KR102021017B1 - Vacuum plasma reaction apparatus and Method for assembling the same - Google Patents

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Abstract

진공 플라즈마 반응 장치가 개시된다. 진공 플라즈마 반응 장치는, 진공 반응기, 반응 가스를 공급받아 플라즈마 반응을 하거나 반응후 배출 가스를 배출하는 다수의 튜브가 격자형 배열 구조로 배치되어 상기 진공 반응기 내의 공정 기판을 증착 또는 에칭하는 진공 플라즈마 유닛 어셈블리를 포함한다.A vacuum plasma reaction apparatus is disclosed. The vacuum plasma reaction apparatus includes a vacuum reactor and a vacuum plasma unit for depositing or etching a process substrate in the vacuum reactor by arranging a plurality of tubes arranged in a lattice structure in which a plasma reaction is supplied by the reaction gas or discharged after the reaction. Contains the assembly.

Description

진공 플라즈마 반응 장치 및 이의 조립 방법{Vacuum plasma reaction apparatus and Method for assembling the same}Vacuum plasma reaction apparatus and method for assembling the same}

본 발명은 진공 플라즈마 반응 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum plasma reaction apparatus.

진공 플라즈마 반응기는 태양전지, 반도체, 디스플레이 공정중 박막 증착 및 식각에 사용되고 있다. 플라즈마 발생 구조에 따라 진공 플라즈마 반응기는 CCP(Capacitively Coupled Plasma: 용량 결합성 플라즈마)와 ICP(Inductively Coupled Plasma: 유도 결합성 플라즈마)로 구분된다.Vacuum plasma reactors are used for thin film deposition and etching in solar cells, semiconductors, and display processes. According to the plasma generation structure, the vacuum plasma reactor is classified into capacitively coupled plasma (CCP) and inductively coupled plasma (ICP).

이 중, ICP 플라즈마 반응기는 일반적으로 전원공급 및 매칭 네트워크, 유도결합 반응을 위한 코일, 플라즈마 반응 튜브 등으로 구성된다. 플라즈마 밀도가 높아 고수율에 유리하지만, 특유의 구조로 인해 대면적화에 어려움이 있다. 즉, 튜브 직경에 반응 면적이 제한되어 기판 면적을 늘릴 수 없어 대면적 공정에 불리하다.Among them, the ICP plasma reactor is generally composed of a power supply and matching network, a coil for inductive coupling reaction, a plasma reaction tube and the like. High plasma density is advantageous for high yield, but due to its unique structure, it is difficult to make a large area. That is, the reaction area is limited to the tube diameter, so that the substrate area cannot be increased, which is disadvantageous for the large area process.

또한, 대면적에 ICP반응 적용 시 플라즈마 반응 영역 ICP 코일의 직경에 제한된다. 또한, 가스 주입구를 통해 반응가스가 주입되어 대면적의 기판 표면을 지나 가스 배출구로 나가는 가스 경로가 복잡하다. 또한, 기판 중앙과 테두리 부분에서 반응 가스의 조성비가 달라진다. 이 역시 대면적을 불리하게 하는 원인이 된다. In addition, when the ICP reaction is applied to a large area, the plasma reaction region is limited to the diameter of the ICP coil. In addition, the gas path is complicated by the reaction gas is injected through the gas inlet to the gas outlet through the large surface of the substrate. In addition, the composition ratio of the reaction gas varies at the center and the edge portion of the substrate. This also causes a disadvantage of the large area.

또한, 대면적 장치 구현 시 반응가스의 반응기 내부 체류시간이 길어지고, 반응가스의 체류시간이 길어지면, 반응가스가 불순물에 오염될 확률이 높아지고, 전구체 분자들이 증착에 기여하지 않고, 챔버 내부에서 분말 (파우더)를 형성한다. 즉, 가스 체류시간이 길어 고압 공정시 분발 발생의 원인이 된다. 이는 박막의 핀홀 및/또는 챔버내부 오염의 원인이 된다. 이를 해결하려면, 공정압력을 고압으로 유지하면서도 반응가스의 체류시간을 짧게 가져가야 한다는 문제점이 있다. In addition, in the implementation of a large-area device, when the residence time of the reaction gas becomes longer and the residence time of the reaction gas becomes longer, the probability that the reaction gas is contaminated with impurities increases, and precursor molecules do not contribute to deposition, Form a powder (powder). That is, the gas residence time is long, which causes powdering during the high pressure process. This causes pinholes and / or internal chamber contamination of the thin film. In order to solve this problem, there is a problem in that the residence time of the reaction gas must be shortened while maintaining the process pressure at a high pressure.

마지막으로, 대면적 구현시 열선 구조의 한계로 대면적의 기판온도를 균일하게 유지하는 것이 어렵다는 점이다. 부연하면, 한 가닥 또는 몇 가닥의 열선이 기판 아래에 기하학적으로 배열되어 있으며, 대면적에서 기판온도의 불균일도 발생한다. 또한, 기판 온도를 섭씨 약 1000℃ 정도의 고온에서 공정 진행할 경우 대면적의 기판온도 유지가 매우 어렵다. Finally, it is difficult to maintain a large temperature of the substrate uniformly due to the limitation of the hot wire structure when implementing a large area. In other words, one or a few strands of heat rays are arranged geometrically under the substrate, and nonuniformity of the substrate temperature occurs in a large area. In addition, it is very difficult to maintain a large substrate temperature when the substrate temperature is processed at a high temperature of about 1000 degrees Celsius.

1. 한국등록번호 제10-1236206호(등록일자: 2013.02.18)1. Korea Registration No. 10-1236206 (Registration Date: February 18, 2013) 2. 한국등록번호 제10-0576093호(등록일자: 2006.04.26)2. Korea Registration No. 10-0576093 (Registration Date: April 26, 2006)

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 대면적 공정에 용이하도록 기판 면적에 따라 배열을 늘일 수 있는 진공 플라즈마 반응 장치 및 이의 조립 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems according to the above background, and an object thereof is to provide a vacuum plasma reaction apparatus and an assembly method thereof capable of increasing an arrangement according to a substrate area to facilitate a large area process.

또한, 본 발명은 대면적 구현시 대면적의 기판 온도를 균일하게 유지할 수 있는 진공 플라즈마 반응 장치 및 이의 조립 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a vacuum plasma reaction apparatus and an assembly method thereof capable of maintaining a large area of substrate temperature uniformly when implementing a large area.

또한, 본 발명은 공정 압력을 고압으로 유지하면서도 반응 가스의 체류시간을 짧게 가져갈 수 있는 진공 플라즈마 반응 장치 및 이의 조립 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a vacuum plasma reaction apparatus and a method for assembling thereof, which can reduce the residence time of the reaction gas while maintaining the process pressure at a high pressure.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해 대면적 공정에 용이하도록 기판 면적에 따라 배열을 늘일 수 있는 진공 플라즈마 반응 장치를 제공한다.The present invention provides a vacuum plasma reaction apparatus capable of extending the arrangement according to the substrate area to facilitate a large area process in order to achieve the problems presented above.

상기 진공 플라즈마 반응 장치는,The vacuum plasma reaction device,

진공 반응기(510); 및Vacuum reactor 510; And

반응 가스를 공급받아 플라즈마 반응을 하거나 반응후 배출 가스를 배출하는 다수의 튜브(101)가 격자형 배열 구조로 배치되어 상기 진공 반응기(510) 내측의 공정 기판(110)을 증착 또는 에칭하는 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.A vacuum plasma for depositing or etching the process substrate 110 inside the vacuum reactor 510 is arranged in a lattice structure in which a plurality of tubes 101 are supplied with a reaction gas to perform a plasma reaction or discharge the exhaust gas after the reaction. Unit assembly 100; Characterized in that it comprises a.

이때, 상기 다수의 튜브(101) 중 일부는 균일한 비율로 반응 가스를 공급하기 위한 반응 유닛(210)이 되고, 상기 다수의 튜브(101) 중 나머지는 반응후 배출 가스를 배출하는 가스 배출구(220)가 되는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, some of the plurality of tubes 101 is a reaction unit 210 for supplying the reaction gas in a uniform ratio, the remaining of the plurality of tubes 101 is a gas outlet for discharging the exhaust gas after the reaction ( 220).

이와 달리, 상기 다수의 튜브(101) 중 일부는 상이한 비율로 반응 가스를 공급하기 위한 반응 유닛(210)이 되고, 상기 다수의 튜브(101) 중 나머지는 반응후 배출 가스를 배출하는 가스 배출구(220)가 되는 것을 특징으로 할 수 있다.On the contrary, some of the plurality of tubes 101 may be reaction units 210 for supplying reactant gases at different ratios, and the remaining ones of the plurality of tubes 101 may discharge gas after the reaction. 220).

이 때, 위의 두 가지 모든 경우 가스 공급은 반응기로 유입되는 가스관에 유량 조절기(MFC: Mass Flow Controller)를 설치하여 공정 중 공급되는 가스유량의 조절이 가능하다.At this time, in all of the above two cases, the gas supply can be controlled by installing a mass flow controller (MFC) in the gas pipe flowing into the reactor.

또한, 반응기의 가스 배출구와 펌프 사이에 스로틀 밸브(throttle valve)가 설치되어 배기 유속 및/또는 반응기 내 압력을 조절 가능한 구조의 반응기라는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, a throttle valve may be installed between the gas outlet of the reactor and the pump so that the reactor has a structure capable of adjusting the exhaust flow rate and / or the pressure in the reactor.

또한, 상기 진공 플라즈마 반응 장치는, 상기 다수의 튜브(101) 중 일부 튜브의 일측 말단과 연통되어 반응 가스를 공급하기 위한 가스 공급 매니폴드(610);를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The vacuum plasma reaction apparatus may further include a gas supply manifold 610 communicating with one end of some of the plurality of tubes 101 to supply a reaction gas.

또한, 상기 진공 플라즈마 반응 장치는, 상기 다수의 튜브(101) 중 일부 튜브의 일측 말단과 연통되어 반응후 배출 가스를 배출하기 위한 가스 배출 매니폴드(620);를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The vacuum plasma reactor may further include a gas discharge manifold 620 communicating with one end of some of the plurality of tubes 101 to discharge the exhaust gas after the reaction. have.

또한, 상기 진공 플라즈마 반응 장치는, 상기 기판(110)의 표면상에 격자 형태로 배열되는 다수의 히터(720);를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The vacuum plasma reaction apparatus may include a plurality of heaters 720 arranged in a lattice form on the surface of the substrate 110.

여기서, 상기 다수의 히터(720)는 인덕션 히터인 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the plurality of heaters 720 may be an induction heater.

또한, 상기 다수의 히터(720)는 각각 개별적으로 온도 제어가 되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the plurality of heaters 720 may be characterized in that the temperature control, respectively.

또한, 상기 다수의 히터(720)는 흑연, 스테인리스 스틸, 및 텅스텐 중 어느 하나의 전도체인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the plurality of heaters 720 may be a conductor of any one of graphite, stainless steel, and tungsten.

또한, 상기 다수의 히터(720)에는 상기 반응 가스로부터의 부식 반응을 방지하기 위해 표면에 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the plurality of heaters 720 may be characterized in that the coating layer is formed on the surface to prevent the corrosion reaction from the reaction gas.

또한, 상기 코팅층은 석영, 세라믹, 실리콘 질화막, 및 실리콘 탄화막 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the coating layer may be any one of quartz, ceramic, silicon nitride film, and silicon carbide film.

또한, 상기 격자형 배열 구조는 다각형인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the grid arrangement may be characterized in that the polygon.

또한, 상기 다수의 튜브(101)의 직경은 1mm 내지 10cm인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the diameter of the plurality of tubes 101 may be characterized in that 1mm to 10cm.

또한, 상기 반응 가스는 증착 공정 시 SiH4, Si2H6, SiCl4, SiHCl3, SiF4 중 선택된 1종 이상을 H2 또는 He 가스에 희석시킨 가스인 것을 특징으로 할 수 있다.The reaction gas may be a gas obtained by diluting at least one selected from SiH 4 , Si 2 H 6 , SiCl 4 , SiHCl 3 , and SiF 4 in H 2 or He gas during the deposition process.

또한, 상기 반응 가스는 에칭 공정시 C4F8, NF3, SF6, Ar, O2 중 선택된 1종 이상을 혼합한 가스인 것을 특징으로 할 수 있다.The reaction gas may be a gas in which at least one selected from C 4 F 8 , NF 3 , SF 6 , Ar, and O 2 is mixed during the etching process.

또한, 상기 진공 플라즈마 반응 장치는, 상기 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)과 기판(110) 사이에 설치되는 그리드 전극판(900);을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the vacuum plasma reaction apparatus may include a grid electrode plate 900 provided between the vacuum plasma unit assembly 100 and the substrate 110.

또한, 상기 진공 플라즈마 반응 장치는, 상기 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100), 그리드 전극판(900) 및 기판(110) 사이의 거리를 조절하기 위해 상기 그리드 전극판(900)의 위치를 변경하는 위치 이동 수단;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the vacuum plasma reaction apparatus, the position movement to change the position of the grid electrode plate 900 to adjust the distance between the vacuum plasma unit assembly 100, the grid electrode plate 900 and the substrate 110 Means; it may be characterized in that it comprises a.

또한, 상기 그리드 전극판(900) 및 기판(110)에는 직류 전압이 인가되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, a DC voltage may be applied to the grid electrode plate 900 and the substrate 110.

또한, 상기 그리드 전극판(900)은 메쉬 구조인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the grid electrode plate 900 may be characterized in that the mesh structure.

또한, 상기 플라즈마 반응을 위한 플라즈마 주파수는 13.56MHz, 27.12MHz, 40 MHz, 54.24 MHz, 60 MHz 중 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the plasma frequency for the plasma reaction may be characterized in that one of 13.56MHz, 27.12MHz, 40MHz, 54.24MHz, 60MHz.

또한, 상기 에칭시 공정 압력은 1 내지 100mTorr이고, 증착시 공정 압력은 50mTorr 내지 760Torr인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the process pressure during the etching may be 1 to 100mTorr, the deposition process process pressure may be characterized in that 50mTorr to 760Torr.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 반응 가스를 공급받아 플라즈마 반응을 하거나 반응후 배출 가스를 배출하는 다수의 튜브(101)를 준비하는 단계; 상기 다수의 튜브(101)를 격자형 배열 구조로 배치하여 증착 또는 에칭하는 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)를 형성하는 단계; 및 증착 또는 에칭되는 공정 기판(110)이 내측에 위치하는 진공 반응기(510)에 상기 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)를 설치하는 단계;를 포함하는 진공 플라즈마 반응 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다.On the other hand, another embodiment of the present invention, comprising the steps of preparing a plurality of tubes 101 for receiving a reaction gas to perform a plasma reaction or discharge the exhaust gas after the reaction; Forming a vacuum plasma unit assembly (100) to deposit or etch the plurality of tubes (101) in a lattice arrangement; And installing the vacuum plasma unit assembly 100 in the vacuum reactor 510 in which the process substrate 110 to be deposited or etched is located inside.

본 발명에 따르면, ICP(Inductively Coupled Plasma: 유도 결합성 플라즈마) 플라즈마 반응 유닛을 다수 소형의 튜브로 제작하여 격자형 배열 구조를 구현함으로써 기판 면적에 따라 배열을 늘리 수 있어 대면적 공정에 용이하다.According to the present invention, an ICP (Inductively Coupled Plasma) plasma reaction unit is made of a plurality of small tubes to implement a lattice arrangement structure, which can increase the arrangement according to the substrate area, thereby facilitating a large area process.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 배열된 튜브의 일부를 반응 유닛이 아닌 가스 배출구로 활용함으로써 가스 이동 경로가 단순화되어 가스 체류시간이 아주 짧아 고압, 고능률 공정이 가능하다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that by utilizing a portion of the arranged tube as a gas outlet rather than a reaction unit, the gas flow path is simplified, so that the gas residence time is very short, so that a high pressure and high efficiency process is possible.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 기판의 중앙과 테두리 부분에서 가스의 반응성이 완전히 동일하다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that the reactivity of the gas at the center and the edge of the substrate is completely the same.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 가스의 반응기내 체류시간이 짧기 때문에 고압 공정시 분말 발생을 억제하여 고압 공정이 가능하고 공정속도 향상에 유리하다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that the residence time of the gas in the reactor is short, it is possible to suppress the generation of powder during the high pressure process to enable a high pressure process and advantageous in improving the process speed.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다수의 튜브로 이루어진 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)의 일부 개념도이다.
도 2는 1에 도시된 튜브 중 일부를 도시한 것으로서 반응 유닛과 가스 배출구의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 따라 반응 유닛과 가스 배출구로 이루어진 격자형 배열 구조를 갖는 ICP 유닛 어셈블리의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따라 반응 유닛과 가스 배출구의 비율을 다르게 한 진공 플라즈마 유닛 어셈블리의 개념도이다.
도 5는 도 2에 도시된 반응 유닛과 가스 배출구의 구조를 사용한 진공 플라즈마 반응 장치의 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 반응 유닛과 가스 배출구에 매니폴드를 연결한 개념도이다.
도 7은 도 5에 도시된 공정 기판에 히터를 격자 형태로 배열한 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 공정 기판상에 반응 유닛과 가스 배출구를 배열한 예시이다.
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 도 8에 도시된 공정 기판과 진공 플라즈마 유닛 어셈블리 사이에 그리드 전극판을 배치한 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 그리드 전극판의 위치를 변경하는 위치 이동 수단의 개념도이다.
도 11은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 진공 플라즈마 반응 장치의 조립 과정을 보여주는 흐름도이다.
1 is a partial conceptual view of a vacuum plasma unit assembly 100 composed of a plurality of tubes according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing some of the tubes shown in FIG. 1 showing the configuration of the reaction unit and the gas outlet.
3 is a conceptual diagram of an ICP unit assembly having a lattice arrangement consisting of a reaction unit and a gas outlet in accordance with FIG. 2.
4 is a conceptual diagram of a vacuum plasma unit assembly having a different ratio of a reaction unit and a gas outlet according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of the vacuum plasma reaction apparatus using the structure of the reaction unit and the gas outlet shown in FIG.
FIG. 6 is a conceptual diagram in which a manifold is connected to the reaction unit and the gas outlet shown in FIG. 5.
FIG. 7 is a perspective view of a heater arranged in a lattice form on the process substrate illustrated in FIG. 5.
FIG. 8 is an example in which a reaction unit and a gas outlet are arranged on a process substrate shown in FIG. 7.
FIG. 9 is a perspective view of a grid electrode plate disposed between the process substrate shown in FIG. 8 and the vacuum plasma unit assembly according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
FIG. 10 is a conceptual diagram of a position moving means for changing the position of the grid electrode plate shown in FIG. 9.
11 is a flowchart illustrating an assembly process of a vacuum plasma reaction apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.In describing each drawing, like reference numerals are used for like elements.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term “and / or” includes any combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Should not.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 진공 플라즈마 반응 장치 및 이의 조립 방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a vacuum plasma reaction apparatus and an assembly method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다수의 튜브로 이루어진 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)의 일부 개념도이다. 도 1을 참조하면, 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)는 다수의 튜브(101)가 격자형 배열 구조로 배치되어 구성된 형태이다. 격자형 배열 구조는 다각형 구조로서, 육각형(벌집), 오각형, 교차 등의 기하학적 배치를 띠게 된다.1 is a partial conceptual view of a vacuum plasma unit assembly 100 composed of a plurality of tubes according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the vacuum plasma unit assembly 100 is configured by arranging a plurality of tubes 101 in a lattice arrangement. The lattice arrangement structure is a polygonal structure, and has a geometric arrangement of hexagonal (honeycomb), pentagon, and intersection.

튜브(101)의 직경은 약 1mm 내지 10cm가 될 수 있다. 즉 소형의 튜브(101)를 다수 개 만들어서 일정한 간격으로 배열하여 격자형상이 되게 한다. 튜브(101)는 플라즈마 반응을 위해서 석영, 세라믹 등의 부도체로 이루어진다. The diameter of the tube 101 may be about 1 mm to 10 cm. That is, a plurality of small tubes 101 are made and arranged at regular intervals to form a lattice shape. The tube 101 is made of a nonconductor such as quartz or ceramic for plasma reaction.

따라서, 증착 또는 에칭되는 공정 기판(110)의 기판 면적에 따라 튜브(101)의 개수를 늘려서 배열할 수 있다. 즉, 대면적 공정에 용이하다.Therefore, the number of tubes 101 may be increased and arranged according to the substrate area of the process substrate 110 to be deposited or etched. That is, it is easy for a large area process.

도 2는 1에 도시된 튜브 중 일부를 도시한 것으로서 반응 유닛과 가스 배출구의 구성을 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 다수의 튜브(101) 중 한 쌍의 튜브만을 도시한 것이다. 즉, 하나의 튜브는 반응 가스를 공급받아 플라즈마 반응을 수행하는 반응 유닛(210)이 되고, 나머지 하나의 튜브는 반응후 배출 가스를 배출하는 통로가 되는 가스 배출구(220)가 된다. FIG. 2 is a view showing some of the tubes shown in FIG. 1 showing the configuration of the reaction unit and the gas outlet. Referring to FIG. 2, only one pair of tubes of the plurality of tubes 101 shown in FIG. 1 is shown. That is, one tube is a reaction unit 210 for receiving a reaction gas and performing a plasma reaction, and the other tube is a gas outlet 220 serving as a passage for discharging the exhaust gas after the reaction.

반응 유닛(210)은 튜브, 튜브 외관에 권선되는 코일(211), 코일(211)에 교류 전원(AC: Alternating Current)을 공급하는 전원 공급기(230), 교류 전원을 코일에 매칭하는 매칭 네트워크(240) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 매칭 네트워크는 커패시터 및/또는 인덕터의 조합으로 이루어진다.The reaction unit 210 includes a tube, a coil 211 wound around the tube exterior, a power supply 230 for supplying alternating current (AC) to the coil 211, and a matching network for matching the AC power to the coil ( 240) and the like. The matching network consists of a combination of capacitors and / or inductors.

반응 유닛(210)은 ICP(Inductively Coupled Plasma: 유도 결합성 플라즈마) 반응 유닛이다. The reaction unit 210 is an ICP (Inductively Coupled Plasma) reaction unit.

도 2를 참조하면, 배열된 튜브의 일부를 반응 유닛(210)이 아닌 단지 반응후 배출 가스를 배출하기 위한 펌핑 용도로 구성되는 가스 배출구(220)로 이용하는 구조이다.Referring to FIG. 2, a portion of the arranged tubes is used as a gas outlet 220 configured for pumping for discharging exhaust gas only after the reaction instead of the reaction unit 210.

따라서, 화살표와 같이 반응 가스가 반응 유닛(210)에 공급되며, 이 반응 유닛(210)에 의해 플라즈마 반응이 이루어진 후, 배출 가스는 가스 배출구(220)를 통해 배출된다. 따라서, 공정 기판(110)의 중앙과 테두리 부분에서 가스의 반응성에 있어서 완전히 동일한 환경 조성이 가능하다. 즉, 가스가 진공 반응기(즉 챔버) 내에서 짧은 시간 체류하고 즉시 배출된다. 이러한 신속한 배출로 인해 고압, 고능률 공정이 가능하다.Therefore, the reaction gas is supplied to the reaction unit 210 as shown by the arrow, and after the plasma reaction is performed by the reaction unit 210, the discharge gas is discharged through the gas outlet 220. Therefore, the same composition of the environment in the reactivity of the gas at the center and the edge of the process substrate 110 is possible. That is, the gas stays in the vacuum reactor (ie chamber) for a short time and immediately exits. This rapid discharge enables high pressure, high efficiency processes.

또한 이 때, 가스 공급은 반응기로 유입되는 가스관(미도시)에 유량 조절기(MFC: Mass Flow Controller)(미도시)를 설치하여 공정 중 공급되는 가스유량의 조절이 가능하다. 또한, 반응기의 가스 배출구와 펌프(미도시) 사이에 스로틀 밸브 (throttle valve)가 설치되어 배기 유속 및/또는 반응기 내 압력을 조절 가능한 구조로 제작할 수 있다.In this case, the gas supply can be controlled by installing a mass flow controller (MFC) (not shown) in the gas pipe (not shown) flowing into the reactor. In addition, a throttle valve may be installed between the gas outlet of the reactor and the pump (not shown) to manufacture a structure capable of adjusting the exhaust flow rate and / or the pressure in the reactor.

물론, 반응 유닛(210)의 외관에 별도의 전자기파 차폐를 위해 차폐막이 추가로 구성될 수 있다. Of course, a shielding film may be further configured to separate the electromagnetic wave from the exterior of the reaction unit 210.

도 3은 도 2에 따라 반응 유닛과 가스 배출구로 이루어진 격자형 배열 구조를 갖는 ICP 유닛 어셈블리(100)의 개념도이다. 도 3을 참조하면, 화살표(일부만 표시)와 같이 가스 흐름이 발생하여, 가스 이동 경로가 단순하며 대면적에서도 균일하다. 특히, 도 3은 반응 유닛(210)과 가스 배출구(220)의 비율이 균일하게 이루어진다. 즉, 반응 유닛(210)과 가스 배출구(220)의 비율이 1:1이 된다. 3 is a conceptual diagram of an ICP unit assembly 100 having a lattice arrangement structure consisting of a reaction unit and a gas outlet in accordance with FIG. 2. Referring to FIG. 3, a gas flow occurs as shown by an arrow (only a part), so that the gas flow path is simple and uniform in a large area. In particular, FIG. 3 shows a uniform ratio of the reaction unit 210 and the gas outlet 220. That is, the ratio of the reaction unit 210 and the gas outlet 220 is 1: 1.

도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따라 반응 유닛과 가스 배출구의 비율을 다르게 한 진공 플라즈마 유닛 어셈블리의 개념도이다. 도 4를 참조하면, 배열된 튜브의 일부를 반응 유닛(210)이 아니 가스 배출구(220)로 활용한 예이다. 따라서, 반응 유닛(210)과 가스 배출구(220)의 비율이 1:1이 아니고, 1:2, 1:3, 1:4 등이 될 수 있다.4 is a conceptual diagram of a vacuum plasma unit assembly having a different ratio of a reaction unit and a gas outlet according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, a portion of the arranged tubes is used as the gas outlet 220 instead of the reaction unit 210. Therefore, the ratio of the reaction unit 210 and the gas outlet 220 may not be 1: 1, but may be 1: 2, 1: 3, 1: 4, and the like.

도 5는 도 2에 도시된 반응 유닛과 가스 배출구의 구조를 사용한 진공 플라즈마 반응 장치(500)의 단면도이다. 특히, 도 5는 도 3에 도시된 바에 따라 반응 유닛(210)과 가스 배출구(220)의 비율이 1:1이다. 또한, 진공 반응기(510) 내측에 공정 기판(110)이 배치되고, 이 진공 반응기(510)에 다수의 반응 유닛(210)과 가스 배출구(220)가 설치된다. 도 5에서는 반응 유닛(210)과 가스 배출구(220)의 반만 진공 반응기(510)에 결합한 형태이나, 이는 이해를 위한 것으로 다양한 결합 형태가 가능하다.FIG. 5 is a cross-sectional view of the vacuum plasma reaction apparatus 500 using the structure of the reaction unit and the gas outlet shown in FIG. 2. In particular, in FIG. 5, the ratio of the reaction unit 210 and the gas outlet 220 is 1: 1 as shown in FIG. 3. In addition, the process substrate 110 is disposed inside the vacuum reactor 510, and a plurality of reaction units 210 and gas outlets 220 are installed in the vacuum reactor 510. In FIG. 5, only half of the reaction unit 210 and the gas outlet 220 are coupled to the vacuum reactor 510, but for the purpose of understanding, various combinations are possible.

계속, 도 5를 참조하면, 화살표와 같이, 반응 유닛(210)으로부터 가스가 인접한 가스 배출구(220)로 배출된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 흐름이 발생하여, 가스 이동 경로가 단순화된다. 따라서, 기판(110)의 중앙과 테두리 부분에서 가스의 반응성이 동일하다. 이 역시 대면적화에 유리하다. 또한, 반응 유닛(210)으로부터 가스가 인접한 가스 배출구(220)로 배출됨으로써 가스의 진공 반응기내 체류 시간이 짧기 때문에, 고압 공정시 분말 발생이 억제된다. 따라서, 고압 공정이 가능하며, 이는 공정 속도 향상에 유리하다. 5, the gas is discharged from the reaction unit 210 to the adjacent gas outlet 220 as shown by the arrow. As shown in FIG. 5, gas flow occurs to simplify the gas flow path. Therefore, the reactivity of the gas in the center and the edge portion of the substrate 110 is the same. This is also advantageous for large area. In addition, since gas is discharged from the reaction unit 210 to the adjacent gas outlet 220, the residence time of the gas in the vacuum reactor is short, so that powder generation during the high pressure process is suppressed. Thus, a high pressure process is possible, which is advantageous for speeding up the process.

이때, 반응 가스는 증착 공정시 SiH4, Si2H6, SiCl4, SiHCl3, SiF4 중 선택된 1종 이상을 H2 또는 He 가스에 희석시킨 가스를 이용한다. 또한, 반응 가스는 에칭 공정시 C4F8, NF3, SF6, Ar, O2 중 선택된 1종 이상을 혼합한 가스인 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 반응 가스는 전구체 가스를 포함하는 개념일 수 있다. In this case, the reaction gas may be a gas obtained by diluting at least one selected from SiH 4 , Si 2 H 6 , SiCl 4 , SiHCl 3 , and SiF 4 in H 2 or He gas during the deposition process. The reaction gas may be a gas in which at least one selected from C 4 F 8 , NF 3 , SF 6 , Ar, and O 2 is mixed in an etching process. Here, the reaction gas may be a concept including a precursor gas.

반응 가스는 플라즈마 분위기 내에서 분해되어 기판에 실리콘 박막을 증착한다. 플라즈마 반응을 위한 플라즈마 주파수는 13.56 MHz, 27.12 MHz, 40 MHz, 54.24 MHz, 60 MHz 등이 될 수 있다. 또한, 에칭시 공정 압력은 약 1 내지 100mTorr이고, 증착시 공정 압력은 약 50mTorr 내지 상압(즉 약 760Torr)이 될 수 있다.The reaction gas is decomposed in a plasma atmosphere to deposit a silicon thin film on the substrate. The plasma frequency for the plasma reaction may be 13.56 MHz, 27.12 MHz, 40 MHz, 54.24 MHz, 60 MHz, and the like. In addition, the process pressure during etching may be about 1 to 100 mTorr, and the process pressure upon deposition may be about 50 mTorr to atmospheric pressure (ie, about 760 Torr).

도 6은 도 5에 도시된 반응 유닛과 가스 배출구에 매니폴드를 연결한 개념도이다. 도 6을 참조하면, 반응 가스를 공급하기 위한 가스 공급 매니폴드(610)가 반응 유닛(210)으로 사용되는 튜브들의 일측 말단들과 연통된다. 한편, 반응후 배출 가스를 배출하기 위한 가스 배출 매니폴드(620)가 가스 배출구(220)로 사용되는 튜브들의 일측 말단들과 연통된다.FIG. 6 is a conceptual diagram in which a manifold is connected to the reaction unit and the gas outlet shown in FIG. 5. Referring to FIG. 6, a gas supply manifold 610 for supplying a reaction gas is in communication with one ends of the tubes used as the reaction unit 210. Meanwhile, a gas exhaust manifold 620 for discharging exhaust gas after the reaction is in communication with one end of the tubes used as the gas outlet 220.

즉, 진공 반응기(510)의 외부에 별도로 연통된 가스 공급 매니폴드(610)를 통해 개별 반응 유닛(210)으로 가스를 분배하여 공급한다. 이후, 진공 반응기(510)의 내부에 있는 가스 배출구(220)를 통한 가스들이 가스 배출 매니폴드(620)를 통해 펌프 라인(미도시)으로 합쳐진다.That is, the gas is distributed and supplied to the individual reaction unit 210 through the gas supply manifold 610 separately communicated to the outside of the vacuum reactor 510. Thereafter, the gases through the gas outlet 220 inside the vacuum reactor 510 are combined into the pump line (not shown) through the gas discharge manifold 620.

도 7은 도 5에 도시된 공정 기판(110)에 히터를 격자 형태로 배열한 사시도이다. 일반적으로 기판(720)의 온도는 약 100~1300℃ 범위에서 조절할 필요가 있다. 물론, 바람직하게는, 결정질 실리콘 기판 온도는 200~950℃ 범위로 조절할 필요가 있다. 따라서, 기판(110) 전체에 대하여 이러한 온도가 균일하게 유지되어 한다. FIG. 7 is a perspective view of a heater arranged in a lattice form on the process substrate 110 shown in FIG. 5. In general, the temperature of the substrate 720 needs to be adjusted in a range of about 100 to 1300 ° C. Of course, preferably, the crystalline silicon substrate temperature needs to be adjusted in the range of 200 to 950 ° C. Therefore, such a temperature should be kept uniform for the entire substrate 110.

이를 위해, 본 발명의 일실시예에서는 도 7에 도시된 것처럼, 다수개의 히터(720)를 기판(110)의 표면상에 웨이퍼 1개 크기의 격자 형태로 배열하여 구성한다. 특히, 이들 다수개의 히터(720)는 개별 히터 온도를 독립적으로 통제한다. 즉, 기판(110)의 각 부위마다 온도차가 있으므로 이를 상쇄하기 위해서는 각 히터(720)마다 제어할 필요가 있다. To this end, in an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, a plurality of heaters 720 are arranged on the surface of the substrate 110 in a lattice form of one wafer size. In particular, these multiple heaters 720 independently control the individual heater temperatures. That is, since there is a temperature difference for each part of the substrate 110, it is necessary to control each heater 720 to offset the difference.

여기서, 다수의 히터(720)는 인덕션 히터인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 히터(720)는 흑연, 스테인리스 스틸, 및 텅스텐 등의 전도체를 사용한다. 또한, 부식성의 반응 가스로부터 부식 반응을 방지하기 위해 히터(720)의 표면에는 코팅층이 형성된다. Here, the plurality of heaters 720 may be an induction heater. In addition, the heater 720 uses a conductor such as graphite, stainless steel, and tungsten. In addition, a coating layer is formed on the surface of the heater 720 to prevent the corrosion reaction from the corrosive reaction gas.

따라서, 코팅층(미도시)은 석영, 세라믹, 실리콘 질화막, 및 실리콘 탄화막 등의 코팅을 통해 형성된다.Therefore, the coating layer (not shown) is formed through the coating of quartz, ceramic, silicon nitride film, silicon carbide film and the like.

도 8은 도 7에 도시된 공정 기판상에 반응 유닛과 가스 배출구를 배열한 예시이다. 도 8을 참조하면, 도 5에 도시된 반응기 구조에 인덕션 히터 구조를 조합한 것이다. 따라서, 도 5에 도시된 반응기 구조의 장점과 대면적에서 고온의 기판 온도를 균일하게 유지할 수 있는 장점이 있다.FIG. 8 is an example in which a reaction unit and a gas outlet are arranged on a process substrate shown in FIG. 7. Referring to FIG. 8, an induction heater structure is combined with the reactor structure shown in FIG. 5. Therefore, there is an advantage of maintaining the substrate temperature of a high temperature even in the large area and the advantage of the reactor structure shown in FIG.

도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 도 8에 도시된 공정 기판과 진공 플라즈마 유닛 어셈블리 사이에 그리드 전극판을 배치한 사시도이다. 도 9를 참조하면, 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)와 기판(110) 사이에 그리드 전극판(900)을 배열하여 삼극관 플라즈마 장치로 사용하기 위한 것이다. 이 경우, 그리드 전극판(900) 뿐만 아니라 기판(110)에도 직류 전압이 인가된다. 즉, ICP 플라즈마 방식의 경우, 기판에도 전압을 인가해야 된다.FIG. 9 is a perspective view of a grid electrode plate disposed between the process substrate shown in FIG. 8 and the vacuum plasma unit assembly according to another exemplary embodiment of the present disclosure. 9, the grid electrode plate 900 is arranged between the vacuum plasma unit assembly 100 and the substrate 110 to be used as a triode plasma apparatus. In this case, a DC voltage is applied not only to the grid electrode plate 900 but also to the substrate 110. That is, in the case of the ICP plasma system, a voltage must also be applied to the substrate.

또한, 그리드 전극(900)과 기판(110)간 거리, 그리드 전극(900)과 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)간 거리를 조절하기 위해 그리드 전극(900)의 위치를 변경하기 위한 위치 이동 수단(미도시)이 구성된다. 따라서, 그리드 전극(900)과 기판(110)간 거리, 그리드 전극(900)과 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)간 거리 중 하나 이상을 조절하여 공정 파라미터를 변화시킬 수 있다. 이 공정 파라미터는 인가하는 전압의 크기를 시간에 따라 변화시켜 제어할 수 있다.In addition, the position shifting means for changing the position of the grid electrode 900 to adjust the distance between the grid electrode 900 and the substrate 110, the distance between the grid electrode 900 and the vacuum plasma unit assembly 100 (not shown) Is constructed. Therefore, one or more of the distance between the grid electrode 900 and the substrate 110 and the distance between the grid electrode 900 and the vacuum plasma unit assembly 100 may be adjusted to change process parameters. This process parameter can be controlled by varying the magnitude of the applied voltage over time.

그리드 전극(900)에 인가되는 전압의 크기가 커지면 플라즈마에서 발생한 이온과 그리드 전극(900) 간에 척력이 커지고 이온이 기판(110)으로 가속되는 속력을 줄이거나 상쇄시키기는 정도를 더 크게 할 수 있다. 또한, 그리드 전극(900)은 메쉬 구조가 될 수 있다. 즉 가속된 이온이 기판에 직접 충돌하는 것을 방지한다.As the magnitude of the voltage applied to the grid electrode 900 increases, the repulsive force between the ions generated in the plasma and the grid electrode 900 increases, and the degree of reducing or offsetting the speed at which the ions accelerate to the substrate 110 may be increased. . In addition, the grid electrode 900 may have a mesh structure. That is, the accelerated ions are prevented from directly colliding with the substrate.

도 10은 도 9에 도시된 그리드 전극판의 위치를 변경하는 위치 이동 수단의 개념도이다. 도 10을 참조하면, 위치이동수단은 랙 기어(1031), 피니언 기어(1033), 구동모터(미도시)를 포함한다. 랙 기어(1031)는 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)와 공정 기판(110) 사이에 수직방향으로 길게 배치된다. FIG. 10 is a conceptual diagram of a position moving means for changing the position of the grid electrode plate shown in FIG. 9. Referring to FIG. 10, the position moving means includes a rack gear 1031, a pinion gear 1033, and a driving motor (not shown). The rack gear 1031 is disposed long in the vertical direction between the vacuum plasma unit assembly 100 and the process substrate 110.

피니언 기어(1033)는 랙 기어(1031)와 맞물리도록 설치되며 일측이 그리드 전극(900)과 연결된다. 피니언 기어(1033)는 중심축(1035)이 구동모터와 연결되어 구동모터의 구동시 회전하면서 랙 기어(1031)를 따라 이동하게 된다. The pinion gear 1033 is installed to mesh with the rack gear 1031, and one side is connected to the grid electrode 900. The pinion gear 1033 moves along the rack gear 1031 while the central shaft 1035 is connected to the drive motor to rotate when the drive motor is driven.

피니언 기어(1033)의 회전은 그리드 전극(900)의 위치를 이동시켜 그리드 전극(900)과 기판(110) 사이의 거리(n) 및 그리드 전극(900)과 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100) 사이의 거리(m)를 조절할 수 있도록 한다.The rotation of the pinion gear 1033 shifts the position of the grid electrode 900, so that the distance n between the grid electrode 900 and the substrate 110 and between the grid electrode 900 and the vacuum plasma unit assembly 100. Allow to adjust the distance (m).

그리드 전극(900)의 위치를 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100) 방향으로 이동시키면 그리드 전극(900)과 기판(110) 사이의 거리(n)가 넓어지고 상대적으로 그리드 전극(900)과 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100) 사이의 거리(m)는 좁아진다.When the position of the grid electrode 900 is moved in the direction of the vacuum plasma unit assembly 100, the distance n between the grid electrode 900 and the substrate 110 is widened, and the grid electrode 900 and the vacuum plasma unit assembly are relatively larger. The distance m between 100 becomes narrow.

위치이동수단을 랙 기어(1031), 피니언 기어(1033)의 조합으로 설명하였으나, 그리드 전극을 위치를 이동시킬 수 있는 다양한 수단이 채용 가능하다.Although the position shifting means has been described with the combination of the rack gear 1031 and the pinion gear 1033, various means for shifting the position of the grid electrode can be employed.

또한, 그리드 전극(900)은 이온 충돌 에너지 조절을 위해 평행하게 다수 개가 배치되는 구조를 채용할 수도 있다.In addition, the grid electrode 900 may have a structure in which a plurality of grid electrodes 900 are arranged in parallel to adjust the ion bombardment energy.

도 11은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 진공 플라즈마 반응 장치의 조립 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 11을 참조하면, 반응 가스를 공급받아 플라즈마 반응을 하거나 반응후 배출 가스를 배출하는 다수의 튜브(101)를 준비한다(단계 S1110). 이후, 상기 다수의 튜브(101)를 격자형 배열 구조로 배치하여 증착 또는 에칭하는 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)를 형성한다(단계 S1120). 이후, 증착 또는 에칭되는 공정 기판(110)이 내에 위치하는 진공 반응기(510)에 상기 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)를 설치한다(단계 S1130).11 is a flowchart illustrating an assembly process of a vacuum plasma reaction apparatus according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, a plurality of tubes 101 are prepared to receive a reaction gas to perform a plasma reaction or discharge the exhaust gas after the reaction (step S1110). Thereafter, the plurality of tubes 101 are arranged in a lattice arrangement to form a vacuum plasma unit assembly 100 for depositing or etching (step S1120). Thereafter, the vacuum plasma unit assembly 100 is installed in the vacuum reactor 510 in which the process substrate 110 to be deposited or etched is located (step S1130).

물론, 이들 단계들은 이해를 위한 것으로 순서들이 다르게 일어날 수도 있다.Of course, these steps are for understanding and may occur in a different order.

100: 진공 플라즈마 유닛 어셈블리
101: 튜브
110: 공정 기판
210: 반응 유닛
220: 가스 배출구
500: 진공 플라즈마 반응 장치
510: 진공 반응기
610: 가스 공급 매니폴드
620: 가스 배출 매니폴드
720: 히터
900: 그리드 전극
100: vacuum plasma unit assembly
101: tube
110: process substrate
210: reaction unit
220: gas outlet
500: vacuum plasma reaction apparatus
510: vacuum reactor
610: gas supply manifold
620: gas exhaust manifold
720: heater
900: grid electrode

Claims (24)

진공 반응기(510); 및
반응 가스를 공급받아 플라즈마 반응을 하는 제 1 튜브와, 상기 제 1 튜브와 나란히 배열되며 상기 제 1 튜브로부터 반응후 생성된 배출 가스를 배출하는 제 2 튜브로 이루어지는 다수의 튜브(101)가 격자형 배열 구조로 배치되어 상기 진공 반응기(510) 내측의 공정 기판(110)을 증착 또는 에칭하는 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100);를 포함하며,
상기 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)와 공정 기판(110) 사이에 설치되는 그리드 전극판(900);을 포함하며,
상기 제 1 튜브는 반응유닛(210)이 되고, 제 2 튜브는 배출구(220)가 되며,
상기 기판(110)의 표면상에 격자 형태로 배열되는 다수의 히터(720);를 포함하고,
상기 다수의 히터(720)는 각각 개별적으로 온도 제어가 되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
Vacuum reactor 510; And
A plurality of tubes (101) are lattice-shaped consisting of a first tube supplied with a reaction gas and performing a plasma reaction, and a second tube arranged side by side with the first tube and discharging the exhaust gas generated after the reaction from the first tube. And a vacuum plasma unit assembly 100 disposed in an array structure to deposit or etch the process substrate 110 inside the vacuum reactor 510.
And a grid electrode plate 900 disposed between the vacuum plasma unit assembly 100 and the process substrate 110.
The first tube is a reaction unit 210, the second tube is an outlet 220,
And a plurality of heaters 720 arranged on the surface of the substrate 110 in a lattice form.
The plurality of heaters 720 is a vacuum plasma reactor, characterized in that the temperature control each individually.
◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 2 has been abandoned upon payment of a set-up fee. 제 1 항에 있어서,
상기 반응가스는 균일한 비율로 상기 반응유닛(210)에 공급되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The reaction gas is a vacuum plasma reaction apparatus, characterized in that supplied to the reaction unit 210 in a uniform ratio.
◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 3 has been abandoned upon payment of a set-up fee. 제 1 항에 있어서,
상기 반응가스는 상이한 비율로 상기 반응유닛(210)에 공급되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The reaction gas is supplied to the reaction unit 210 in a different ratio vacuum plasma reaction apparatus.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 튜브(101) 중 일부 튜브의 일측 말단과 연통되어 반응 가스를 공급하기 위한 가스 공급 매니폴드(610);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
And a gas supply manifold (610) communicating with one end of some of the plurality of tubes (101) to supply a reaction gas.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 튜브(101) 중 일부 튜브의 일측 말단과 연통되어 반응후 배출 가스를 배출하기 위한 가스 배출 매니폴드(620);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
And a gas discharge manifold (620) for communicating with one end of some of the plurality of tubes (101) to discharge the exhaust gas after the reaction.
삭제delete ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 7 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 히터(720)는 인덕션 히터인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The plurality of heaters 720 is a vacuum plasma reaction apparatus, characterized in that the induction heater.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 히터(720)는 흑연, 스테인리스 스틸, 및 텅스텐 중 어느 하나의 전도체인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The plurality of heaters (720) is a vacuum plasma reactor, characterized in that the conductor of any one of graphite, stainless steel, and tungsten.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 히터(720)에는 상기 반응 가스로부터의 부식 반응을 방지하기 위해 표면에 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The plurality of heaters 720 is vacuum plasma reaction apparatus, characterized in that the coating layer is formed on the surface to prevent the corrosion reaction from the reaction gas.
◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 11 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 10 항에 있어서,
상기 코팅층은 석영, 세라믹, 실리콘 질화막, 및 실리콘 탄화막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 10,
The coating layer is a vacuum plasma reaction apparatus, characterized in that any one of quartz, ceramic, silicon nitride film, and silicon carbide film.
◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 12 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 1 항에 있어서,
상기 격자형 배열 구조는 다각형인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The lattice arrangement structure is a vacuum plasma reactor, characterized in that the polygon.
◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 13 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 튜브(101)의 직경은 1mm 내지 10cm인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The diameter of the plurality of tubes (101) is a vacuum plasma reactor, characterized in that 1mm to 10cm.
제 1 항에 있어서,
상기 반응 가스는 증착 공정시 SiH4, Si2H6, SiCl4, SiHCl3, SiF4 중 선택된 1종 이상을 H2 또는 He 가스에 희석시킨 가스인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The reaction gas is a vacuum plasma reactor, characterized in that the gas diluted with one or more selected from SiH 4 , Si 2 H 6 , SiCl 4 , SiHCl 3 , SiF 4 in H 2 or He gas during the deposition process.
제 1 항에 있어서,
상기 반응 가스는 에칭 공정시 C4F8, NF3, SF6, Ar, O2 중 선택된 1종 이상을 혼합한 가스인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The reaction gas is a vacuum plasma reactor, characterized in that the gas mixture of at least one selected from C 4 F 8 , NF 3 , SF 6 , Ar, O 2 during the etching process.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100), 그리드 전극판(900) 및 기판(110) 사이의 거리를 조절하기 위해 상기 그리드 전극판(900)의 위치를 변경하는 위치 이동 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
And position moving means for changing the position of the grid electrode plate 900 to adjust the distance between the vacuum plasma unit assembly 100, the grid electrode plate 900, and the substrate 110. Vacuum plasma reaction apparatus.
◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 18 was abandoned when the set registration fee was paid. 제 1 항에 있어서,
상기 그리드 전극판(900) 및 기판(110)에는 직류 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
Vacuum plasma reactor, characterized in that the direct current voltage is applied to the grid electrode plate (900) and the substrate (110).
◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 19 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 1 항에 있어서,
상기 그리드 전극판(900)은 메쉬 구조인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The grid electrode plate 900 is a vacuum plasma reactor, characterized in that the mesh structure.
제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 반응을 위한 플라즈마 주파수는 13.56 MHz, 27.12 MHz, 40 MHz, 54.24 MHz, 60 MHz 중 하나인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The plasma frequency for the plasma reaction is vacuum plasma reaction apparatus, characterized in that one of 13.56 MHz, 27.12 MHz, 40 MHz, 54.24 MHz, 60 MHz.
제 1 항에 있어서,
상기 에칭시 공정 압력은 1 내지 100mTorr이고, 증착시 공정 압력은 50mTorr 내지 760Torr인 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 1,
The process pressure during the etching is 1 to 100mTorr, the deposition process is a vacuum plasma reaction apparatus, characterized in that 50mTorr to 760Torr.
◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈Claim 22 was abandoned upon payment of a set-up fee. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 반응 가스의 공급 유량을 조절하기 위해 상기 진공 반응기(510)로 유입되는 가스관에 유량 조절기(MFC: Mass Flow Controller)가 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 2 or 3,
And a mass flow controller (MFC) is installed in the gas pipe flowing into the vacuum reactor (510) to control the supply flow rate of the reaction gas.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
배기 유속 및 반응기 내 압력을 조절하기 위해 상기 반응기(510)의 가스 배출구와 펌프 사이에 스로틀 밸브(throttle valve)가 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치.
The method of claim 2 or 3,
And a throttle valve is installed between the gas outlet of the reactor and the pump to adjust the exhaust flow rate and the pressure in the reactor.
반응 가스를 공급받아 플라즈마 반응을 하는 제 1 튜브와, 상기 제 1 튜브와 나란히 배열되며 상기 제 1 튜브로부터 반응후생성된 배출 가스를 배출하는 제 2 튜브로 이루어지는 다수의 튜브(101)를 준비하는 단계;
상기 다수의 튜브(101)를 격자형 배열 구조로 배치하여 증착 또는 에칭하는 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)를 형성하는 단계; 및
증착 또는 에칭되는 공정 기판(110)이 내측에 위치하는 진공 반응기(510)에 상기 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)를 설치하는 단계;를 포함하며,
그리드 전극판(900)이 상기 진공 플라즈마 유닛 어셈블리(100)와 공정 기판(110) 사이에 설치되며,
상기 제 1 튜브는 반응유닛(210)이 되고, 제 2 튜브는 배출구(220)가 되며,
상기 기판(110)의 표면상에 다수의 히터(720)가 격자 형태로 배열되고,
상기 다수의 히터(720)는 각각 개별적으로 온도 제어가 되는 것을 특징으로 하는 진공 플라즈마 반응 장치의 제작 방법.
Preparing a plurality of tubes 101 including a first tube supplied with a reaction gas and a second tube arranged in parallel with the first tube and discharging the exhaust gas generated after the reaction from the first tube; ;
Forming a vacuum plasma unit assembly (100) to deposit or etch the plurality of tubes (101) in a lattice arrangement; And
And installing the vacuum plasma unit assembly 100 in a vacuum reactor 510 in which a process substrate 110 to be deposited or etched is located.
A grid electrode plate 900 is installed between the vacuum plasma unit assembly 100 and the process substrate 110,
The first tube is a reaction unit 210, the second tube is an outlet 220,
On the surface of the substrate 110 a plurality of heaters 720 are arranged in a grid form,
The plurality of heaters 720 is a method of manufacturing a vacuum plasma reaction apparatus, characterized in that the temperature control each individually.
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