KR101732712B1 - Apparatus and method for plasma enhanced chemical vapor deposition - Google Patents

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Abstract

플라즈마 화학 기상 증착 공정시 아킹 발생을 방지할 수 있도록, 진공의 공간을 형성하며 소재에 대한 증착이 이루어지는 챔버, 상기 챔버 내부에 설치되고 플라즈마를 형성하여 증착 물질을 소재에 플라즈마 화학 기상 증착시키기 위한 적어도 하나 이상의 플라즈마 소스, 및 상기 챔버 내부에 상기 플라즈마 소스와 이웃하여 배치되어 소재 표면을 향해 이온 빔을 가하는 적어도 하나 이상의 이온빔 소스를 포함하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 제공한다.A chamber in which a vacuum space is formed and deposition is performed on a material so as to prevent occurrence of arcing in a plasma chemical vapor deposition process; a chamber provided in the chamber for plasma-chemical vapor deposition of a deposition material on a workpiece; At least one plasma source, and at least one ion beam source disposed adjacent to the plasma source in the chamber for applying an ion beam toward the work surface.

Description

플라즈마 화학 기상 증착 장치 및 증착 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PLASMA ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR PLASMA ENHANCED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION [0002]

플라즈마 화학 기상 증착 장치 및 증착 방법을 개시한다.A plasma chemical vapor deposition apparatus and a deposition method are disclosed.

일반적으로 증착이란 금속이나 화합물 또는 혼합물 등의 타겟을 가열/증발시켜 대상물의 표면에 얇은 막의 형태로 입히는 표면처리 기술을 일컫는다. 반도체, 디스플레이, 배터리 등 다양한 소재에 활용되는 0.01 내지 10um 수준 두께의 무기물 박막은 다양한 증착 방법을 통해 형성할 수 있다. 특히, 수 mTorr 진공 영역에서 플라즈마를 활용한 진공 박막 증착법들이 개발되어 사용되고 있다. 다양한 진공 박막 증착법들 중 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)은 스퍼터링 공정에서 증착하기 어려운 다양한 종류의 무기물 박막을 증착할 수 있으며, 스퍼터링 방식 대비 높은 증착율을 구현할 수 있어 많은 산업분야에서 활용되고 있다.In general, the term "deposition" refers to a surface treatment technique in which a target such as a metal, a compound, or a mixture is heated / evaporated to be coated on the surface of the object in the form of a thin film. An inorganic thin film having a thickness of 0.01 to 10 um, which is used for various materials such as semiconductors, displays, and batteries, can be formed through various deposition methods. In particular, vacuum thin film deposition methods utilizing plasma in a vacuum region of several mTorr have been developed and used. Among various vacuum thin film deposition methods, Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) can deposit various kinds of inorganic thin films which are difficult to deposit in a sputtering process, and can achieve a higher deposition rate than a sputtering method, .

플라즈마 화학 기상 증착법을 살펴보면 다음과 같다. 진공 공간상에 존재하는 전자에 전기장 혹은 자기장을 통해 에너지가 전달되면, 가속된 전자에 의해 발생된 플라즈마는 진공 공간상에 주입된 반응성 가스를 분해시켜 반응성 가스 간 다양한 반응을 유도할 수 있다. 이를 통해 플라즈마 발생 구간을 통과하는 증착 대상 소재에 상기 반응성 가스 간 반응에서 생성된 물질이 부착되어 0.01 내지 10um 수준의 박막을 형성하게 된다.Plasma chemical vapor deposition method is as follows. When energy is transferred to an electron existing in a vacuum space through an electric field or a magnetic field, plasma generated by accelerated electrons can decompose the reactive gas injected into the vacuum space to induce various reactions between the reactive gases. Accordingly, the material generated in the reaction between the reactive gases is adhered to the deposition target material passing through the plasma generation section to form a thin film having a thickness of 0.01 to 10 um.

이러한 플라즈마 화학 기상 증착 방법을 통해 다양한 무기물 박막을 형성할 수 있으며, 이를 인라인 또는 롤투롤 장비에 적용하여 대량 생산 장치를 구축할 수 있다.A variety of inorganic thin films can be formed by the plasma chemical vapor deposition method, and the mass production apparatus can be constructed by applying it to an inline or roll-to-roll apparatus.

상기 플라즈마 화학 기상 증착 공정을 대량 양산 장치에 적용하기 위해서는 안정적인 플라즈마 발생이 가능하여야 한다. 전도성을 가지지 않는 무기물 박막 증착 공정에서는 증착 대상물 뿐만 아니라 플라즈마 발생기 등 장치의 내부 구성부가 쉽게 무기물 박막으로 코팅된다. 이에, 양전하와 음전하로 구성된 플라즈마 특성 상 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 발생되는 플라즈마에 의해 플라즈마 발생기 및 증착 대상물이 양전위 혹은 음전위로 쉽게 대전된다. 이는 증착 공정 중 아킹(arcking) 발생의 원인이 된다. 아킹이 발생되면 국부적인 영역에서의 고전류로 인해 증착 박막 내 핀홀 발생, 박막 품질 저하, 플라즈마 발생기 내구성 저하 등의 심각한 문제를 초래한다. 특히, 박막 내 핀홀 발생은 플라즈마 화학 기상 증착 방식을 투과 방지막 등의 응용분야에 널리 활용하지 못하는 치명적인 단점으로 작용한다.In order to apply the plasma chemical vapor deposition process to a mass production apparatus, stable plasma generation must be possible. In the inorganic thin film deposition process having no conductivity, not only the object to be deposited but also the inner constituent part of the apparatus such as the plasma generator is easily coated with the inorganic thin film. Accordingly, the plasma generator and the object to be deposited are easily charged to a positive potential or a negative potential by the plasma generated in the plasma chemical vapor deposition apparatus based on plasma characteristics composed of a positive charge and a negative charge. This causes arcing during the deposition process. Arcing causes serious problems such as pinholes in the deposited thin film, deterioration of the thin film quality, and durability of the plasma generator due to the high current in the local region. In particular, the occurrence of pinholes in the thin film serves as a fatal disadvantage that the plasma chemical vapor deposition method can not be widely used in application fields such as a transmission barrier film and the like.

플라즈마 화학 기상 증착 공정시 아킹 발생을 방지할 수 있도록 된 플라즈마 화학 기상 증착 장치 및 증착 방법을 제공한다.A plasma chemical vapor deposition apparatus and a deposition method capable of preventing occurrence of arcing in a plasma chemical vapor deposition process are provided.

또한, 플라즈마 화학 기상 증착 방식을 이용하여 절연성 산화물, 질화물 등의 무기물 박막을 보다 효과적이고 치밀하게 증착할 수 있도록 된 플라즈마 화학 기상 증착 장치 및 증착 방법을 제공한다.Also, there is provided a plasma chemical vapor deposition apparatus and a deposition method capable of more effectively and densely depositing an inorganic oxide thin film such as an insulating oxide, a nitride, or the like using a plasma chemical vapor deposition system.

또한, 종래 플라즈마 화학 기상 증착 방식을 통해서는 구현할 수 없는 다양한 박막 특성을 구현할 수 있도록 된 플라즈마 화학 기상 증착 장치 및 증착 방법을 제공한다.The present invention also provides a plasma chemical vapor deposition apparatus and a deposition method capable of realizing various thin film characteristics which can not be realized by the conventional plasma chemical vapor deposition system.

본 구현예의 플라즈마 화학 기상 증착 장치는, 진공의 공간을 형성하며 소재에 대한 증착이 이루어지는 챔버, 상기 챔버 내부에 설치되고 플라즈마를 형성하여 증착 물질을 소재에 플라즈마 화학 기상 증착시키기 위한 적어도 하나 이상의 플라즈마 소스, 및 상기 챔버 내부에 상기 플라즈마 소스와 이웃하여 배치되어 소재 표면을 향해 이온 빔을 가하는 적어도 하나 이상의 이온빔 소스를 포함할 수 있다.The plasma chemical vapor deposition apparatus of this embodiment includes a chamber for forming a vacuum space and performing deposition on a material, at least one plasma source for plasma-chemical vapor deposition of a deposition material, And at least one ion beam source disposed adjacent to the plasma source in the chamber and applying an ion beam toward the work surface.

상기 플라즈마 소스 또는/및 상기 이온빔 소스는 DC, LF, MF 또는 RF 주파수로 운전될 수 있다.The plasma source and / or the ion beam source may be operated at DC, LF, MF or RF frequencies.

상기 플라즈마 소스 또는/및 상기 이온빔 소스는 사인파, 펄스파 또는 사각파, 유니폴라(unipolar), 바이폴라(bipolar) 전압으로 운전될 수 있다.The plasma source and / or the ion beam source may be operated with a sine wave, a pulsed wave or a square wave, a unipolar, or a bipolar voltage.

상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스는 서로 음극과 양극으로 교차 구동되는 구조일 수 있다.The plasma source and the ion beam source may be structured such that they are alternately driven to the cathode and the anode.

상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스는 교대로 구동되는 구조일 수 있다.The plasma source and the ion beam source may be alternately driven.

상기 이온빔 소스는 불활성 가스 이온 또는 반응성 가스 이온을 발생시킬 수 있다.The ion beam source may generate an inert gas ion or a reactive gas ion.

상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스 사이로 반응성 가스가 주입될 수 있다.A reactive gas may be injected between the plasma source and the ion beam source.

상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스는 각도를 두고 서로 마주하도록 배치된 구조일 수 있다. The plasma source and the ion beam source may be arranged to face each other at an angle.

상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스의 배치 각도는 90 내지 180°일 수 있다.The arrangement angle of the plasma source and the ion beam source may be 90 to 180 degrees.

상기 플라즈마 소스는 증착 물질로 절연성 산화물 또는 질화물을 포함하는 무기물 박막을 소재에 증착하는 구조일 수 있다. The plasma source may be a structure for depositing an inorganic oxide thin film containing an insulating oxide or nitride as a deposition material on a work.

상기 이온빔 소스는, 일면에 방전 공간을 가지며, 내부에 상기 방전 공간으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀들을 갖는 몸체; 상기 몸체 일면에 상기 방전 공간을 노출하도록 구비되며, 전원의 인가없이 부유(floating)되는 음극; 상기 방전 공간의 내부에 상기 음극과 이격되도록 구비되며, 외부로부터 인가되는 구동 전원과 연동하여 상기 음극과 사이에서 전기장을 형성하여 상기 가스를 이온화하는 양극; 상기 몸체에 결합하며 상기 가스 공급홀들과 연통되는 내부 공간을 형성하는 하우징; 상기 하우징의 외부에서 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징 내부 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급관; 및 상기 하우징 내부 공간에 상기 가스 공급홀들을 커버하도록 배치되며, 상기 내부 공간의 가스를 상기 가스 공급홀들로 균일하게 공급하기 위한 가스 분배판을 포함할 수 있다.The ion beam source includes a body having a discharge space on one surface thereof and having gas supply holes for supplying gas into the discharge space therein; A negative electrode which is provided on one surface of the body to expose the discharge space and is floating without applying power; A cathode disposed in the discharge space so as to be spaced apart from the cathode and forming an electric field between the cathode and the cathode in association with driving power applied from the outside to ionize the gas; A housing coupled to the body and defining an inner space communicating with the gas supply holes; A gas supply pipe passing through the housing from the outside of the housing to supply gas into the internal space of the housing; And a gas distribution plate disposed to cover the gas supply holes in the housing inner space and uniformly supplying gas in the inner space into the gas supply holes.

본 구현예의 플라즈마 화학 기상 증착 방법은, 소재가 구비된 챔버 내부를 진공으로 형성하는 단계, 플라즈마 소스를 통해 반응성 가스를 분해하여 증착물질을 소재에 플라즈마 화학 기상 증착하는 단계, 및 플라즈마 화학 기상 증착시 소재 표면에 이온빔 소스를 통해 이온빔을 가하는 단계를 포함할 수 있다.The plasma chemical vapor deposition method of this embodiment includes the steps of forming the inside of a chamber provided with a vacuum in a vacuum state, decomposing the reactive gas through a plasma source to plasma-chemical vapor deposit the deposition material on the material, And applying an ion beam to the workpiece surface through an ion beam source.

상기 증착 방법은 연속적인 증착을 위해, 챔버 내부에서 소재를 연속적으로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The deposition method may further comprise continuously moving the workpiece inside the chamber for subsequent deposition.

상기 플라즈마 화학 기상 증착 단계와 이온빔을 가하는 단계에서, 상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스는 양극과 음극으로 교차하여 구동될 수 있다.In the step of plasma chemical vapor deposition and the step of applying an ion beam, the plasma source and the ion beam source may be driven to cross the anode and the cathode.

상기 플라즈마 화학 기상 증착 단계와 이온빔을 가하는 단계에서, 상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스는 교대로 구동될 수 있다. In the step of plasma chemical vapor deposition and the step of applying an ion beam, the plasma source and the ion beam source may be alternately driven.

상기 증착 방법은 절연성 산화물 또는 질화물을 포함하는 무기물 박막을 소재에 증착할 수 있다.The deposition method may deposit an inorganic oxide thin film or an inorganic thin film containing nitride on the material.

이와 같이 본 구현예에 의하면, 아킹 발생을 방지하여 다양한 응용분야에 활용가능한 핀홀이 없는 무기물 박막을 플라즈마 화학 기상 증착 방식을 통해 제조할 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to manufacture an inorganic thin film without pinholes, which can be used for various applications by preventing the occurrence of arcing, through a plasma chemical vapor deposition method.

또한, 플라즈마 화학 기상 증착시 이온빔 소스에서 발생되는 에너지를 가하여 증착 밀도를 높여 보다 치밀한 박막을 형성할 수 있게 된다.In addition, when the plasma chemical vapor deposition is performed, the energy generated from the ion beam source is applied to increase the deposition density to form a dense thin film.

또한, 보다 안정적인 플라즈마 형성을 통해 대량 생산이 가능하다.In addition, mass production is possible through more stable plasma formation.

또한, 아킹을 방지하여, 절연성 산화물, 질화물 등의 무기물 박막을 보다 효과적이고 치밀하게 증착할 수 있다.In addition, arcing can be prevented, and an inorganic oxide thin film such as an oxide or nitride can be deposited more effectively and densely.

또한, 종래 플라즈마 화학 기상 증착 방식을 통해서는 구현할 수 없는 다양한 박막 특성을 구현할 수 있게 된다.In addition, it is possible to realize various thin film characteristics which can not be realized by the conventional plasma chemical vapor deposition method.

도 1은 본 실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present embodiment.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

이하 설명에서 본 실시예의 플라즈마 화학 기상 증착 장치는 소재를 연속적으로 증착하기 위한 연속식 증착 장치를 예로써 설명한다. 본 장치는 연속식 구조에 한정되지 않으며, 예를 들어 소재를 개별적 단위로 증착하는 배치식(batch type) 구조를 포함하여 모든 구조의 증착 장치에 적용 가능하다.In the following description, the plasma chemical vapor deposition apparatus of this embodiment will be described by taking as an example a continuous type deposition apparatus for continuously depositing a work. The apparatus is not limited to a continuous structure, and is applicable to deposition apparatuses of all structures including, for example, a batch type structure for depositing a material in individual units.

도 1은 본 실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 개략적인 구성을 나타내고 있다.FIG. 1 shows a schematic configuration of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to this embodiment.

도 1을 참조하여 보면, 본 실시예에 의한 증착 장치(10)는, 진공 공간을 형성하는 챔버(12), 상기 챔버 내부에 설치되고 플라즈마를 형성하여 증착 물질을 소재에 플라즈마 화학 기상 증착시키기 위한 플라즈마 소스(20), 및 상기 챔버(12) 내부에 상기 플라즈마 소스와 이웃하여 배치되어 소재 표면을 향해 이온 빔을 가하는 이온빔 소스(30)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a deposition apparatus 10 according to the present embodiment includes a chamber 12 for forming a vacuum space, a chamber 12 disposed inside the chamber, for plasma-chemical vapor deposition of a deposition material on a workpiece A plasma source 20 and an ion beam source 30 disposed adjacent to the plasma source within the chamber 12 for applying an ion beam toward the work surface.

상기 챔버(12)는 진공을 형성하여 플라즈마 화학 기상 증착 공정이 이루어지는 밀폐된 내부 공간을 갖는다. 본 실시예에서 상기 챔버(12)의 내부 공간 압력은 0.1 내지 10 mTorr 정도로 유지될 수 있다. 상기 챔버(12)는 예를 들어, 진공 펌프(미도시)와 연결되고 상기 진공펌프의 구동을 통해 내부를 진공 상태로 유지할 수 있다.The chamber 12 has a closed internal space in which a plasma chemical vapor deposition process is performed by forming a vacuum. In this embodiment, the internal space pressure of the chamber 12 may be maintained at about 0.1 to 10 mTorr. The chamber 12 is connected to, for example, a vacuum pump (not shown) and can maintain the vacuum inside the vacuum chamber by driving the vacuum pump.

상기 챔버(12) 내부에 피증착 대상물인 소재(P)가 배치된다. 상기 소재(P)는 연속적인 증착 작업을 위해 롤 형태로 감겨진 구조일 수 있다. 상기 소재는 비도전성 소재일 수 있다. 예를 들어 상기 소재(P)는 유연성 고분자필름일 수 있다. A material P, which is an object to be vapor-deposited, is disposed inside the chamber 12. The material (P) may be a rolled structure for continuous deposition operations. The material may be a non-conductive material. For example, the material P may be a flexible polymer film.

본 실시예의 증착 장치(10)는 소재(P)를 연속적으로 증착할 수 있도록, 챔버(12) 내부에 설치되어 롤 형태로 감겨진 소재(P)를 연속적으로 풀어주는 언코일러(42)와, 상기 언코일러로부터 풀려나온 소재(P)가 감기는 리코일러(44)가 더 설치될 수 있다. 이에, 언코일러(42)에서 풀려져 나오는 소재(P)는 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)를 지나면서 연속적인 증착이 이루어지게 된다. 증착이 완료된 소재(P)는 리코일러(44)에 감겨진다. 상기 챔버(12) 내부에는 언코일러(42)와 리코일러(44) 사이에서 증착 작업시 소재(P)를 지지하는 지지롤(46)이 더 구비될 수 있다. 상기 지지롤(46)은 플라즈마 소스(20)를 통해 생성된 증착 물질에 의한 증착이 이루어지도록 소재(P)를 지지한다.The deposition apparatus 10 of the present embodiment includes an uncoiler 42 provided inside the chamber 12 for continuously depositing a material P and continuously releasing the material P wound in a roll form, A recoiler 44 may be further provided on which the material P loosened from the uncoiler is wound. The material P released from the uncoiler 42 is continuously deposited through the plasma source 20 and the ion beam source 30. The deposited material P is wound around the recoiler 44. A support roll 46 may be further provided in the chamber 12 to support the workpiece P during the deposition operation between the uncoiler 42 and the recoiler 44. The support roll 46 supports the workpiece P so that the deposition is performed by the deposition material generated through the plasma source 20.

상기 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)는 언코일러(42)와 리코일러(44) 사이에서 상기 지지롤(46)을 향해 배치되어 지지롤(46) 외주면을 따라 이동하는 소재(P)를 연속적으로 증착하는 구조로 되어 있다.The plasma source 20 and the ion beam source 30 are disposed between the uncoiler 42 and the recoiler 44 toward the support roll 46 to move the material P moving along the outer circumferential surface of the support roll 46. [ Are continuously deposited.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)는 소정의 간격을 두고 이격되어 배치된다. 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)가 서로 이웃하게 배치되는 경우, 소재의 진행방향을 따라 플라즈마 소스(20)가 앞쪽에 위치할 수 있다. 상기한 구조 외에 이온빔 소스(30)가 플라즈마 소스(20)보다 앞쪽에 위치하는 구조 역시 적용 가능하다.1, in this embodiment, the plasma source 20 and the ion beam source 30 are disposed apart from each other with a predetermined gap therebetween. When the plasma source 20 and the ion beam source 30 are disposed adjacent to each other, the plasma source 20 may be located in front of the substrate along the traveling direction of the work. A structure in which the ion beam source 30 is located in front of the plasma source 20 in addition to the above structure is also applicable.

상기 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)는 복수개가 소재(P)를 지지하고 있는 지지롤을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다. 상기 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)의 설치 개수는 장치의 크기나 대상 소재(P) 등에 따라 적절하게 조절가능하다.A plurality of the plasma source 20 and the ion beam source 30 may be disposed at intervals along a support roll supporting the work P. The number of the plasma source (20) and the ion beam source (30) can be appropriately adjusted according to the size of the apparatus, the workpiece (P), and the like.

상기 플라즈마 소스(20)는 소재에 플라즈마 화학 기상 증착 방식으로 박막을 형성하는 구조로 되어 있다. 상기 플라즈마 소스(20)는 전원 공급으로 진공 챔버 내부에 플라즈마를 형성하여, 챔버 내부로 공급된 반응성 가스를 분해시키고, 이 과정에서 생성된 증착 물질을 소재 표면에 증착시킨다. 이에, 소재 표면에 증착 물질이 부착되어 0.01 내지 10um 수준의 박막을 형성하게 된다.The plasma source 20 has a structure in which a thin film is formed on a workpiece by a plasma chemical vapor deposition method. The plasma source 20 generates plasma in the vacuum chamber by power supply, decomposes the reactive gas supplied into the chamber, and deposits the deposition material generated in the process on the surface of the material. Thus, the deposition material adheres to the surface of the material to form a thin film having a thickness of 0.01 to 10 mu m.

본 실시예에서 상기 플라즈마 소스(20)로 공급되는 반응성 가스는 질소나 수소 일 수 있다. 상기 플라즈마 소스(20)는 이로부터 소재 상에 SiOx, SiNx 등의 절연성 산화물이나 질화물을 박막으로 형성한다. 상기 반응성 가스는 챔버 내부에서 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30) 사이를 통해 공급될 수 있다. In this embodiment, the reactive gas supplied to the plasma source 20 may be nitrogen or hydrogen. The plasma source 20 forms an insulating oxide or nitride of SiOx, SiNx, or the like as a thin film on the material. The reactive gas may be supplied through the space between the plasma source 20 and the ion beam source 30 within the chamber.

상기 플라즈마 소스(20)는 DC, LF, MF 또는 RF 주파수로 운전될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 소스(20)는 사인파, 펄스파, 사각파, 유니폴라(unipolar), 바이폴라(bipolar) 전압으로 운전될 수 있다.The plasma source 20 may be operated at DC, LF, MF or RF frequencies. In addition, the plasma source 20 may be operated with a sinusoidal wave, a pulse wave, a square wave, a unipolar, and a bipolar voltage.

상기 이온빔 소스(30)는 플라즈마 소스(20)에 이웃하여 배치된다. 상기 이온빔 소스(30)는 소재의 증착면을 향해 중성화 에너지로써 선형 이온빔을 가하는 구조로 되어 있다.The ion beam source (30) is disposed adjacent to the plasma source (20). The ion beam source 30 is configured to apply a linear ion beam with neutralization energy toward the deposition surface of the work.

본 실시예에서, 상기 이온빔 소스(30)는 본 장치의 운전 영역인 0.1 내지 10mTorr 영역에서 0.05 내지 3 keV 범위의 에너지를 플라즈마 소스(20)의 소재 증착면에 가하는 구조로 되어 있다.In the present embodiment, the ion beam source 30 has a structure in which an energy in the range of 0.05 to 3 keV is applied to the material deposition surface of the plasma source 20 in the range of 0.1 to 10 mTorr, which is the operation region of the apparatus.

이에, 상기 이온빔 소스(30)에서 생성된 양이온이 플라즈마 소스(20)에서 생성된 플라즈마의 전자를 상쇄시켜 중성화시킴으로써, 하전 입자들의 대전에 의한 아킹 발생을 방지할 수 있게 된다.The positive ions generated in the ion beam source 30 are neutralized by neutralizing electrons of the plasma generated in the plasma source 20, thereby preventing occurrence of arcing due to charging of the charged particles.

플라즈마 화학 기상 증착 공정을 통해 소재에 전도성을 가지지 않는 무기물 박막을 증착하는 과정에서, 증착 대상물인 소재뿐만 아니라 플라즈마 소스(20) 등의 장치 구성부가 쉽게 무기물 박막으로 코팅된다. 이에, 플라즈마의 전자가 소재와 플라즈마 소스(20) 등의 장치 구성부에 축적된다. 이렇게 축적된 하전입자들이 대전되면서 아킹이 발생된다.In the process of depositing the inorganic thin film having no conductivity through the plasma chemical vapor deposition process, the device constituent parts such as the plasma source 20 as well as the deposition target material are easily coated with the inorganic thin film. Thus, electrons of the plasma are accumulated in the device constituent parts of the material and the plasma source 20 or the like. Arcing occurs as the accumulated subscribers are charged.

본 실시예는 상기 이온빔 소스(30)로부터 조사된 이온빔의 양이온이 플라즈마 소스(20)에서 생성된 플라즈마의 전자와 충돌되어 중성화시킴으로써, 소재 등에 전하가 축적되어 아킹이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 장시간 구동시에도 하전입자가 축적되지 않아 제품의 대량 양산을 위한 플라즈마 화학 기상 증착의 연속적인 프로세스가 가능하다.In the present embodiment, positive ions of the ion beam irradiated from the ion beam source 30 collide with electrons of the plasma generated in the plasma source 20 and are neutralized, so that charges can be accumulated on the material and the like to prevent arcing . Therefore, since the charged particles are not accumulated even during driving for a long time, a continuous process of plasma chemical vapor deposition for mass production of a product is possible.

상기 이온빔 소스(30)는 내부에 헬륨이나 네온, 아르곤 등의 불활성가스를 공급하여 박막을 구성하는 물질의 조성은 크게 변화시키지 않으면서 고에너지의 불활성가스 이온빔을 발생할 수 있다. 또한, 상기 이온빔 소스(30)는 내부에 산소나 질소, 수소, CxHy 계열의 가스를 공급하여 고에너지의 반응성 가스 이온빔을 발생할 수 있다. 이온빔 소스(30)를 통해 플라즈마 소스(20)의 플라즈마를 중성화시킴과 더불어 고에너지의 이온빔이 가스 분해를 위한 에너지로 작용하여 증착 밀도를 보다 높일 수 있게 된다. The ion beam source 30 supplies an inert gas such as helium, neon, or argon to the inside of the ion beam source 30 to generate a high energy inert gas ion beam without significantly changing the composition of the material constituting the thin film. In addition, the ion beam source 30 can generate a high-energy reactive gas ion beam by supplying oxygen, nitrogen, hydrogen, or CxHy-based gas thereto. The plasma of the plasma source 20 is neutralized through the ion beam source 30 and the ion beam of high energy acts as energy for gas decomposition to increase the deposition density.

본 실시예에서 상기 이온빔 소스(30)는 예를 들어, 본 출원인이 기 출원하여 등록된 이온빔 소스(30) 장치(등록특허 제1447779호)를 이용할 수 있다. 상기 이온빔 소스(30)는 일면에 방전 공간(32)을 가지며, 내부에 상기 방전 공간으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀(34)들을 갖는 몸체(31); 상기 몸체에 상기 방전 공간을 노출하도록 구비되며, 전원의 인가없이 부유(floating)되는 음극(33); 및 상기 방전 공간의 내부에 상기 음극과 이격되도록 구비되며, 외부로부터 인가되는 구동 전원과 연동하여 상기 음극과 사이에서 전기장을 형성하여 상기 가스를 이온화하는 양극(35), 상기 몸체에 결합하며 상기 가스 공급홀(34)들과 연통되는 내부 공간을 형성하는 하우징(36), 상기 하우징의 외부에서 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징 내부 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급관(37), 및 상기 하우징 내부 공간에 상기 가스 공급홀들을 커버하도록 배치되며, 상기 내부 공간의 가스를 상기 가스 공급홀들로 균일하게 공급하기 위한 가스 분배판(38)을 포함한다.In this embodiment, the ion beam source 30 can use, for example, an ion beam source 30 device (registered patent No. 1447779) registered and registered by the present applicant. The ion beam source (30) has a body (31) having a discharge space (32) on one surface and having gas supply holes (34) for supplying gas into the discharge space therein; A cathode 33 which is provided to expose the discharge space to the body and is floating without applying a power source; An anode 35 disposed to be spaced apart from the cathode in the discharge space and configured to ionize the gas by forming an electric field between the cathode and the driving electrode in association with driving power applied from the outside, (36) for forming an inner space communicating with the supply holes (34), a gas supply pipe (37) for supplying gas from the outside of the housing to the inner space of the housing through the housing, And a gas distribution plate (38) arranged to cover the gas supply holes and uniformly supplying the gas in the inner space into the gas supply holes.

상기 이온빔 소스(30)의 구체적인 구성에 대해서는 상기 문헌을 통해 확인할 수 있으며, 이하 상세한 설명을 생략한다.The specific configuration of the ion beam source 30 can be confirmed through the above-mentioned document, and a detailed description thereof will be omitted.

본 출원인이 개발한 등록특허 제1447779호의 이온빔 소스(30)는 상기한 구조로 이루어져 플라즈마 화학 기상 증착을 위한 공정에 사용하여 아킹 발생을 방지할 수 있게 된다. 상기 이온빔 소스는 이온빔 발생을 안정적으로 할 수 있는 압력 범위가 0.1 내지 10mTorr 수준으로 넓은 장점이 있다. 이는 이온빔 소스 내의 전자기장 구조 및 세기를 상기 압력 범위에서 안정적 구동이 가능하게 제어한 결과이다.The ion beam source 30 of the registered patent No. 1447779 developed by the present applicant has the above-described structure and can be used in a process for plasma chemical vapor deposition to prevent occurrence of arcing. The ion beam source has the advantage that the pressure range capable of stably generating the ion beam is 0.1 to 10 mTorr. This is a result of controlling the structure and intensity of the electromagnetic field in the ion beam source so as to be stably driven in the above-mentioned pressure range.

플라즈마 소스는 자기장을 활용한 전자 구속을 사용하고, 이러한 방전 방법을 적용시 1 내지 10mTorr 수준의 압력대에서 안정적인 방전 형성이 가능하다. 본 실시예의 이온빔 소스는 1 내지 10mTorr 압력에서도 운전이 가능하여 플라즈마 화학 기상 증착 공정에서 상기 플라즈마 소스와 동시에 운전이 가능하다.The plasma source uses electron confinement utilizing a magnetic field. When such a discharge method is applied, it is possible to form a stable discharge at a pressure level of 1 to 10 mTorr. The ion beam source of this embodiment can operate at a pressure of 1 to 10 mTorr and can operate simultaneously with the plasma source in the plasma chemical vapor deposition process.

종래의 이온 소스는 대략 0.1 내지 2mTorr 수준의 압력 범위에서 안정적인 운전이 가능하며, 2mTorr 이상의 압력에서는 효과적인 이온 가속이 어렵고, 이상 방전 형태로 천이되어 아킹 발생이 잦고 이온 소스의 내구성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 종래의 이온빔 소스로는 플라즈마 화학 기상 증착 공정에 상기 플라즈마 소스와 함께 사용하기 어렵다. Conventional ion sources are capable of stable operation in a pressure range of about 0.1 to 2 mTorr, effective ion acceleration is difficult at a pressure of 2 mTorr or more, transition is made to an abnormal discharge type, arcing occurs frequently, and ion source durability is lowered . Therefore, it is difficult to use the conventional ion beam source together with the plasma source in the plasma chemical vapor deposition process.

이와 같이, 본 실시예는 플라즈마 소스(20)와 결합된 이온빔 소스(30)를 통해 플라즈마를 중성화시키고 플라즈마 화학 기상 증착 공정의 에너지를 높여줌으로써, 소재에 증착되는 박막의 밀착력을 향상시키고, 동시에 증착되는 박막의 밀도를 향상시켜 박막의 광학적, 전기적, 기계적 특성 등을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, the present embodiment improves the adhesion of the thin film deposited on the workpiece by increasing the energy of the plasma chemical vapor deposition process by neutralizing the plasma through the ion beam source 30 coupled with the plasma source 20, It is possible to improve the optical, electrical and mechanical properties of the thin film by improving the density of the thin film.

상기 이온빔 소스(30)는 DC, LF, MF 또는 RF 주파수로 운전될 수 있다. 또한, 상기 이온빔 소스(30)는 사인파, 펄스파, 사각파, 유니폴라(unipolar), 바이폴라(bipolar) 전압으로 운전될 수 있다.The ion beam source 30 may be operated at DC, LF, MF or RF frequencies. Also, the ion beam source 30 can be operated with a sine wave, a pulse wave, a square wave, a unipolar, and a bipolar voltage.

상기 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)는 개별 전원장치를 통해 각각 구동될 수 있다. 상기 플라즈마 소스(20)는 개별 전원장치를 통해 음전압을 인가받아 음극으로써 구동되고, 상기 이온빔 소스(30)는 개별 전원장치를 통해 양전압을 인가받아 양극으로써 구동될 수 있다. 본 장치는 각각의 개별 전원장치를 통해 플라즈마 소스(20)에서 생성되는 전자와 이온빔 소스(30)에서 나오는 이온의 양을 같도록 제어할 수 있다. 이에 동일한 양의 이온과 전자가 서로 상쇄되어 중성화된다.The plasma source 20 and the ion beam source 30 may be respectively driven through separate power supplies. The plasma source 20 is driven as a cathode by receiving a negative voltage through an individual power source device, and the ion beam source 30 can be driven as an anode by receiving a positive voltage through an individual power source device. The apparatus can control the amount of electrons generated from the plasma source 20 and the amount of ions emitted from the ion beam source 30 through each individual power supply apparatus to be the same. The same amount of ions and electrons cancel each other out to neutralize.

또다른 실시예로, 상기 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)는 각각 연속적으로 구동되거나, 소정의 시간 간격을 두고 번갈아가며 교대로 구동될 수 있다. 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)가 교대로 작동하는 구조의 경우 한쪽 소스가 구동될 때에는 다른쪽 소스는 작동되지 않는다. 이에, 두 소스의 대전을 원천적으로 방지할 수 있게 된다. 또한, 음전하나 양전하의 쌓이는 양을 균형있게 유지하면서 서로 상쇄시킬 수 있게 되어, 아킹 발생을 보다 감소시킬 수 있게 된다.In another embodiment, the plasma source 20 and the ion beam source 30 may be driven continuously or alternately alternately at predetermined time intervals. In the structure in which the plasma source 20 and the ion beam source 30 are alternately operated, the other source is not operated when one of the sources is driven. Thus, it is possible to fundamentally prevent the two sources from being charged. In addition, it is possible to cancel each other while maintaining a balanced amount of negative charge or positive charge, thereby further reducing occurrence of arcing.

또다른 실시예로. 상기 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)는 교류 전원 양단에 연결되어 서로간에 음극과 양극을 계속 교차하여 구동될 수 있다. 이에, 상기 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)는 서로간에 반대 극성이 되도록 각각 번갈아가면서 음극 또는 양극으로서 구동된다. 즉, 플라즈마 소스(20)가 음극으로 구동될 때, 이온빔 소스(30)는 양극으로 구동되고, 반대로 플라즈마 소스(20)가 양극으로 구동될 때 이온빔 소스(30)는 음극으로 구동된다.In yet another embodiment. The plasma source 20 and the ion beam source 30 may be connected to both ends of the AC power source so that the plasma source 20 and the ion beam source 30 may continue to cross the cathode and anode. Accordingly, the plasma source 20 and the ion beam source 30 are alternately driven as a cathode or an anode so as to be opposite in polarity to each other. That is, when the plasma source 20 is driven to the cathode, the ion beam source 30 is driven to the anode, and conversely, when the plasma source 20 is driven to the anode, the ion beam source 30 is driven to the cathode.

플라즈마 소스(20)는 음극이 인가된 경우에만 구동이 된다. 즉, 음전압이 인가될 때 방전이 발생하며, 양극이 인가된 경우에는 단순히 이온빔 소스의 상대 전극으로만 작용하게 된다. 이온빔 소스(30)는 양전압이 인가된 경우만 방전이 발생하여 이온빔을 방출한다. 이온빔 소스는 음극이 인가된 경우 단순히 플라즈마 소스의 상대 전극으로만 작용하게 된다. 즉, 플라즈마 소스와 이온빔 소스는 각각 음극과 양극하에서 구동되며, 서로 다른 위상의 전압에서는 단순히 상대 전극으로의 역할만 하게 된다. 이에, 플라즈마 소스와 이온빔 소스는 교대로 구동되어 음전하나 양전하의 쌓이는 양을 균형있게 유지함으로써, 두 소스의 대전을 원천적으로 방지하여 아킹 발생을 방지할 수 있게 된다.The plasma source 20 is driven only when the cathode is applied. That is, a discharge occurs when a negative voltage is applied, and only when the positive electrode is applied, it acts only as a counter electrode of the ion beam source. The ion beam source 30 generates a discharge only when a positive voltage is applied to emit an ion beam. The ion beam source only acts as a counter electrode of the plasma source when the cathode is applied. That is, the plasma source and the ion beam source are driven under the cathodes and the anodes, respectively, and merely serve as counter electrodes at voltages of different phases. Thus, the plasma source and the ion beam source are alternately driven to maintain a balanced amount of negative charges and positive charges, thereby preventing charging of the two sources at the source, thereby preventing occurrence of arcing.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)는 각도(R)를 두고 서로 마주하도록 배치된다. 본 실시예에서, 상기 플라즈마 소스(20)와 이온빔 소스(30)의 배치 각도(R)는 90 내지 180°일 수 있다. 상기 배치 각도(R)는 플라즈마 소스(20)의 증착물질 조사방향에 직각인 면과 이온빔 소스(30)의 이온빔 조사 방향에 직각인 면간의 각도를 의미한다. 두 소스간 배치 각도(R)가 90°보다 작은 경우에는 전기장 및 자장 간섭이 발생하여 플라즈마 빔 및 이온 소스의 오염에 대한 문제가 발생된다. 두 소스간 배치 각도(R)가 180°보다 큰 경우에는 방전에는 문제가 없으나, 플라즈마 소스에서 발생되는 물질이 증착되는 영역에 이온빔 소스로부터 수직으로 조사되는 이온빔이 도달하지 못하게 된다. 이에, 이온빔에 의한 박막 밀착력 및 물성 향상 효과가 떨어진다.As shown in Fig. 1, the plasma source 20 and the ion beam source 30 are arranged to face each other at an angle (R). In this embodiment, the arrangement angle R of the plasma source 20 and the ion beam source 30 may be 90 to 180 degrees. The placement angle R means an angle between a plane perpendicular to the deposition material irradiation direction of the plasma source 20 and a plane perpendicular to the ion beam irradiation direction of the ion beam source 30. [ When the arrangement angle R between two sources is less than 90 degrees, an electric field and a magnetic field interference occur, causing a problem of contamination of the plasma beam and the ion source. When the arrangement angle R between the two sources is larger than 180 DEG, there is no problem in discharging, but the ion beam irradiated vertically from the ion beam source can not reach the region where the material generated from the plasma source is deposited. Thus, the thin film adhesion force and the physical property improving effect by the ion beam are deteriorated.

이하, 본 실시예의 플라즈마 화학 기상 증착 과정에 대해 설명한다.Hereinafter, the plasma chemical vapor deposition process of this embodiment will be described.

본 실시예의 플라즈마 화학 기상 증착 방법은, 소재가 구비된 챔버 내부를 진공으로 형성하는 단계, 플라즈마 소스를 통해 반응성 가스를 분해하여 증착물질을 소재에 플라즈마 화학 기상 증착하는 단계, 및 플라즈마 화학 기상 증착시 소재 표면에 이온빔 소스를 통해 이온빔을 가하는 단계를 포함하다.The plasma chemical vapor deposition method of this embodiment includes the steps of forming a chamber in which a workpiece is provided in a vacuum state, decomposing a reactive gas through a plasma source to plasma-chemical vapor deposit the deposited material on the workpiece, And applying an ion beam to the workpiece surface through an ion beam source.

상기 증착 방법은 연속적인 증착을 위해, 챔버 내부에서 소재를 연속적으로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The deposition method may further comprise continuously moving the workpiece inside the chamber for subsequent deposition.

챔버 내부의 언코일러에서 풀려나오는 소재는 지지롤을 거쳐 연속적으로 이동되어 리코일러에 되감긴다. 이 과정에서 지지롤을 따라 배치된 플라즈마 소스로부터 생성된 증착 물질이 소재에 증착되어 박막이 형성된다.The material released from the uncoiler in the chamber is continuously moved through the support roll and rewound on the recoiler. In this process, a deposition material generated from the plasma source arranged along the support roll is deposited on the material to form a thin film.

상기 진공 형성 단계를 거쳐 챔버 내부는 0.1 내지 10mTorr 진공압으로 형성된다. 진공압이 형성되고 챔버 내부에 플라즈마 화학 기상 증착을 위한 반응성 가스를 공급한다.Through the vacuum forming step, the inside of the chamber is formed with a pneumatic pressure of 0.1 to 10 mTorr. Vacuum pressure is formed and a reactive gas is provided for plasma chemical vapor deposition inside the chamber.

플라즈마 소스에 전원이 인가되면 플라즈마가 형성되어 챔버 내부로 공급된 질소나 수소 등의 반응성 가스가 분해되고, 이 분해 과정에서 생성된 증착 물질이 소재 표면에 부착되어 박막을 형성한다. 이에, 소재 상에 SiOx, SiNx 등의 절연성 산화물이나 질화물을 박막으로 형성할 수 있다.When power is applied to the plasma source, a plasma is formed to decompose the reactive gas such as nitrogen or hydrogen supplied into the chamber, and the deposition material generated in the decomposition process adheres to the surface of the workpiece to form a thin film. Thus, an insulating oxide or nitride such as SiOx, SiNx, or the like can be formed as a thin film on the work.

이때, 이온빔 소스에서 소재의 증착면을 향해 중성화 에너지로써 선형 이온빔을 가함으로써, 이온빔의 양이온이 플라즈마 소스에서 생성된 플라즈마의 전자를 상쇄시켜 중성화시키게 된다. 따라서, 플라즈마의 전자가 소재와 플라즈마 소스, 이온빔 소스 등의 장치 구성부에 축적되는 것을 방지하고 하전입자의 대전에 의한 아킹 발생을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 이온빔 소스에서 생성된 고에너지의 반응성 가스 이온빔은 챔버 내부에서 반응성 가스 분해를 위한 에너지로 작용하여 박막의 증착 밀도를 보다 높일 수 있게 된다. At this time, by applying a linear ion beam with neutralization energy from the ion beam source toward the deposition surface of the material, positive ions of the ion beam neutralize and neutralize the electrons of the plasma generated in the plasma source. Therefore, it is possible to prevent the electrons of the plasma from accumulating in the device constituent parts such as the material, the plasma source, and the ion beam source, and to prevent the occurrence of arcing due to the charging of the charged particles. In addition, the high-energy reactive gas ion beam generated from the ion beam source acts as energy for decomposing the reactive gas in the chamber, thereby increasing the deposition density of the thin film.

상기 플라즈마 화학 기상 증착 단계와 이온빔을 가하는 단계에서, 전원 공급 방식을 달리하여 상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스는 각각 개별적으로 연속 구동될 수 있다. 또한, 플라즈마 소스와 이온빔 소스는 양극과 음극을 교차하여 구동되거나, 상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스는 번갈아가면서 교번적으로 구동될 수 있다. 이러한 구동방식을 통해 하전 입자의 대전 방지 효과를 보다 높일 수 있게 된다.In the step of plasma chemical vapor deposition and the step of applying an ion beam, the plasma source and the ion beam source may be separately driven continuously by different power supply methods. Further, the plasma source and the ion beam source may be driven to cross the anode and the cathode, or alternatively, the plasma source and the ion beam source may be alternately driven. With this driving method, it is possible to further enhance the antistatic effect of the charged particles.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

10 : 증착 장치 12 : 챔버
20 : 플라즈마 소스 30 : 이온빔 소스
31 : 몸체 32 : 방전공간
33 : 음극 34 : 공급홀
35 : 양극 36 : 하우징
37 : 공급관 38 : 분배판
42 : 언코일러 44 : 리코일러
46 : 지지롤
10: deposition apparatus 12: chamber
20: plasma source 30: ion beam source
31: body 32: discharge space
33: cathode 34: supply hole
35: anode 36: housing
37: supply pipe 38: distribution plate
42: Unclearer 44: Recoiler
46: Support roll

Claims (15)

소재가 구비된 챔버 내부를 진공으로 형성하는 단계,
플라즈마 소스를 통해 반응성 가스를 분해하여 증착 물질을 소재에 플라즈마 화학 기상 증착하는 단계,
플라즈마 화학 기상 증착시 소재 표면에 이온빔 소스를 통해 이온빔을 가하는 단계, 및
상기 챔버 내부에서 소재를 연속적으로 이동시키는 단계
를 포함하고,
상기 플라즈마 화학 기상 증착 단계와 이온빔을 가하는 단계에서, 상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스는, 양극과 음극으로 교차하여 구동되거나 교대로 구동되는 플라즈마 화학 기상 증착 방법.
Forming a vacuum chamber inside the chamber,
Decomposing the reactive gas through the plasma source to plasma-chemical vapor deposit the deposition material on the material,
Applying an ion beam to the surface of the material through the ion beam source during the plasma chemical vapor deposition, and
Continuously moving the workpiece inside the chamber
Lt; / RTI >
Wherein the plasma source and the ion beam source are alternately driven or alternately driven by an anode and a cathode in the plasma chemical vapor deposition step and the ion beam application step.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 증착 물질은 절연성 산화물 또는 질화물을 포함하는 무기물 박막인 플라즈마 화학 기상 증착 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the deposition material is an inorganic oxide thin film including an insulating oxide or a nitride.
삭제delete 삭제delete 진공의 공간을 형성하며 소재에 대한 증착이 이루어지는 챔버,
상기 챔버 내부에 설치되고 플라즈마를 형성하여 증착 물질을 소재에 플라즈마 화학 기상 증착시키기 위한 적어도 하나 이상의 플라즈마 소스, 및
상기 챔버 내부에 상기 플라즈마 소스와 이웃하여 배치되어 소재 표면을 향해 이온 빔을 가하는 적어도 하나 이상의 이온빔 소스를 포함하고,
상기 플라즈마 소스 또는/및 상기 이온빔 소스는 사인파, 펄스파 또는 사각파, 유니폴라(unipolar), 바이폴라(bipolar) 전압으로 운전되며,
상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스는, 음극과 양극으로 교차하여 구동되거나 교대로 구동되는 구조의 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
A chamber for forming a vacuum space and performing deposition on the material,
At least one plasma source disposed in the chamber and for plasma-depositing a deposition material on the workpiece by plasma,
And at least one ion beam source disposed within the chamber adjacent to the plasma source and applying an ion beam toward the work surface,
The plasma source and / or the ion beam source are operated with a sine wave, a pulsed wave or a square wave, a unipolar, a bipolar voltage,
Wherein the plasma source and the ion beam source are alternately driven or alternately driven by a cathode and an anode.
제 6 항에 있어서,
상기 플라즈마 소스 또는/및 상기 이온빔 소스는 DC, LF, MF 또는 RF 주파수로 운전되는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the plasma source and / or the ion beam source are operated at DC, LF, MF or RF frequencies.
삭제delete 제 6 항에 있어서,
상기 이온빔 소스는 불활성 가스 이온 또는 반응성 가스 이온을 발생시키는 구조의 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the ion beam source generates an inert gas ion or a reactive gas ion.
제 6 항, 제 7 항 및 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온빔 소스는, 일면에 방전 공간을 가지며, 내부에 상기 방전 공간으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀들을 갖는 몸체; 상기 몸체 일면에 상기 방전 공간을 노출하도록 구비되며, 전원의 인가없이 부유(floating)되는 음극; 상기 방전 공간의 내부에 상기 음극과 이격되도록 구비되며, 외부로부터 인가되는 구동 전원과 연동하여 상기 음극과 사이에서 전기장을 형성하여 상기 가스를 이온화하는 양극; 상기 몸체에 결합하며 상기 가스 공급홀들과 연통되는 내부 공간을 형성하는 하우징; 상기 하우징의 외부에서 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징 내부 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급관; 및 상기 하우징 내부 공간에 상기 가스 공급홀들을 커버하도록 배치되며, 상기 내부 공간의 가스를 상기 가스 공급홀들로 균일하게 공급하기 위한 가스 분배판을 포함하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
10. A method according to any one of claims 6, 7 and 9,
The ion beam source includes a body having a discharge space on one surface thereof and having gas supply holes for supplying gas into the discharge space therein; A negative electrode which is provided on one surface of the body to expose the discharge space and is floating without applying power; A cathode disposed in the discharge space so as to be spaced apart from the cathode and forming an electric field between the cathode and the cathode in association with driving power applied from the outside to ionize the gas; A housing coupled to the body and defining an inner space communicating with the gas supply holes; A gas supply pipe passing through the housing from the outside of the housing to supply gas into the internal space of the housing; And a gas distribution plate disposed to cover the gas supply holes in the housing inner space and uniformly supplying the gas in the inner space into the gas supply holes.
삭제delete 삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스 사이로 반응성 가스가 주입되는 구조의 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
11. The method of claim 10,
And a reactive gas is injected between the plasma source and the ion beam source.
제 10 항에 있어서,
상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스는 각도를 두고 서로 마주하도록 배치된 구조의 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the plasma source and the ion beam source are arranged to face each other at an angle.
제 14 항에 있어서,
상기 플라즈마 소스와 이온빔 소스의 배치 각도는 90°내지 180°인 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein an arrangement angle of the plasma source and the ion beam source is 90 ° to 180 °.
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KR100295618B1 (en) * 1998-12-23 2001-10-26 홍상복 High vacuum magnetron sputtering method using ion beam

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