KR19990025889A - Electrode Structure for Chemical Vapor Deposition - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치는 원료 가스가 분사되는 방향으로 중앙부가 오목하게 휘어진 전극판을 가진다. 이러한 전극판은 펌핑시 전극판의 하부에 형성되는 플라스마의 밀도를 균일하게 해준다.Plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention has an electrode plate bent concave in the center portion in the direction in which the source gas is injected. This electrode plate makes the density of the plasma formed under the electrode plate uniform during pumping.
Description
본 발명은 화학 기상 증착용 전극 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 플라스마(plasma) 화학 기상 증착용 전극 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode structure for chemical vapor deposition, and more particularly, to an electrode structure for plasma chemical vapor deposition.
일반적으로 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition : PECVD)은 에너지가 높은 가스 플라스마 상태에서 원료 가스를 여기하고 또는 화학 결합을 분해해서 원자 또는 분자의 래디컬(radical)을 만들어내어 활성 입자간의 반응에 따라서 박막을 퇴적하는 방법이다.In general, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) exerts a source gas in a high-energy gas plasma state or decomposes chemical bonds to create radicals of atoms or molecules, which are responsible for the reaction between active particles. Therefore, the thin film is deposited.
이 방법에 의하면 열에너지를 사용하는 화학 기상 증착에 비하여 훨씬 저온에서 박막이 퇴적된다. 대표적인 재료로는 질화규소(Si3N4) 및 질화규소산화막(SiOxNy)이 있으며, 이밖에 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 알루미늄(Al) 등의 금속 또는 비정질 실리콘 그리고 에피택시얼(epitaxial) 실리콘막 성장에도 이 방법이 적용된다.According to this method, thin films are deposited at much lower temperatures than chemical vapor deposition using thermal energy. Representative materials include silicon nitride (Si 3 N 4 ) and silicon nitride oxide film (SiO x N y ), as well as metals such as molybdenum (Mo), tungsten (W) and aluminum (Al) or amorphous silicon and epitaxial ( This method also applies to epitaxial silicon film growth.
그러나, 플라스마 화학 기상 증착의 반응 기구는 열에너지의 화학 기상 증착에 비해서 복잡하고 박막 특성 제어성도 낮다. 이것은 화학 기상 증착 파라미터(parameter)로서 기판 온도, 가스 유입량, 압력에 대해서 플라스마를 발생시키는 고주파의 전력, 주파수, 전극 구조, 재질, 배기 능력, 플라스마 발생 방식 등이 다양하기 때문이다.However, the reaction mechanism of plasma chemical vapor deposition is more complicated than the chemical vapor deposition of thermal energy and also has lower controllability of thin film properties. This is because the high-frequency power, frequency, electrode structure, material, exhaust capacity, plasma generation method, etc., which generate plasma with respect to substrate temperature, gas flow rate, and pressure as chemical vapor deposition parameters vary.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 기술에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치에 대하여 상세하게 설명한다.Next, a plasma chemical vapor deposition apparatus according to the related art will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 기술에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing the structure of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to the prior art.
도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 기술에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치는 밀폐된 공간을 만들어주는 체임버(chamber)(1)가 있으며, 체임버(1)의 상부에는 외부로부터 원료 가스가 주입되는 원료 주입구(2)가 있고, 체임버(1) 내의 상부에는 고주파 전력을 인가할 수 있는 전극부(3)가 있다. 전극부(3)는 원료 주입구(2)와 연결되어 있으므로 원료 가스는 전극부(3)를 통하여 체임버(1)의 내부로 유입된다. 여기서, 전극부(3)는 수평으로 평탄한 모양을 가지며, 이를 통하여 원료 가스는 체임버(1)의 내부로 균일하게 유입된다. 체임버(1)의 내부 하부에는 전극부(3)와 평행하게 위치하며, 원료 가스로부터 분해되는 원자 또는 분자의 래디컬이 퇴적되는 유리(glass)(7)가 올려지는 기판(substrate)(4)이 있으며, 기판(4)은 접지되어 있다. 또한, 체임버(1)의 가장자리에는 체임버(1) 내부의 잔류 가스 또는 불순물을 배출시키기 위한 배출구(5)가 있으며, 배출구(5)는 체임버(1)의 내부를 진공으로 만들어주기 위한 펌핑 라인(pumping line)(6)과 연결되어 있다.As shown in Figure 1, the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the prior art has a chamber (chamber) for creating a closed space, the raw material inlet for the source gas is injected from the outside of the chamber (1) There is (2), and the upper part in the chamber 1 is the electrode part 3 which can apply a high frequency electric power. Since the electrode part 3 is connected to the raw material injection hole 2, the raw material gas flows into the chamber 1 through the electrode part 3. Here, the electrode portion 3 has a horizontally flat shape, through which the source gas is uniformly introduced into the chamber 1. In the lower part of the inside of the chamber 1, a substrate 4 is placed in parallel with the electrode part 3 and on which a glass 7 on which radicals of atoms or molecules decomposed from the source gas are deposited is deposited. The substrate 4 is grounded. In addition, at the edge of the chamber 1, there is a discharge port 5 for discharging residual gas or impurities inside the chamber 1, and the discharge port 5 has a pumping line for making the inside of the chamber 1 into a vacuum ( connected to the pumping line (6).
이러한 종래의 화학 기상 증착 장치에서는 전극부(3)를 통하여 공급되는 고주파 전력을 통하여 기판(4)과 전극부(3) 사이에서 플라스마가 형성된다. 또한, 기판(4) 상부에 균일한 막을 증착시키거나 그 막의 특성을 균일하게 가질 수 있도록 펌핑 라인(6)과 연결된 배출구(5)를 전극부(3)의 중앙에 설계하여 균일한 가스 배출이 이루어질 수 있도록 설계한다.In such a conventional chemical vapor deposition apparatus, plasma is formed between the substrate 4 and the electrode portion 3 through the high frequency power supplied through the electrode portion 3. In addition, in order to deposit a uniform film on the substrate 4 or to have the characteristics of the film uniformly, an outlet 5 connected to the pumping line 6 is designed in the center of the electrode part 3 so that uniform gas discharge can be achieved. Design to make it happen.
그러나, 이러한 종래의 기술에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치에서는 전극부(3)의 하부에서는 균일하게 플라스마가 형성되지만, 전극부(3)의 크기가 커짐에 따라 배출구(5)를 통하여 플라스마 상태의 원료 가스 또는 잔류 가스가 배출되는 정도가 다르게 된다. 즉, 전극부(3)의 중앙 하부(A)에는 가스가 가장자리 부분(B)보다 긴 시간 동안 머무르게 되어 두꺼운 막이 형성되므로 균일한 막의 두께 및 막질의 균일한 특성이 떨어지는 문제점을 가지고 있으며, 기판 상부에 막을 두껍게 형성할수록 이러한 현상은 심하게 나타난다.However, in the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the related art, although plasma is uniformly formed under the electrode part 3, as the size of the electrode part 3 increases, the raw material of the plasma state is discharged through the outlet 5. The degree to which the gas or residual gas is discharged is different. That is, since the gas stays in the center lower portion (A) of the electrode portion 3 for a longer time than the edge portion (B) to form a thick film, there is a problem that the uniform thickness of the film and the uniform properties of the film quality are inferior. The thicker the film, the worse this phenomenon becomes.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 막의 두께를 균일하게 증착하여 막질의 특성을 향상시키는 데 있다.The present invention is to solve such a problem, and to improve the quality of the film quality by depositing the film thickness uniformly.
도 1은 종래의 기술에 따른 플라스마 화학 기상 증착(PECVD : plasma enhanced chemical vapor deposition)의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이고,1 is a schematic view showing the structure of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) according to the prior art,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이며,2 is a schematic view showing the structure of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 3은 도 2에서 전극부의 구조를 상세하게 도시한 도면이다.3 is a view showing in detail the structure of the electrode unit in FIG.
이러한 과제를 달성하기 위한 플라스마 화학 기상 증착용 전극부는 원료 가스가 분출되는 면의 중앙부가 오목하게 휘어진 모양을 가진다.Plasma chemical vapor deposition electrode portion for achieving this problem has a shape in which the central portion of the surface from which the source gas is ejected is concave bent.
이러한 전극부는 실질적으로 고주파 전력이 인가되며 원료 가스가 균일하게 분포될 수 있도록 형성된 홀(hole)을 가지는 전극판, 전극판에 인가된 고주파 전력이 손실되는 것을 방지하기 위한 다수의 역방지판 사이에도 형성되어 있으며 전극판이 외부와 절연될 수 있도록 형성된 절연체, 원료 가스가 주입되는 가스 도입부, 그리고 가스 도입부를 통하여 주입된 원료 가스를 균일하게 분포되도록 하는 중간판으로 이루어진다.The electrode portion may be substantially high frequency power is applied, even between the electrode plate having a hole (hole) formed so that the source gas is uniformly distributed, a plurality of anti-blocking plate to prevent the loss of the high frequency power applied to the electrode plate It is formed of an insulator formed so that the electrode plate can be insulated from the outside, a gas introduction unit into which the raw material gas is injected, and an intermediate plate to uniformly distribute the source gas injected through the gas introduction unit.
이러한 전극부는 본 발명에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치의 밀폐된 공간을 가지는 체임버 내부에 원료 가스가 주입되는 주입구와 연결되어 있으며, 기판과 평행하게 마주하고 있다. 또한 체임버에는 원료 가스의 잔류 가스 또는 체임버를 진공 상태로 만들어 주기 위해 펌핑 라인과 연결되어 있는 배출구가 있다.The electrode part is connected to an injection hole through which source gas is injected into a chamber having a closed space of the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention, and faces in parallel with the substrate. The chamber also has an outlet connected to a pumping line to vacuum the residual gas or chamber of the source gas.
여기서, 전극부는 중앙부가 오목하게 형성되어 있으므로 중앙 부분에서 기판과 전극부의 거리는 가장자리 부분에서의 거리보다 길다.Here, since the electrode portion is formed in the center portion, the distance between the substrate and the electrode portion in the center portion is longer than the distance in the edge portion.
따라서, 이러한 본 발명에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치에서는 화학 기상 증착용 전극부와 기판 사이에서 형성되는 플라스마의 밀도는 전극부의 중앙부보다 전극부의 가장자리 부분이 높게 형성된다.Therefore, in the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention, the density of the plasma formed between the electrode portion for chemical vapor deposition and the substrate has a higher edge portion than the center portion of the electrode portion.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 플라스마 화학 기상증착 장치의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.Then, embodiments of the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily be carried out.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the structure of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치는 종래의 구조와 동일하게 밀폐된 공간을 만들어주는 체임버(10)가 있으며, 체임버(10)의 상부 중앙에 연결되어 있으며, 외부로부터 원료 가스가 주입되는 원료 주입구(20)가 있다. 체임버(10)의 내부 하부에는 원료 가스로부터 분해되는 원자 또는 분자의 래디컬이 퇴적되는 유리(glass)판(70)이 올려지는 기판(substrate)(40)이 있으며, 기판(40)은 접지되어 있다. 체임버(10)의 가장자리에는 체임버(10) 내부의 잔류 가스 또는 불순물을 배출시키기 위한 배출구(50)가 있으며, 배출구(50)는 체임버(10)의 내부를 진공으로 만들어주기 위한 펌핑 라인(pumping line)(60)과 연결되어 있다.As shown in Figure 2, the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention has a chamber 10 to create a closed space in the same manner as the conventional structure, is connected to the upper center of the chamber 10, from the outside There is a raw material injection port 20 into which the raw material gas is injected. The lower part of the chamber 10 has a substrate 40 on which a glass plate 70 on which radicals of atoms or molecules decomposed from the source gas are deposited is placed, and the substrate 40 is grounded. . At the edge of the chamber 10, there is a discharge port 50 for discharging residual gas or impurities inside the chamber 10, and the discharge port 50 is a pumping line for making the inside of the chamber 10 into a vacuum. (60).
종래의 다르게, 체임버(10) 내의 상부에는 고주파 전력을 인가할 수 있으며, 중앙부(A)가 오목하게 휘어진 전극부(30)는 기판(40)과 평행하게 위치하고 있다. 여기서, 전극부(30)는 원료 주입구(20)와 연결되어 있으며, 원료 가스는 이러한 전극부(30)를 통하여 체임버(10)의 내부로 균일하게 유입된다.Unlike the related art, high frequency power may be applied to the upper portion of the chamber 10, and the electrode portion 30 having the central portion A curved concave is positioned in parallel with the substrate 40. Here, the electrode part 30 is connected to the raw material injection hole 20, and the raw material gas is uniformly introduced into the chamber 10 through the electrode part 30.
이러한 본 발명에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치에서는 전극부(30)를 통하여 인가되는 고주파 전력과 균일한 원료 가스에 의해 전극부(30)의 하부에서 균일하게 플라스마가 형성된다. 이때, 플라스마의 밀도는 전극부(30)의 중앙 부분(A)보다 전극부(30)의 가장자리 부분(B)에서 높게 형성된다. 왜냐하면, 전극부(30)의 중앙부분이 오목하게 휘어지도록 형성되어 있기 때문이다.In the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention, the plasma is uniformly formed at the lower portion of the electrode part 30 by the high frequency power applied through the electrode part 30 and the uniform source gas. At this time, the density of the plasma is formed at the edge portion B of the electrode portion 30 than the central portion A of the electrode portion 30. This is because the center portion of the electrode portion 30 is formed to be curved concave.
결국, 배출구(50)를 통하여 펌핑이 시작되면, 전극부(30)의 가장자리 하부부터 가스가 배출되기 시작하므로, 이 부분(B)에서 플라스마의 밀도를 떨어지게 되어, 전극부(30)의 하부에 형성된 플라스마의 밀도는 균일하게 형성된다. 따라서, 유리판(70)의 상부에는 균일한 두께를 가지는 막이 형성된다. 여기서, 화살표(→)의 방향은 가스가 흐르는 방향이다.As a result, when pumping is started through the outlet 50, since gas starts to be discharged from the lower edge of the electrode part 30, the density of plasma is dropped in this part B, so that the lower part of the electrode part 30 is lowered. The density of the plasma formed is uniformly formed. Thus, a film having a uniform thickness is formed on the glass plate 70. Here, the direction of an arrow (→) is a direction in which gas flows.
여기서, 전극판(30)의 휨정도는 1~5mm인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the curvature degree of the electrode plate 30 is 1-5 mm.
이러한 본 발명에 따른 전극부(30)의 구조에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the structure of the electrode unit 30 according to the present invention in detail as follows.
도 3은 도 2에서 전극부의 구조를 상세하게 도시한 도면이다.3 is a view showing in detail the structure of the electrode unit in FIG.
실질적으로 고주파 전력이 인가되며 원료 가스가 균일하게 분포될 수 있도록 일정한 간격으로 형성되어 있는 홀(hole)을 가지는 전극판(31)이 중앙부가 오목하게 휘어진 모양으로 평탄하게 형성되어 있다. 전극판(31)의 상부에는 전극판(31)과 평행하게 놓여진 중간판(32)이 있으며, 이러한 중간판(32)은 알루미늄(Al)판의 가스 도입부(33)를 통하여 유입되는 원료 가스를 균일하게 분포되도록 해준다. 중간판(32)의 상부에는 알루미늄(Al)판(34)이 있으며, 이 알루미늄(Al)판은 가스 도입부(33)와 연결되어 있다. 원료 가스는 이 가스 도입부(33)를 통하여 체임버의 내부로 유입되며, 가스 도입부(33)는 전극판(31)과 절연되어 있다. 알루미늄(Al)(34)판의 상부에는 평행하게 놓여진 다수의 역방지판(35)이 있으며, 이 역방지판(35)은 전극판(31)에 고주판 전력을 인가할 경우 전극판(31)의 상부로 고주파 전력이 손실될 수 있으므로 이를 방지하는 역할을 한다. 여기서, 다수의 역방지판(35)은 전극판과 절연되어 있다.Substantially high frequency electric power is applied and the electrode plate 31 having holes formed at regular intervals so as to uniformly distribute the source gas is formed flat in a concave curved shape. On the upper part of the electrode plate 31 is an intermediate plate 32 placed in parallel with the electrode plate 31, the intermediate plate 32 is a source gas flowing through the gas introduction portion 33 of the aluminum (Al) plate Make it evenly distributed. An upper portion of the intermediate plate 32 is an aluminum (Al) plate 34, which is connected to the gas introduction portion 33. The source gas flows into the chamber through the gas introduction section 33, and the gas introduction section 33 is insulated from the electrode plate 31. On the upper part of the aluminum (Al) 34 plate, there are a plurality of anti-blocking plates 35 placed in parallel. The anti-blocking plates 35 are electrode plates 31 when high plate power is applied to the electrode plates 31. The high frequency power may be lost to the upper part of the b), thereby preventing it. Here, the plurality of anti-blocking plates 35 are insulated from the electrode plates.
전극판(31), 역방지판(35) 및 알루미늄판(34)을 일체로 하는 고정판(36)이 이들의 둘레에 있으며, 다수의 역방지판(35)들의 사이 그리고 고정판(36)과 전극판(31) 및 알루미늄판(34)사이에는 각각 절연체(37)가 있다.A fixed plate 36, which is integral with the electrode plate 31, the reverse plate 35, and the aluminum plate 34, is around them, between the plurality of reverse plate 35, and between the fixed plate 36 and the electrode. There is an insulator 37 between the plate 31 and the aluminum plate 34, respectively.
여기서는 전극판(31)의 구조만 중앙부가 오목하게 형성되었지만, 전극부(30)의 중앙부를 오목하게 형성할 수도 있으며, 원료 가스가 분포되는 전극판(31)의 일면만 오목하게 휘도록 형성할 수도 있다.In this case, only the structure of the electrode plate 31 is concave, but the center portion of the electrode 30 may be concave, and only one surface of the electrode plate 31 in which the source gas is distributed may be formed to be concave. It may be.
따라서, 본 발명에 따른 플라스마 화학 기상 증착 장치는 전극부의 중앙부를 오목하게 형성하여 전극부의 중앙 하부의 플라스마 밀도를 낮게 함으로써, 펌핑시 전체적인 플라스마의 밀도를 균일하게 하여 균일한 두께의 막을 증착할 수 있다.Therefore, the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention can form a concave portion of the electrode portion to lower the plasma density of the lower portion of the electrode portion, thereby making it possible to deposit a film having a uniform thickness by uniformizing the overall plasma density during pumping. .
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1997
- 1997-09-19 KR KR1019970047728A patent/KR19990025889A/en not_active Application Discontinuation
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