KR101990195B1 - 고밀도 박막증착을 위한 선형노즐 - Google Patents

고밀도 박막증착을 위한 선형노즐 Download PDF

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Abstract

박막의 생성 및 결합 조건을 조절함으로써 고품질의 박막을 제조할 수 있는 고밀도 박막증착을 위한 선형노즐이 개시된다. 이는 선형노즐의 높이 및 각도를 피처리 기판의 막의 특성 및 공정 조건에 따라 다양한 형태로 배치 가능하므로 증착 면적 및 증착 속도를 조절할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 선형노즐의 제1 분배 노즐 또는 제2 분배 노즐의 높이 및 각도를 독립적으로 조절하여 사용할 수 있기 때문에 증착 공정의 특성 및 증착되는 막의 조건에 따라 반응성 가스에 의한 플라즈마 및 소스 가스에 의한 플라즈마를 독립적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.

Description

고밀도 박막증착을 위한 선형노즐{Linear Nozzle for High-Density Thin Film Deposition}
본 발명은 박막증착을 위한 선형노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막의 생성 및 결합 조건을 조절함으로써 고품질의 박막을 제조할 수 있는 고밀도 박막증착을 위한 선형노즐에 관한 것이다.
박막을 제조하는 기술은 크게 물리적 방식을 이용한 물리 기상 증착방식(Physical vapor deposition, PVD)과 화학적 방식을 이용하는 화학 기상 증착방식(Chemical vapor deposition, CVD)으로 나뉜다.
물리 기상 증착방식(PVD)은 기판위에 박막을 증착하기 위해 빔이나 가스의 흐름을 만들어 내면서 물질을 증발시키거나 때는 방식이며, 화학 기상 증착방식(CVD)은 기체상태의 혼합물을 가열된 기판 표면에 반응시켜 생성물을 기판 표면에 증착시키는 방식이다.
화학 기상 증착방식(CVD)은 반응 에너지원에 따라 반응기에 주입된 반응기체의 분해 및 박막 증착시 열 에너지를 이용하는 열 기상 증착방식(Thermal CVD), 반응기내 혼합기체에 전장을 걸어 플라즈마 상태를 형성하여 박막을 증착하는 유기 화학 기상 증착방식(Plasma Enhanced CVD, PECVD), 고밀도 플라즈마를 형성하여 막을 증착하는 유도결합 플라즈마 화학 기상 증착방식(Inductive Coupled Plasma CVD, ICPCVD)등으로 구분된다.
근래의 디스플레이 분야는 가볍고, 얇으며, 휘어질 수 있는 플렉서블 기판에 대한 디스플레이 기술이 전반적으로 증가하고 있는 실정이다. 따라서, 증착장비를 이용하여 얇은 두께의 고밀도 및 베리어 특성에 맞는 맞춤형 박막 증착에 대한 필요성이 폭발적으로 증가하고 있다. 이러한 박막 증착은 디스플레이 산업 뿐만아니라 의류 및 의료등의 바이오, 우주, 항공 등 여러 산업 분야에 적용되고 있다.
하지만, 장비의 대형화에 있어서 설치공간이나 제조시간 증가등 다양한 문제들이 발생되고 있다.
한국등록특허 10-0941959
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 박막의 생성 및 결합 조건을 조절할 수 있는 고밀도 박막증착을 위한 선형노즐을 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 몸체, 상기 몸체의 일 측면에 형성되고, 일측에서 발생되는 제1 플라즈마를 다른 측으로 통과시키도록 형성된 다수개의 제1 통과홀 및 상기 제1 통과홀과 소정거리 이격되어 배치되고, 일측에서 발생되는 제2 플라즈마를 다른 측으로 통과시키도록 형성된 다수개의 제2 통과홀을 포함하고, 상기 몸체는 양 측면이 경사지도록 경사면이 형성된다.
상기 몸체는, 상기 제1 플라즈마를 통과시키는 제1 분배 노즐 및 상기 제2 플라즈마를 통과시키는 제2 분배 노즐을 포함할 수 있다.
상기 제1 통과홀은 상기 제1 분배 노즐의 길이 방향으로 다수개가 형성되고, 상기 제2 통과홀은 상기 제2 분배 노즐의 길이 방향으로 다수개가 형성될 수 있다.
상기 몸체의 길이는, 상기 몸체와 대응되는 피처리 기판의 길이와 동일하거나 더 길게 형성될 수 있다.
상기 제1 분배 노즐 및 상기 제2 분배 노즐의 일단과 타단의 높이는 동일한 높이를 갖을 수 있다.
상기 제1 분배 노즐 및 상기 제2 분배 노즐의 타단의 높이는 동일한 높이를 갖고, 일단의 높이는 다른 높이를 갖을 수 있다.
상기 제1 통과홀 및 제2 통과홀은 균일한 간격으로 형성될 수 있다.
상기 제1 통과홀 및 제2 통과홀은 구역별로 통과홀 간의 간격을 다르게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 반응가스에 의한 플라즈마와 소스가스에 의한 플라즈마를 처리실과 분리된 공간에서 각각 분리하여 형성한 후 처리실 내부로 유입되도록 함으로써 챔버 내부의 오염 정도를 최소화 할 수 있다. 따라서, 설비 가동시간의 증대와 운영비의 절감을 가져올 수 있다.
또한, 선형노즐의 높이 및 각도를 피처리 기판의 막의 특성 및 공정 조건에 따라 다양한 형태로 배치 가능하므로 증착 면적 및 증착 속도를 조절할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
더 나아가, 선형노즐의 제1 분배 노즐 또는 제2 분배 노즐의 높이 및 각도를 독립적으로 조절하여 사용할 수 있기 때문에 증착 공정의 특성 및 증착되는 막의 조건에 따라 반응성 가스에 의한 플라즈마 및 소스 가스에 의한 플라즈마를 독립적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 증착장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 선형노즐을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 선형노즐의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 선형노즐에 대한 높이 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 선형노즐에 대한 각도 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 증착장치 내에서 플라즈마의 이동을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 소스 이동부 동작에 따른 선형노즐의 이동을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 기판 이동부 동작에 따른 피처리 기판의 이동을 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 증착장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 증착 장치의 챔버 몸체(100)는 피처리 기판(101)에 대해 플라즈마 증착 공정을 수행하기 위한 환경을 조성하고 플라즈마가 생성 및 반응되는 공간을 제공한다. 이때, 챔버 몸체(100)는 사각의 판면 형상을 갖는 피처리 기판(101)에 적합하도록 전체적으로 사각 형상을 가질 수 있다. 다만, 본 발명에서 챔버 몸체(100)의 형상은 플라즈마 처리 대상이 되는 피처리 기판(101)의 종류 및 형상에 따라 변경될 수 있다.
챔버 몸체(100)는 플라즈마 생성부(200), 플라즈마 분배부(300), 처리실(400) 및 선형노즐을 포함할 수 있다.
플라즈마 생성부(200)는 챔버 몸체(100) 상부에 배치되고, 피처리 기판(101)에 증착 공정을 위한 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
또한, 플라즈마 생성부(200)는 제1 플라즈마 발생부(210) 및 제2 플라즈마 발생부(220)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 플라즈마 발생부(210) 및 제2 플라즈마 발생부(220)는 리모트 플라즈마 소스(Remote Plasma Source, RPS)일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
제1 플라즈마 발생부(210) 및 제2 플라즈마 발생부(220)는 각각 별도로 마련된 고주파전원과 가스공급부에 의해 고주파전력 및 공정가스를 인가받고 각각의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 즉, 제1 플라즈마 발생부(210)와 제2 플라즈마 발생부(220)에서 발생되는 플라즈마는 서로 다른 특성을 가진 플라즈마일 수도 있으며, 서로 같은 특성을 가진 플라즈마일 수도 있다. 일예로, 제1 플라즈마 발생부(210)에서 발생되는 제1 플라즈마는 반응성 가스에 의해 발생되는 플라즈마일 수 있으며, 제2 플라즈마 발생부(220)에서 발생되는 제2 플라즈마는 소스 가스에 의해 발생되는 플라즈마일 수 있다. 허나, 제1 플라즈마 발생부(210)와 제2 플라즈마 발생부(220)에서 발생되는 플라즈마는 공정 특성에 따라 다양하게 적용될 수 있다.
플라즈마 생성부(200)에서 생성된 제1 플라즈마와 제2 플라즈마는 제1 플라즈마 발생부(210)와 제2 플라즈마 발생부(220)의 하부에 각각 연결된 플라즈마 확산 공간(201)을 통해 플라즈마 분배부(300)로 유입될 수 있다.
플라즈마 분배부(300)는 도 1에 도시한 바와 같이, 플라즈마 분배부(300) 내에 배치된 경계블록(330)에 의해 제1 플라즈마영역(310) 및 제2 플라즈마영역(320)을 포함할 수 있다.
경계블록(330)은 플라즈마 분배부(300) 내의 중앙 부분에 위치할 수 있으며, 경계블록(330)에는 후술할 선형노즐을 높이에 따라 장착 가능하도록 하는 장착홈(331)을 포함할 수 있다. 즉, 사용자는 경계블록(330)의 장착홈(331)을 통해 선형노즐을 공정 특성에 맞게 높이 변경이 가능하도록 선형노즐을 슬롯 방식으로 장착홈(331)에 끼워 고정시킬 수 있다.
또한, 제1 플라즈마 발생부(210)에서 발생된 제1 플라즈마가 플라즈마 확산 공간(201)을 통해 제1 플라즈마영역(310)으로, 제2 플라즈마 발생부(220)에서 발생된 제2 플라즈마가 플라즈마 확산 공간(201)을 통해 제2 플라즈마영역(320)으로 유입되면, 경계블록(330)에 의해 제1 플라즈마와 제2 플라즈마가 각각의 영역으로 분리될 수 있다.
플라즈마 분배부(300) 하부에는 플라즈마 분배부(300)에서 분배된 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마를 피처리 기판(101)으로 분출하는 선형노즐(500)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 선형노즐을 나타내는 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 선형노즐(500)은 몸체(510)를 포함하고, 상기 몸체(510)는 제1 플라즈마를 통과시키는 제1 분배 노즐(511) 및 제2 플라즈마를 통과시키는 제2 분배 노즐(512)을 포함할 수 있다.
제1 분배 노즐(511)은 제1 플라즈마 발생부(210)에서 발생된 제1 플라즈마를 통과시킬 수 있다. 또한, 제1 분배 노즐(511)은 제1 플라즈마를 통과시키기 위해 제1 통과홀(501)을 포함할 수 있다.
제1 통과홀(501)의 단면은 원형, 사각 또는 삼각 형태등 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 또한, 제1 통과홀(501)은 제1 분배 노즐(511)의 길이 방향(x축방향)으로 다수개가 형성될 수 있다. 제1 통과홀(501)이 형성되는 형태는 균일한 간격으로 연속적으로 형성되는 것이 바람직하나, 피처리 기판(101)의 특정 부위에 증착률을 높이기 위해 제1 통과홀(501)이 연속적으로 형성되되, 피처리 기판(101)의 특정 영역에 대응되도록 더 작은 간격을 이루며 밀집되어 형성될 수도 있다. 일예로, 피처리 기판(101)의 중앙부분의 증착률을 높이기 위해 도 3에서와 같이 제1 통과홀(501)이 제1 분배 노즐(511)의 중앙부분에 밀집되어 형성될 수 있다.
제1 분배 노즐(511)의 길이(x축방향)는 제1 분배 노즐(511)과 대응되는 피처리 기판(101)의 길이와 동일하거나 더 길게 형성될 수 있다. 또한, 제1 분배 노즐(511)의 제1 통과홀(501)이 형성된 측면은 경사지도록 경사면(503)이 형성될 수 있다. 즉, 제1 분배 노즐(511)의 일단의 높이는 경사면(503)에 의해 타단의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
제2 분배 노즐(512)은 제2 플라즈마 발생부(220)에서 발생된 제2 플라즈마를 통과시킬 수 있다. 또한, 제2 분배 노즐(512)은 제2 플라즈마를 통과시키기 위해 제2 통과홀(502)을 포함할 수 있다.
제2 통과홀(502)의 단면은 제1 통과홀(501)과 같이 사각 또는 삼각 형태등 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 제2 통과홀(502)은 제1 통과홀(501)과 동일한 형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 통과홀(502)도 제1 통과홀(501)과 같이 제2 분배 노즐(512)의 길이 방향(x축방향)으로 다수개가 형성될 수 있으며, 균일한 간격으로 형성되거나 특정 부위가 밀집되어 형성될 수 있으나, 제1 통과홀(501)과 동일한 간격으로 형성하는 것이 바람직하다.
제2 분배 노즐(512)의 길이(x축방향)는 대응되는 피처리 기판(101)의 길이와 동일하거나 더 길게 형성될 수 있으나, 제1 분배 노즐(511)의 길이와 동일하게 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 분배 노즐(512)의 제2 통과홀(502)이 형성된 측면은 경사지도록 경사면(503)이 형성되되, 제2 분배 노즐(512)의 일단이 제1 분배 노즐(511)의 일단과 접하도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 분배 노즐(511)과 제2 분배 노즐(512)은 도 2에서와 같이, 일단이 서로 접한 대칭 구조로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 선형노즐의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 선형노즐(500)에 형성된 제1 통과홀(501) 또는 제2 통과홀(502)은 도 2에서와 같이, 균일한 간격으로 형성될 수도 있으나, 피처리 기판(101)의 특정 부위에 증착률을 높이기 위해 대응되는 선형노즐(500)의 통과홀(501,502)을 밀집하여 형성할 수도 있다. 즉, 피처리 기판(101)의 중앙부에 증착률이 낮아 전체 균일도가 낮아질 경우 공정 완료 후 해당 기판은 불량을 초래할 수 있다.
따라서, 피처리 기판(101)의 중앙부에만 별도로 증착률을 높이기 위해 도 3에 도시한 바와 같이, 선형노즐(500)에 형성된 제1 통과홀(501)과 제2 통과홀(502)을 균일한 간격으로 형성하되, 선형 노즐의 중앙 부위에만 통과홀(501,502)들의 간격을 작게하여 밀집되도록 형성할 수 있다. 따라서, 증착 공정 진행시 제1 통과홀(501)을 통과하는 제1 플라즈마와 제2 통과홀(502)을 통과하는 제2 플라즈마를 선형노즐(500)의 외곽부위보다 중앙부분에서 더 많이 통과되도록 함으로써 피처리 기판(101)의 중앙부에 제1 플라즈마와 제2 플라즈마에 의한 반응을 더 높일 수 있다. 즉, 증착률이 낮았던 중앙부의 증착률을 높여줌으로써 전체 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.
물론, 피처리 기판(101)의 중앙부가 증착률이 외곽부보다 높으면 선형노즐(500)의 중앙부위에 통과홀(501,502)들의 간격을 반대로 넓혀줌으로써 중앙부의 증착률을 낮추는 것도 가능하다.
계속해서 도 1을 참조하면, 선형노즐(500)은 플라즈마 분배부(300) 내에 장착될 수 있다. 좀 더 상세하게는, 선형노즐(500)의 제1 분배 노즐(511)의 일단과 제2 분배 노즐(512)의 일단이 경계블록(330)의 장착홈(331)에 장착되고, 타단은 플라즈마 분배부(300) 하부에 장착될 수 있다. 즉, 제1 분배 노즐(511)과 제2 분배 노즐(512)은 경계블록(330)에 장착된 일단에서 타단으로 갈수록 하부 방향으로 경사지도록 장착될 수 있다. 선형노즐(500) 전체 폭(y축방향)은 피처리 기판(101)의 전면에 걸쳐 증착이 이루어지도록 피처리 기판(101)의 폭과 동일하게 제작되거나, 후술할 소스 이동부에 의해 플라즈마 생성부를 이동(y축방향)시키며 증착이 이루어지도록 피처리 기판(101)의 폭보다 더 작게 제작될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 선형노즐에 대한 높이 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 다른 선형노즐(500)은 공정 특성에 따라 사용자에 의해 높이 변경이 가능하다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 분배 노즐(511) 및 제2 분배 노즐(512)의 일단은 경계블록(330)의 높이에 따라 형성된 장착홈(331)에 슬롯 형태로 장착 가능하기 때문에 사용자는 원하는 높이의 장착홈(331)에 제1 분배 노즐(511)과 제2 분배 노즐(512)을 장착함으로써 높이를 변경할 수 있다. 이때, 제1 분배 노즐(511)과 제2 분배 노즐(512)의 타단은 일단이 장착되는 변경된 높이만큼 이동되어 플라즈마 분배부(300) 하단에 장착될 수 있다. 즉, 선형노즐(500)의 높이를 변경할 때 선형노즐(500)의 각도를 변경하지 않고, 높이만 변경되어 장착될 수 있다.
이는, 선형노즐(500)의 높이를 높이게 되면 피처리 기판(101)과의 거리가 멀어지게 되고, 선형노즐(500)의 높이를 낮추게 되면 피처리 기판(101)과의 거리가 가까워지기 때문에 사용자는 공정의 특성을 고려하여 선형노즐(500)의 높이를 변경함으로써 증착 면적 및 증착 속도를 조절할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 선형노즐에 대한 각도 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 선형노즐(500)은 공정 특성에 따라 사용자에 의해 각도 변경이 가능하다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 분배 노즐(511) 및 제2 분배 노즐(512)은 경사면(503)의 각도를 다르게 제작하여 플라즈마 분배부(300) 내에 장착될 수 있다. 즉, 제1 분배 노즐(511) 및 제2 분배 노즐(512)의 타단의 높이는 플라즈마 분배부(300) 하단에 고정되고, 일단의 높이가 경계블록(330)에 형성된 원하는 높이의 장착홈(331)에 장착되도록 경사면(503)의 각도를 조절하여 다양한 각도의 선형노즐(500)이 제작될 수 있다.
일예로, 제1 분배 노즐(511)과 제2 분배 노즐(512)의 각도를 동일하게 변경하여 각각이 일단이 동일한 높이의 장착홈(331)에 장착되도록 선형노즐(500)을 제작할 수 있으며, 제1 분배 노즐(511)과 제2 분배 노즐(512)의 각도를 다르게 제작하여 각각의 일단이 다른 높이의 장착홈(331)에 장착되도록 선형노즐(500)을 제작할 수도 있다.
따라서, 사용자는 피처리 기판(101)의 증착 균일도 및 증착률을 고려하여 원하는 각도의 선형노즐(500)을 제작하여 증착 면적 및 증착 속도를 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 증착장치 내에서 플라즈마의 이동을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 제1 플라즈마 발생부(210)에서 발생된 제1 플라즈마는 플라즈마 확산 공간(201)을 통해 제1 플라즈마영역(310)으로 유입되고, 제1 플라즈마영역(310)으로 유입된 제1 플라즈마는 제1 분배 노즐(511)에 형성된 제1 통과홀(501)을 통해 피처리 기판(101)의 플라즈마 처리가 이루어지는 처리실(400)로 유입될 수 있다. 또한, 제2 플라즈마 발생부(220)에서 발생된 제2 플라즈마는 플라즈마 확산 공간(201)을 통해 제2 플라즈마영역(320)으로 유입되고, 제2 플라즈마영역(320)으로 유입된 제2 플라즈마는 제2 분배 노즐(512)에 형성된 제2 통과홀(502)을 통해 처리실(400)로 유입될 수 있다.
처리실(400)로 유입된 제1 플라즈마와 제2 플라즈마는 처리실(400) 내에서 서로 반응하여 피처리 기판(101)에 증착 공정이 이루어질 수 있다. 증착 공정후 처리된 배기가스는 배기 펌프(800)를 통해 챔버 몸체(100) 외부로 배출 될 수 있다. 이때, 배기 펌프(800)는 선형노즐(500)보다 높게 배치되어 펌핑시 배기가스가 챔버 하부에서 상부 방향으로 이동하며 펌핑이 이루어지기 때문에 선형노즐(500)에 증착된 오염물질이 피처리 기판(101)으로 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
즉, 제1 플라즈마 성분인 반응성 가스를 포함하는 제1 플라즈마와 제2 플라즈마 성분인 소스 가스를 포함하는 제2 플라즈마를 피처리 기판(101) 상에서 반응하도록 하여 증착이 이루어 질 수 있기 때문에 고품질의 박막이 형성될 수 있다. 따라서, 챔버 몸체(100) 내부의 오염정도를 최소화 할 수 있기 때문에 설비가동시간의 증대 및 운영비의 절감을 가져올 수 있다. 또한, 사용자는 선형노즐(500)의 전체 높이와 제1 분배 노즐(511) 또는 제2 분배 노즐(512)의 각도를 각각 조절함으로써 증착 공정의 특성 및 증착되는 막의 조건에 따라 제1 플라즈마와 제2 플라즈마를 독립적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.
피처리 기판(101)에 박막 증착 공정이 완료되면 피처리 기판(101)뿐만 아니라 챔버 몸체(100) 벽 또는 챔버 몸체(100) 내의 구성 파트(Part) 일부분에도 박막이 형성된다. 이렇게 챔버 몸체(100) 내에 형성된 박막은 수차례 공정이 반복되면서 두꺼워지고, 챔버 몸체(100) 벽에서 떨어져 나와 공정 중인 기판에 포함됨으로써 기판 상의 박막에 결점(Defect)을 만든다. 이러한 이유 때문에 증착 공정이 완료되면 챔버 몸체(100) 내의 부산물 등을 제거하기 위해 주기적으로 세정(Cleaning)을 해주어야 한다.
즉, 증착 공정이 반복되면 증착 물질이 처리실(400) 벽이나 선형노즐(500) 주위가 증착 물질로 오염되기 때문에 이를 주기적으로 세정하기 위해 플라즈마 생성부(200)에서 생성된 세정 플라즈마를 이용하여 챔버 몸체(100) 내부의 오염물들을 세정할 수 있다.
세정 공정을 진행하기 위해 제1 플라즈마 발생부(210)에서 발생되는 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마 발생부(220)에 발생되는 제2 플라즈마는 세정 가스를 포함하는 동일한 세정 플라즈마일 수 있다.
세정을 위해 플라즈마 생성부(200)에서 생성된 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마는 도 6에서 도시한 플라즈마 이동과 동일한 이동경로를 통해 이동될 수 있다. 즉, 플라즈마 생성부(200)에서 생성된 제1 플라즈마 및 제2 플라즈마는 플라즈마 확산 공간(201)을 통해 플라즈마 분배부(300)로 유입될 수 있다. 유입된 제1 플라즈마와 제2 플라즈마는 경계블록(330)에 의해 제1 플라즈마영역(310)과 제2 플라즈마영역(320)으로 각각 구분되어 유입될 수 있으며, 유입된 세정 플라즈마는 선형노즐(500)을 통해 처리실(400)로 각각 유입되어 처리실(400) 및 챔버 몸체(100) 내부를 세정할 수 있다.
즉, 제1 플라즈마 발생부(210)와 제2 플라즈마 발생부(220)에서 각각 세정가스를 포함하는 세정 플라즈마를 생성하여 챔버 몸체(100) 내부를 세정할 수 있기 때문에 별도의 세정을 위한 플라즈마 소스를 구비할 필요가 없다. 또한, 제1 분배 노즐(511)과 제2 분배 노즐(512)의 높이와 각도를 각각 조절할 수 있기 때문에 세정 공정시 챔버 몸체(100) 내부 부위별 오염정도에 따라 각각 제1 플라즈마와 제2 플라즈마를 조절함으로써 세정 효과를 높일 수 있다.
계속해서 도 1을 참조하면, 플라즈마 생성부(200) 상부에는 플라즈마 생성부(200)를 이동시키는 소스 이동부(600)를 포함할 수 있다. 또한, 소스 이동부(600)는 플라즈마 발생부가 이동될 수 있도록 배치된 LM가이드(Linear Motion Guide)(610) 및 구동모터(620)를 포함할 수 있다.
LM가이드(610)는 플라즈마 발생부 상부에 장착될 수 있으며, 바람직하게는 플라즈마 생성부(200)의 길이 방향(x축방향)에 대해 수직한 방향(y축방향)으로 플라즈마 생성부(200)가 이동될 수 있도록 플라즈마 상부 양측에 장착될 수 있다.
도 7은 본 발명의 소스 이동부 동작에 따른 플라즈마 생성부 이동을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 선형노즐(500)의 전체 길이(y축방향)는 도 7에 도시한 바와 같이, 하부의 기판 지지대부에 안착된 피처리 기판(101)의 전체 길이(y축방향)보다 짧을 수 있다. 즉, 선형노즐(500)의 전체 길이(y축방향)가 피처리 기판(101)의 전체 길이(y축방향)보다 짧게 형성되되, 공정 특성과 증착되는 막의 성질에 따라 길이는 다양하게 변경될 수 있다.
증착 공정이 시작되면 플라즈마 생성부(200)는 인가되는 공정가스와 고주파전력에 의해 제1 플라즈마와 제2 플라즈마를 발생시키고, 발생된 플라즈마에 의해 피처리 기판(101)에 증착 공정이 시작된다. 증착 공정이 진행되면, 플라즈마 생성부(200)는 소스 이동부(600)의 동작에 의해 도 7에 도시한 바와 같이, 선형노즐(500)의 길이 방향에 수직한 방향(y축방향)으로 이동될 수 있다. 즉, 소스 이동부(600)는 플라즈마 생성부(200)에 의해 생성된 플라즈마를 유지하면서 플라즈마 생성부(200)를 이동시킬 수 있다.
소스 이동부(600)는 플라즈마 생성부(200)를 이동시키되, 선형노즐(500)이 이동하면서 피처리 기판(101)을 모두 덮어 피처리 기판(101)에 증착 공정이 모두 이루어 질 수 있는 위치만큼 이동시킬 수 있다. 이는 선형노즐(500)의 길이(x축방향)가 대응되는 피처리 기판(101)의 길이와 동일하거나 크게 형성되고, 플라즈마 생성부(200)의 이동(y축방향)에 의해 선형노즐(500)이 대응되는 피처리 기판(101)의 길이만큼 이동하기 때문에 피처리 기판(101)의 전체 면적(x축,y축)에 걸쳐 증착이 이루어질 수 있다.
즉, 도 7에서와 같이, 증작 공정이 시작되었을 때, 피처리 기판(101)에 증착 공정이 이루어지지 않는 미증착 부위도 소스 이동부(600)의 이동에 의해 선형노즐(500)을 이동시켜 미증착 부위도 증착 공정이 이루어질 수 있기 때문에 피처리 기판(101)의 전체 증착이 가능하다.
따라서, 선형노즐(500)의 길이(y축방향)가 너무 짧으면 그 만큼 소스 이동부(600)에 의해 선형노즐(500)이 이동하는 시간이 증가하는 단점이 있기 때문에 공정 특성에 맞게 선형노즐(500)의 길이를 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 공정 특성에 따라 소스 이동부(600)는 플라즈마 생성부(200)의 수평 이동을 완료한 후 플라즈마 생성부(200)를 다시 원래의 자리(-y방향)로 복귀시킬 수 있다. 즉, 소스 이동부(600)는 플라즈마 생성부(200)를 수평 방향으로 이동시키되, 초기 위치에서부터 수평이동 끝 지점까지 왕복이동이 수행될 수 있다. 따라서, 선형노즐(500)의 길이에 따라 소스 이동부(600)가 이동되는 거리와 왕복이동 거리를 조절 가능하기 때문에 기판에 증착될 막의 특성 및 결합구조를 효과적으로 조절할 수 있고, 얇은 두께의 고밀도 및 베리어 특성에 맞는 맞춤형 박막 형성이 가능하다.
처리실(400) 하부에는 피처리 기판(101)을 지지하도록 배치되는 기판 지지대부(700)를 포함할 수 있으며, 기판 지지대부(700)는 정전척 전극(710) 및 기판 이동부(720)를 포함할 수 있다.
정전척 전극(710)은 피처리 기판(101)을 지지하는 동시에 기판을 고정하며, 기판의 온도를 유지시킬 수 있다. 공정 중 피처리 기판(101)에 증착되는 증착 효율을 높이기 위해 높은 공정 온도를 이용하여 공정이 진행될 때는 높은 온도에 의해 피처리 기판(101)이 휘어지게 되기 때문에 이를 방지하기 위해 일반적으로 기판의 전면적을 고정시키기 위한 정전척(Electrostatic Chuck, ESC)를 사용하게 된다.
정전척 전극(710) 하단에는 기판 지지대부(700)의 높이를 변경할 수 있는 기판 이동부(720)가 배치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 기판 이동부 동작에 따른 피처리 기판의 이동을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 기판 이동부(720)는 피처리 기판(101)에 증착되는 증착 공정에 따라 선형노즐(500)과의 거리(z축방향)를 조절함으로써 피처리 기판(101)에 증착되는 증착 분포도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 소스 이동부(600)에 의해 플라즈마 생성부(200)의 이동 거리를 조절할 수 있고, 선형노즐(500)의 높이 및 각도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 기판 이동부(720)를 이용하여 피처리 기판(101)의 높이를 조절할 수 있기 때문에 고밀도 박막이 요구되는 증착 공정이라도 증착분포도 향상 및 고품질의 막을 형성시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고밀도 박막증착을 위한 선형노즐(500)은 선형노즐(500)의 높이 및 각도를 피처리 기판(101)의 막의 특성 및 공정 조건에 따라 다양한 형태로 배치 가능하므로 증착 면적 및 증착 속도를 조절할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 선형노즐(500)의 제1 분배 노즐(511) 또는 제2 분배 노즐(512)의 높이 및 각도를 독립적으로 조절하여 사용할 수 있기 때문에 증착 공정의 특성 및 증착되는 막의 조건에 따라 반응성 가스에 의한 플라즈마 및 소스 가스에 의한 플라즈마를 독립적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 챔버 몸체 101 : 피처리 기판
200 : 플라즈마 생성부 210 : 제1 플라즈마 발생부
220 : 제2 플라즈마 발생부 300 : 플라즈마 분배부
310 : 제1 플라즈마영역 320 : 제2 플라즈마영역
400 : 처리실 500 : 선형노즐
501 : 제1 통과홀 502 : 제2 통과홀
503 : 경사면 510 : 몸체
511 : 제1 분배 노즐 512 : 제2 분배 노즐
600 : 소스 이동부 610 : LM가이드
620 : 구동모터 700 : 기판 지지대부
710 : 정전척 전극 720 : 기판 이동부

Claims (9)

  1. 양 측면이 경사지도록 경사면이 형성된 몸체;
    상기 몸체의 일측에서 발생되는 제1 플라즈마를 다른 측으로 통과시키도록 형성된 다수개의 제1 통과홀을 갖는 제1 분배 노즐; 및
    상기 제1 통과홀과 소정거리 이격되어 배치되고, 상기 제1 플라즈마와 다른 제2 플라즈마를 일측에서 다른 측으로 통과시키도록 형성된 다수개의 제2 통과홀을 갖는 제2 분배 노즐을 포함하고,
    상기 제1 분배 노즐과 상기 제2 분배 노즐 사이에는 상기 제1 플라즈마와 상기 제2 플라즈마가 분리되도록 하는 경계블록을 포함하며,
    상기 경계블록에는 상기 제1 분배 노즐 또는 상기 제2 분배 노즐이 장착되는 높이에 따라 장착 가능한 장착홈이 형성되는 것인 고밀도 박막 증착을 위한 선형노즐.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통과홀은 상기 제1 분배 노즐의 길이 방향으로 다수개가 형성되고,
    상기 제2 통과홀은 상기 제2 분배 노즐의 길이 방향으로 다수개가 형성되는 것인 고밀도 박막 증착을 위한 선형노즐.
  4. 제1항에 있어서, 상기 몸체의 길이는,
    상기 몸체와 대응되는 피처리 기판의 길이와 동일하거나 더 길게 형성되는 것인 고밀도 박막 증착을 위한 선형노즐.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분배 노즐 및 상기 제2 분배 노즐의 일단과 타단의 높이는 동일한 높이를 갖는 것인 고밀도 박막 증착을 위한 선형노즐.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분배 노즐 및 상기 제2 분배 노즐의 타단의 높이는 동일한 높이를 갖고, 일단의 높이는 다른 높이를 갖는 것인 고밀도 박막 증착을 위한 선형노즐.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통과홀 및 제2 통과홀은 균일한 간격으로 형성되는 것인 고밀도 박막 증착을 위한 선형노즐.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통과홀 및 제2 통과홀은 구역별로 통과홀 간의 간격을 다르게 형성하는 것인 고밀도 박막 증착을 위한 선형노즐.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분배 노즐 및 상기 제2 분배 노즐에 형성된 경사면은 각각 다른 각도를 갖는 것인 고밀도 박막 증착을 위한 선형노즐.
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