면의 평탄도가 향상된다. 이로 인해, 기판(140)과 방전 전극부(110)간의 거리가 위치에 무관하게 거의 일정하여, 기판(140)에 성막되는 막의 평탄도가 향상되거나 균일한 식각 정도가 얻어진다. 또한 방전 전극부(110)의 평탄도가 향상됨에 따라 기판(140)과 방전 전극부(110)간의 거리를 좁힐 수 있어, 반응 속도가 향상되어 기판(140)의 제작 속도가 빨라져 PECVD 장치의 생산성이 향상된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 PECVD 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2은 본 발명의 한 실시예에 따른 PECVD 장치의 방전 전극부의 개략적인 사시도이다
도 3은 도 2의 방전 전극부를 III-III 선을 따라 절단한 도면의 단면도이다.
도 4는 도 2의 방전 전극부를 IV-IV 선을 따라 절단한 도면의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 PECVD 장치의 제작 순서도이다.
도 6은 도 2의 방전 전극부에 대한 다른 예를 III-III 선을 따라 절단한 도면의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 PECVD 장치의 구동부에 대한 블록도이다.

Claims (19)

  1. 정해진 크기의 전원을 공급받는 제1 전극부, 그리고
    상기 제1 전극부와 마주보게 배치되어 있고 접지되어 있는 제2 전극부를 포함하고,
    상기 제1 전극부는 평판 형상의 제1 패널, 상기 제1 패널과 조립되어 가스가 유입되는 공간부를 형성하며, 한 면이 개방되어 있는 장방형 형상을 가지고, 상기 공간부에 연결되어 가스가 확산되는 복수의 홀을 갖는 절연 기판과 상기 절연 기판 상에 서로 이격되게 배치되고, 상기 전원을 공급받는 복수의 전극을 구비하되,
    상기 절연 기판은 상기 제2 전극부와 마주보는 표면에 복수의 홈을 구비하고, 상기 복수의 전극은 상기 복수의 홈 내에 삽입되어 형성되되, 상기 제2 전극부와 마주보는 상기 복수의 전극의 표면과 상기 절연 기판의 표면은 서로 동일한 선상에 위치하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 제1 패널은 상기 절연 기판의 개방된 면과 조립되어 상기 공간부를 형성하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 패널은 상기 공간부에 연결되어 있는 주입구를 포함하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 복수의 홀은 상기 절연 기판과 상기 전극에 형성되어 있는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에서,
    상기 복수의 전극은 전기적으로 서로 연결되어 있는 복수의 제1 전극과 전기적으로 서로 연결되어 있고 상기 복수의 제1 전극과 분리되어 있는 제2 전극을 포함하고,
    상기 전원은 상기 제1 전극에 인가되는 제1 전원과 상기 제2 전극에 인가되는 제2 전원을 포함하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 전원과 상기 제2 전원은 0˚ 내지 180˚의 위상차를 갖는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 제1 전극부는,
    도전 물질로 이루어져 있고, 상기 복수의 제1 전극의 일측과 연결되어 상기 복수의 제1 전극을 전기적으로 연결하는 제2 패널, 그리고
    도전 물질로 이루어져 있고, 상기 복수의 제2 전극의 일측과 연결되어 상기 복수의 제2 전극을 전기적으로 연결하는 제3 패널을 더 포함하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
  12. 제9항에서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 번갈아 형성되는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
  13. 삭제
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