KR20070029356A - Plasma generation apparatus for making radical effectively - Google Patents

Plasma generation apparatus for making radical effectively Download PDF

Info

Publication number
KR20070029356A
KR20070029356A KR1020050084047A KR20050084047A KR20070029356A KR 20070029356 A KR20070029356 A KR 20070029356A KR 1020050084047 A KR1020050084047 A KR 1020050084047A KR 20050084047 A KR20050084047 A KR 20050084047A KR 20070029356 A KR20070029356 A KR 20070029356A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
chamber
ground electrode
plasma
unit
Prior art date
Application number
KR1020050084047A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101138609B1 (en
Inventor
권기청
Original Assignee
주성엔지니어링(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주성엔지니어링(주) filed Critical 주성엔지니어링(주)
Priority to KR1020050084047A priority Critical patent/KR101138609B1/en
Publication of KR20070029356A publication Critical patent/KR20070029356A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101138609B1 publication Critical patent/KR101138609B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183Matching circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458Vessel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532Electrodes
    • H01J37/3255Material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645Radiofrequency discharges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332Coating
    • H01J2237/3321CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2242/00Auxiliary systems
    • H05H2242/20Power circuits

Abstract

A plasma generation apparatus for generating a radical is provided to prevent a thin film of a PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) device from being damaged due to an ion impact by filtering a high energy ion. A plasma generation apparatus for generating a radical includes a chamber(110), a substrate installation unit(120), an RF electrode(130), a first RF power unit(170), a first matcher(174), an insulation plate(150), a ground electrode(160), and a gas supply unit(180). The chamber(110) defines a reaction region. The substrate installation unit(120) is installed on the inside of the chamber(110). The RF electrode(130) is installed on an upper part of the substrate installation unit(120), and is insulated from the chamber(110). The first RF power unit(170) is connected to the RF electrode(130). The first matcher(174) matches an impedance between the first RF power unit(170) and the RF electrode(130). The insulation plate(150) is installed between the RF electrode(130) and the substrate installation unit(120). The conductive ground electrode(160) is installed on an upper part of the insulation plate(150), and has a plurality of second penetration units connected to a first penetration unit. The gas supply unit(180) provides a fuel material to an upper part of the ground electrode(160).

Description

효율적인 라디칼 생성을 위한 플라즈마 발생장치{Plasma generation apparatus for making radical effectively} Plasma generation apparatus for making radical effectively

도 1은 일반적인 PECVD장비의 개략 구성도 1 is a schematic configuration diagram of a general PECVD equipment

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 개략 구성도 2 is a schematic structural diagram of a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 3은 절연플레이트 및 접지전극의 일부를 도시한 평면도3 is a plan view showing a part of an insulating plate and a ground electrode;

도 4는 서셉터에 제2 RF전원이 연결되는 플라즈마 발생장치의 개략 구성도 4 is a schematic configuration diagram of a plasma generator in which a second RF power source is connected to a susceptor;

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* * Explanation of symbols for main parts of drawings *

100 : 플라즈마 발생장치 110 : 챔버 100: plasma generator 110: chamber

112 : 챔버리드 120 : 서셉터 112: chamber lead 120: susceptor

122 : 서셉터 지지대 130 : RF전극122: susceptor support 130: RF electrode

132 : 절연부재 134 : 오링132: insulation member 134: O-ring

140 : 가스분배판 142 : 버퍼공간140: gas distribution plate 142: buffer space

150 : 절연플레이트 151 : 제1 관통부150: insulating plate 151: first through portion

152 : 걸림턱 156 : 지지부재152: locking jaw 156: support member

160 : 접지전극 161 : 제2 관통부160: ground electrode 161: second through part

170 : 제1 RF전원 172 : 급전선170: first RF power supply 172: feeder

174 : 제1 매처 176 : 제2RF 전원174: first matcher 176: second RF power supply

178 : 제2 매처 180 : 가스유입관178: second hooker 180: gas inlet pipe

182 : 플랜지 190 : 배기구182: flange 190: exhaust port

본 발명은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출소자(Field Emission Display, FED), 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode Device, OLED) 등의 디스플레이 장치나 반도체소자를 제조하기 위해 플라즈마를 이용하여 글래스 또는 웨이퍼(이하 '기판'이라 함)를 처리하는 플라즈마 발생장치에 관한 것이다. The present invention provides a plasma for manufacturing a display device or a semiconductor device such as a liquid crystal display (LCD), a field emission display (FED), an organic light emitting diode device (OLED), etc. The present invention relates to a plasma generating apparatus for processing a glass or a wafer (hereinafter, referred to as a substrate) by using a.

도 1은 상기 플라즈마 발생장치의 한 예로서, 원료물질을 플라즈마 상태로 변환시킨 후 이를 이용하여 기판에 박막을 증착하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치의 일반적인 구성을 개략적으로 도시한 것이다. FIG. 1 schematically illustrates a general configuration of a Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) apparatus for converting a raw material into a plasma state and then depositing a thin film on a substrate using the plasma generator as an example.

이를 살펴보면, PECVD 장치(10)는 일정한 반응영역을 정의하는 챔버(11), 상기 챔버(11)의 내부에 위치하며 상면에 기판(30)을 안치하는 서셉터(12), 상기 서셉터(12)의 상부로 원료물질을 분사하는 가스분배판(13), 상기 가스분배판(13)의 상부에 위치하는 RF전극(15), 상기 RF 전극(15)의 중앙부에 관통하여 연결되는 가 스유입관(16), 챔버(11)의 저면에 형성되어 잔류가스를 배기하는 배기구(19)를 포함한다. In this regard, the PECVD apparatus 10 includes a chamber 11 defining a constant reaction region, a susceptor 12 positioned inside the chamber 11 and having a substrate 30 disposed on an upper surface thereof, and the susceptor 12. Gas distribution plate 13 for injecting the raw material to the upper portion of), the RF electrode 15 located on the upper portion of the gas distribution plate 13, the gas inlet connected to the central portion of the RF electrode 15 A pipe 16 and an exhaust port 19 formed at the bottom of the chamber 11 to exhaust residual gas is included.

RF전극(15)은 RF전원(17)과 연결되며, RF전원(17)과 RF전극(15)의 사이에는 임피던스를 매칭시키는 매처(matcher, 18)가 설치된다.The RF electrode 15 is connected to the RF power source 17, and a matcher 18 for matching impedance is provided between the RF power source 17 and the RF electrode 15.

서셉터(12)는 서셉터 지지대(12a)에 의해 지지되며, 미도시된 구동장치가 서셉터 지지대(12a)에 연결되어 서셉터(12)를 상하로 이동시킨다. The susceptor 12 is supported by the susceptor support 12a, and a driving device (not shown) is connected to the susceptor support 12a to move the susceptor 12 up and down.

가스분배판(13)은 그 주연부가 RF전극(15)에 결합되어 RF전극(15)과의 사이에 버퍼공간(14)을 형성하며, 가스분배판(13)과 RF전극(15)은 통상 아노다이징(anodizing) 처리된 알루미늄 재질로 제조되기 때문에 양자는 전기적으로 연결된 상태에 있다. The gas distribution plate 13 has a peripheral portion thereof coupled to the RF electrode 15 to form a buffer space 14 between the RF electrode 15, and the gas distribution plate 13 and the RF electrode 15 are usually Both are in an electrically connected state because they are made of anodized aluminum.

챔버(11)는 통상 접지되고, 가스분배판(13) 및 RF전극(15)은 챔버(11)로부터 절연부재(20)를 이용하여 절연된다. The chamber 11 is normally grounded, and the gas distribution plate 13 and the RF electrode 15 are insulated from the chamber 11 using the insulating member 20.

이러한 구성을 가지는 PECVD장치(10)에서 플라즈마가 발생하는 과정을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the process of generating a plasma in the PECVD apparatus 10 having such a configuration as follows.

먼저 진공펌핑 등을 통해 챔버(11) 내부에서 공정분위기를 조성한 후 가스유입관(16)과 가스분배판(13)을 거쳐 원료물질을 서셉터(12)의 상부로 분사한다. 동시에 RF전극(15)에 RF전력이 인가되는데 RF전력은 RF전극(15)과 전기적으로 연결된 가스분배판(13)으로 전달되며, 가스분배판(13)으로 전달된 RF전력은 접지된 서셉터(12)와의 사이에서 RF전기장을 생성하게 되며, 이렇게 생성된 RF전기장에 의해 원 료물질내의 전자가 가속되어 중성기체와 충돌하게 된다. First, a process atmosphere is formed in the chamber 11 through vacuum pumping, and then the raw material is injected into the upper portion of the susceptor 12 through the gas inlet pipe 16 and the gas distribution plate 13. At the same time, RF power is applied to the RF electrode 15. The RF power is transmitted to the gas distribution plate 13 electrically connected to the RF electrode 15, and the RF power delivered to the gas distribution plate 13 is grounded susceptor. The RF electric field is generated between (12) and the electrons in the raw material are accelerated by the generated RF electric field to collide with the neutral gas.

충돌로 인해 원료물질은 전자와 이온의 혼합체인 플라즈마 상태가 되며, 이온으로 해리되지 않는 경우에도 충돌에너지로 인해 여기상태의 활성종(radical)이 생성된다. Due to the collision, the raw material is in a plasma state, which is a mixture of electrons and ions, and even when it is not dissociated into ions, active species in an excited state are generated due to collision energy.

원료물질이 플라즈마 상태로 해리되는 비율은 10-5 내지 10-6 정도로 매우 낮으므로, 플라즈마가 생성되더라도 실제로는 중성상태인 활성종의 밀도가 훨씬 높으며, 따라서 박막증착공정에서는 밀도가 높은 활성종이 주로 이용된다. Since the rate of dissociation of the raw material into the plasma state is very low, such as 10 -5 to 10 -6 , the density of the active species in the neutral state is much higher even though plasma is generated. Is used.

그런데 PECVD 장치(10)에서 플라즈마가 발생하면, 플라즈마와 기판사이에 쉬쓰(sheath)가 발생한다. 쉬쓰는 플라즈마와 주변물질의 경계면에서 전자와 이온의 이동도(mobility)의 차이로 인하여 발생하는 현상으로서, 경계면에 먼저 도달한 전자와 플라즈마 표면의 양이온 사이에 일종의 빌트인(built-in) 전계가 형성되어 플라즈마 벌크(bulk)의 밀도를 준안정적으로 유지시켜 주는 역할을 한다.However, when plasma is generated in the PECVD apparatus 10, a sheath is generated between the plasma and the substrate. Sheath is a phenomenon caused by the difference in mobility between electrons and ions at the interface between the plasma and the surrounding material, and a kind of built-in electric field is formed between the electrons reaching the interface first and the cations on the plasma surface. It serves to maintain the plasma bulk (bulk) density metastable.

그러나 쉬쓰는 이러한 긍정적인 역할만을 하는 것이 아니라 쉬쓰에 트랩된 양이온을 가속시키는 역할도 하게 되는데, 이렇게 가속된 양이온은 주변물질에 충격(ion bombardment)을 주어 제품을 열화시키거나 불필요한 파티클을 발생시키게 되고, 박막증착 공정에서는 증착된 박막의 손상을 초래하게 된다.However, sheaths not only play this positive role but also accelerate the cations trapped in the sheath, which can cause ion bombardment to deteriorate the product or generate unnecessary particles. In the thin film deposition process, the deposited thin film is damaged.

한편 도 1의 구성에서 서셉터(12)를 접지시키는 대신에 제2의 RF전원에 연결하면 기판(30)을 선택적으로 식각하는 에처(Etcher)로 이용될 수 있는데, 종래 방식의 에처는 이온에너지를 적절히 제어하기가 어렵기 때문에, 다공성의 소프트 (soft)한 박막을 박막손상 없이 식각하기에는 부적합하다는 문제점이 있다. Meanwhile, instead of grounding the susceptor 12 in the configuration of FIG. 1, it may be used as an etcher for selectively etching the substrate 30 by connecting to a second RF power source. Since it is difficult to control properly, there is a problem that the porous soft thin film is not suitable for etching without thin film damage.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 PECVD장치나 에처에서 이온에너지 및 전자에너지를 적절히 제어하여 이온충격을 최소화함으로써 막질을 향상시키는 한편 정밀한 식각공정이 가능한 플라즈마 발생장치를 제공하는데 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a plasma generating apparatus capable of precise etching process while improving film quality by minimizing ion impact by appropriately controlling ion energy and electron energy in a PECVD apparatus or an etchant.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 반응영역을 정의하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되는 기판안치수단; 상기 기판안치수단의 상부에 설치되며, 상기 챔버와 절연되는 RF전극; 상기 RF전극에 연결되는 제1 RF전원; 상기 제1 RF전원과 상기 RF전극의 사이에서 임피던스를 정합하는 제1 매처; 상기 RF전극과 상기 기판안치수단의 사이에 설치되며 다수의 제1 관통부를 가지는 절연플레이트; 상기 절연플레이트의 상부에 설치되며 상기 제1 관통부와 연통되는 제2 관통부를 다수 구비하는 도전성의 접지전극; 상기 접지전극의 상부로 원료물질을 공급하는 가스공급수단을 포함하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.The present invention to achieve the above object, a chamber defining a reaction zone; A substrate setter installed in the chamber; An RF electrode installed on the substrate mounting means and insulated from the chamber; A first RF power source connected to the RF electrode; A first matcher for matching an impedance between the first RF power supply and the RF electrode; An insulating plate disposed between the RF electrode and the substrate mounting means and having a plurality of first through portions; A conductive ground electrode provided on the insulating plate and having a plurality of second through parts communicating with the first through part; It provides a plasma generating device including a gas supply means for supplying a raw material to the upper portion of the ground electrode.

이때 상기 접지전극은 0.1㎛ 이상 10mm 이하의 두께를 가지는 것이 바람직하다.At this time, the ground electrode preferably has a thickness of 0.1㎛ 10mm or less.

또한 상기 접지전극은 상기 절연플레이트의 상부에 코팅되어 형성될 수 있 고, 이 경우 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 알루미늄으로 제조되는 것이 바람직하다.In addition, the ground electrode may be formed by coating the upper portion of the insulating plate, in this case it is preferably made of indium tin oxide (ITO) or aluminum.

상기 제1 관통부의 직경은 상기 제2 관통부의 직경보다 작은 것이 바람직하며, 이 경우 상기 제1 관통부는 상기 제2 관통부보다 1mm 내지 10mm 작은 직경을 가지는 것이 바람직하다.Preferably, the diameter of the first through part is smaller than the diameter of the second through part, and in this case, the first through part preferably has a diameter of 1 mm to 10 mm smaller than the second through part.

상기 기판안치수단에는 제2 RF전원이 연결되며, 상기 제2 RF전원과 상기 기판안치수단의 사이에는 임피던스 정합을 위한 제2 매처가 연결될 수 다.A second RF power source may be connected to the substrate mounting unit, and a second mediator for impedance matching may be connected between the second RF power source and the substrate mounting unit.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(100)의 구성 단면도로서, 이를 살펴보면, 반응공간을 정의하는 챔버(110), 챔버(110)의 내부에 위치하며 기판(30)을 안치하는 서셉터(120), 서셉터(120)의 상부에 위치하는 RF전극(130), RF전극(130)의 하부에 결합하며 다수의 분사홀을 가지는 가스분배판(140), 가스분배판(140)과 RF전극(130) 사이의 버퍼공간(142)으로 원료물질을 공급하는 가스유입관(180)을 포함한다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a plasma generating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to this, a chamber 110 defining a reaction space and a chamber 30 are located inside the chamber 110. A gas distribution plate 140 and a gas distribution plate 140 coupled to the susceptor 120, the RF electrode 130 positioned on the susceptor 120, and a lower portion of the RF electrode 130 and having a plurality of injection holes. ) And a gas inlet pipe 180 for supplying a raw material to the buffer space 142 between the RF electrode 130.

상기 RF전극(130)에는 급전선(172)을 통해 RF전원(170)이 연결되는데, 통상 RF전극(130)의 중앙을 관통하여 가스유입관(180)을 연결하는 플랜지(182)에 상기 급전선(172)이 연결된다. RF전원(170)과 RF전극(130) 사이에는 임피던스를 정합하는 매처(174)가 설치된다. The RF power source 170 is connected to the RF electrode 130 through a feed line 172. The feed line is connected to a flange 182 penetrating the center of the RF electrode 130 to connect the gas inlet pipe 180. 172 is connected. A matcher 174 for matching impedance is installed between the RF power supply 170 and the RF electrode 130.

가스분배판(140)과 RF전원(170)에 연결되는 RF전극(130)은 알루미늄 등의 재 질로 제조되어 서로 전기적으로 연결된 상태이며, 절연부재(132)를 이용하여 접지된 챔버(110)와는 절연시켜야 한다. The RF electrode 130 connected to the gas distribution plate 140 and the RF power source 170 is made of a material such as aluminum and is electrically connected to each other, and is connected to the chamber 110 grounded using the insulating member 132. It must be insulated.

본 발명의 플라즈마 발생장치는 RF전극(130)과 서셉터(120) 사이의 공간에, 더 자세하게는 RF전극(130)과 전기적으로 연결된 가스분배판(140)과 서셉터(120) 사이의 공간에 절연플레이트(150)를 설치하고, 상기 절연플레이트(150)의 상부에 접지전극(160)을 설치한 점에 특징이 있다.In the plasma generating apparatus of the present invention, a space between the RF electrode 130 and the susceptor 120, more specifically, a space between the gas distribution plate 140 and the susceptor 120 electrically connected to the RF electrode 130. It is characterized in that the insulating plate 150 is installed on the ground electrode 160 on the upper portion of the insulating plate 150.

상기 절연플레이트(150)는 세라믹 등의 절연체로 제조되며, 평판형상의 모재에 다수의 제1 관통부(151)를 형성한 것으로서, 챔버(110)의 내측벽에 고정되는 지지부재(156)의 상부에 거치된다.The insulating plate 150 is made of an insulator such as ceramic, and has a plurality of first through parts 151 formed in a base material of a flat plate shape, and supports the fixing member 156 fixed to the inner wall of the chamber 110. Mounted on top

절연플레이트(150)는 자중과 상부에 거치되는 접지전극(160)의 하중을 견딜 수 있어야 하므로 적절한 강성을 가져야 한다.Insulation plate 150 should have the appropriate rigidity because it must be able to withstand the weight of the ground electrode 160 mounted on its own weight and the top.

접지전극(160)은 도전성의 평판 모재에 제1 관통부(151)와 연통하는 제2 관통부(161)를 형성한 것이거나, 상기 절연플레이트(150)의 상부에 도전성 금속을 소정 두께로 코팅하여 형성한 것일 수도 있다.The ground electrode 160 is formed by forming a second through portion 161 communicating with the first through portion 151 on a conductive flat plate base material, or coating a conductive metal on the insulating plate 150 to a predetermined thickness. It may be formed by.

도전성 평판모재는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 아노다이징 처리된 알루미늄을 이용하는 것이 바람직하며, 코팅하는 경우에는 알루미늄 또는 ITO(Indium Tin Oxide)를 이용하여 코팅한다.It is preferable to use aluminum, an aluminum alloy, or anodized aluminum as the conductive plate base material, and in the case of coating, coating is performed using aluminum or indium tin oxide (ITO).

이러한 접지전극(160)은 하부의 절연플레이트(150)에 의해 지지되므로 지나치게 두꺼울 필요가 없으며, 0.1㎛ 이상 10mm 이하인 것이 바람직하다. Since the ground electrode 160 is supported by the lower insulating plate 150, it is not necessary to be too thick, and preferably 0.1 µm or more and 10 mm or less.

어떠한 형태로 제조되든지 간에 접지전극(160)은 접지되어야 하는데, 통상 챔버(110)가 접지상태이므로 챔버(110)와 전기적으로 연결되도록 하는 것이 바람직하다.Regardless of the type, the ground electrode 160 should be grounded. However, since the chamber 110 is in a ground state, the ground electrode 160 is preferably electrically connected to the chamber 110.

이와 같이 챔버 내부를 수평으로 분할하는 접지전극(160) 및 절연플레이트(150)를 설치함으로써, 챔버 내부는 플라즈마가 발생하는 접지전극(160)의 상부영역(Ⅰ, 이하 '발생영역')과, 발생영역(Ⅰ)에서 생성된 이온 및 활성종이 확산되어 기판(30)과 반응하는 영역(Ⅱ, 이하 '반응영역')으로 구분된다. In this way, by installing the ground electrode 160 and the insulating plate 150 to horizontally divide the inside of the chamber, the inside of the chamber is the upper region (I, hereinafter 'generating region') of the ground electrode 160 where plasma is generated, Ions and active species generated in the generation region (I) are divided into regions (II, hereinafter referred to as 'reaction regions') in which they diffuse and react with the substrate 30.

즉, RF전원(170)으로부터 공급되는 RF전력은 RF전극(130)에 인가된 후에 가스분배판(140)의 하면으로 전달되며, 가스분배판(140)과 접지전극(160) 사이의 발생영역(Ⅰ)에는 수직방향의 RF전기장이 형성된다.That is, RF power supplied from the RF power source 170 is applied to the RF electrode 130 and then transferred to the lower surface of the gas distribution plate 140, and a generation region between the gas distribution plate 140 and the ground electrode 160 is provided. In (I), a vertical RF electric field is formed.

RF전기장 내에서 전자가 가속되어 중성기체와 충돌함으로써 이온 및 활성종이 발생하며, 이렇게 생성된 이온 및 활성종은 제1,2 관통부(151,161)를 통해 하부의 반응영역(Ⅱ)으로 확산된다.In the RF electric field, electrons are accelerated to collide with a neutral gas to generate ions and active species, and the ions and active species thus generated are diffused into the reaction region (II) below through the first and second through parts 151 and 161.

그런데 발생영역(Ⅰ)에서 생성된 이온은 플라즈마 경계면이나 제1,2관통부(151,161) 주변의 쉬쓰에 트랩되거나 중성기체와 충돌하여 중성입자로 변환되는 경우가 많으므로, 제1,2 관통부(151,161)를 통과하여 반응영역(Ⅱ)으로 확산되는 비율이 낮을 뿐만 아니라 제1,2 관통부(151,161)를 통과하더라도 이온의 에너지가 크게 저하되는 경우가 많다.However, since the ions generated in the generation region (I) are often trapped in the plasma interface or the sheath around the first and second through portions 151 and 161 or collide with the neutral gas, they are converted into neutral particles. Not only is the rate of diffusion into the reaction region (II) through (151, 161) low but also the energy of ions is often significantly reduced even though passing through the first and second through parts (151, 161).

반면에 활성종은 전기적으로 중성이므로 제1,2 관통부(151,161)를 통해 하부 의 반응영역(Ⅱ)으로 원활하게 확산하며, 반응영역(Ⅱ)에서는 플라즈마의 밀도가 매우 낮으므로 발생영역(Ⅰ)에 비하여 활성종이 재결합에 의해 소멸되는 비율이 낮아 잔류시간이 길어지게 된다.On the other hand, since the active species is electrically neutral, the active species smoothly diffuses through the first and second through portions 151 and 161 to the lower reaction region (II). In the reaction region (II), the density of plasma is very low. Compared with), the rate of extinction of active species by recombination is low, resulting in long residence time.

따라서 반응영역(Ⅱ)에서는 종래의 플라즈마 발생장치에 비해 활성종의 밀도가 높아 증착속도가 빨라질 뿐만 아니라, 이온의 에너지 및 밀도가 낮으므로 이온충격으로 인한 박막손상이 줄어들어 막질을 크게 향상시킬 수 있다.Therefore, in the reaction region (II), the density of active species is higher than that of the conventional plasma generator, so that the deposition rate is faster, and the energy and density of the ions are lower. .

접지 전극(160) 상부의 발생영역(Ⅰ)의 상기 RF 전극(130)과 접지 전극(160) 사이의 간격은 5mm 내지 100mm 이내로 구성한다. 더 자세하게는 가스분배판(140)과 접지 전극(160) 사이의 간격을 5mm 내지 100mm 이내로 구성한다.The interval between the RF electrode 130 and the ground electrode 160 in the generation region I above the ground electrode 160 is within 5 mm to 100 mm. More specifically, the interval between the gas distribution plate 140 and the ground electrode 160 is configured within 5mm to 100mm.

발생영역(Ⅰ)에서 발생하는 플라즈마를 효과적으로 감금하고, 적정한 밀도의 플라즈마를 유지하고, 활성종을 형성하기 위해서 상기 범위내에서 간격을 적절히 조절할 수 있다.In order to effectively confine the plasma generated in the generation region (I), to maintain a plasma of an appropriate density, and to form an active species, the interval can be appropriately adjusted within the above range.

또한, 접지 전극(160)과 서셉터(120) 사이의 반응영역(Ⅱ)의 간격은 10mm 내지 200mm 이하의 범위에서 선택되고, 기판에 증착되는 박막의 균일도와 반응영역(Ⅱ)에서 확산되는 활성종의 분포가 균일한 위치에서 선택된다.In addition, the interval of the reaction region (II) between the ground electrode 160 and the susceptor 120 is selected from the range of 10mm to 200mm or less, and the uniformity of the thin film deposited on the substrate and the activity diffused in the reaction region (II). The distribution of species is chosen at a uniform location.

한편, 접지전극(160)의 제2 관통부(161)는 절연플레이트(150)의 제1 관통부(151) 보다 직경이 큰 것이 바람직하며, 따라서 상부에서 보면 도 3에 도시된 바와 같이 제2 관통부(161)의 내측으로 절연플레이트(150)의 일부와 제1 관통부(151)가 노출된다.On the other hand, the second through portion 161 of the ground electrode 160 is preferably larger in diameter than the first through portion 151 of the insulating plate 150, so when viewed from the top as shown in FIG. A portion of the insulating plate 150 and the first through part 151 are exposed to the inside of the through part 161.

이는 접지전극(160)에 불가피하게 증착되는 박막이 박리된 후 하부로 확산되어 기판(30)을 오염시키지 않도록 하기 위한 것이다. 즉, 제2 관통부(161)가 제1 관통부(151) 보다 큰 직경을 가지면 제2 관통부(161)의 내측으로 절연플레이트(150)의 일부가 노출되어 단차(152)가 형성되는데, 접지전극(160)에서 박리된 파티클이 이 단차(152)에 쌓임으로써 하부로 유입되지 않게 된다. This is to prevent the thin film, which is inevitably deposited on the ground electrode 160, from being peeled off and diffused downward to contaminate the substrate 30. That is, when the second through part 161 has a larger diameter than the first through part 151, a part of the insulating plate 150 is exposed to the inside of the second through part 161 to form a step 152. Particles separated from the ground electrode 160 are accumulated in the step 152 so that the particles do not flow downward.

이와 같이 절연플레이트(150)는 접지전극(160)을 지지할 뿐만 아니라 파티클로 인한 오염을 방지함으로써 장치의 재현성을 높이는 역할을 한다.As such, the insulating plate 150 not only supports the ground electrode 160 but also prevents contamination due to particles, thereby increasing the reproducibility of the device.

한편 발생영역(Ⅰ)에서 발생한 이온 중에서 쉬쓰에 트랩되거나 중성기체와 충돌하여 중성입자로 변환된 것을 제외하고는 반응영역(Ⅱ)으로 유입되므로, 이러한 이온을 이용하여 기판(30)을 식각하는데 이용할 수도 있다.Meanwhile, the ions generated in the generation region (I) flow into the reaction region (II) except that they are trapped in the sheath or collided with the neutral gas and converted into neutral particles. Thus, the ions are used to etch the substrate 30. It may be.

이를 식각에 이용하기 위해서는 이온의 입사방향과 에너지를 제어하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 서셉터(120)에 제2 RF전원(176)을 연결하는 것이 바람직하다.In order to use this for etching, it is preferable to connect the second RF power source 176 to the susceptor 120 as shown in FIG. 4 to control the incident direction and energy of the ions.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치에서는 이온이 반응영역(Ⅱ)으로 확산되는 과정에서 고에너지 이온이 필터링되므로 다공성의 소프트한 박막을 식각하는데 적합하다. In the plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, since high energy ions are filtered in the process of ions diffused into the reaction region (II), they are suitable for etching porous soft thin films.

특히 유전율이 3이하인 박막(예, SiOC 등)은 종래 방식의 식각장치를 이용할 경우 고에너지 이온으로 인해 박막손상이 너무 크다는 문제점이 있었는데, 본 발명과 같이 고에너지 이온이 필터링된 식각장치를 이용함으로써 이러한 박막손상을 방 지할 수 있다.In particular, a thin film (eg, SiOC, etc.) having a dielectric constant of 3 or less has a problem in that a thin film damage is too large due to high energy ions when using a conventional etching apparatus. Such thin film damage can be prevented.

한편 본 발명의 플라즈마 발생장치는 반도체 제조장치나 평면표시장치에 한정되는 것은 아니어서, CNT(Carbon Nano Tube) 등의 박막을 제조하는데도 사용될 수 있고, 특히 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) 박막을 증착하는데 유용하게 적용될 수 있다.On the other hand, the plasma generating apparatus of the present invention is not limited to a semiconductor manufacturing apparatus or a flat panel display apparatus, and can be used to manufacture thin films such as carbon nanotubes (CNT), and in particular, to deposit low temperature poly silicon (LTPS) thin films. It can be usefully applied.

본 발명의 플라즈마 발생장치에 따르면, 고에너지 이온을 필터링함으로써 PECVD장치의 경우 이온충격으로 인한 박막손상이 방지되어 우수한 막질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 재결합으로 인한 활성종의 손실이 줄어들어 박막증착율을 높일 수 있다. According to the plasma generating apparatus of the present invention, by filtering high energy ions, in the case of PECVD, thin film damage due to ion bombardment can be prevented to obtain excellent film quality, and the loss of active species due to recombination can be reduced to increase the thin film deposition rate. have.

또한 식각장치에서도 고에너지 이온이 필터링되므로 소프트한 박막을 손상 없이 정밀하게 식각할 수 있다. In addition, the high energy ions are filtered in the etching apparatus, so that the soft thin film can be precisely etched without damage.

Claims (7)

반응영역을 정의하는 챔버;A chamber defining a reaction zone; 상기 챔버의 내부에 설치되는 기판안치수단;A substrate setter installed in the chamber; 상기 기판안치수단의 상부에 설치되며, 상기 챔버와 절연되는 RF전극;An RF electrode installed on the substrate mounting means and insulated from the chamber; 상기 RF전극에 연결되는 제1 RF전원;A first RF power source connected to the RF electrode; 상기 제1 RF전원과 상기 RF전극의 사이에서 임피던스를 정합하는 제1 매처;A first matcher for matching an impedance between the first RF power supply and the RF electrode; 상기 RF전극과 상기 기판안치수단의 사이에 설치되며 다수의 제1 관통부를 가지는 절연플레이트;An insulating plate disposed between the RF electrode and the substrate mounting means and having a plurality of first through portions; 상기 절연플레이트의 상부에 설치되며 상기 제1 관통부와 연통되는 제2 관통부를 다수 구비하는 도전성의 접지전극;A conductive ground electrode provided on the insulating plate and having a plurality of second through parts communicating with the first through part; 상기 접지전극의 상부로 원료물질을 공급하는 가스공급수단Gas supply means for supplying a raw material to the ground electrode 을 포함하는 플라즈마 발생장치 Plasma generator comprising a 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 접지전극은 0.1㎛ 이상 10mm 이하의 두께를 가지는 플라즈마 발생장치The ground electrode has a plasma generator having a thickness of 0.1㎛ more than 10mm 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 접지전극은 상기 절연플레이트의 상부에 코팅되어 형성되는 플라즈마 발생장치The ground electrode is formed on the plasma coating is formed on the upper plate 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 접지전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 알루미늄으로 제조되는 플라즈마 발생장치The ground electrode is a plasma generator made of indium tin oxide (ITO) or aluminum 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 관통부의 직경은 상기 제2 관통부의 직경보다 작은 플라즈마 발생장치The diameter of the first through portion is smaller than the diameter of the plasma generating device of the second through portion 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 제1 관통부는 상기 제2 관통부보다 1mm 내지 10mm 작은 직경을 가지는 플라즈마 발생장치The first through portion has a diameter of 1mm to 10mm smaller than the second through portion plasma generating apparatus 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판안치수단에는 제2 RF전원이 연결되며, 상기 제2 RF전원과 상기 기판안치수단의 사이에는 임피던스 정합을 위한 제2 매처가 연결되는 플라즈마 발생장치 A second RF power source is connected to the substrate mounting unit, and a plasma generating device is connected between the second RF power source and the substrate mounting unit to a second matcher for impedance matching.
KR1020050084047A 2005-09-09 2005-09-09 Plasma generation apparatus for making radical effectively KR101138609B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050084047A KR101138609B1 (en) 2005-09-09 2005-09-09 Plasma generation apparatus for making radical effectively

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050084047A KR101138609B1 (en) 2005-09-09 2005-09-09 Plasma generation apparatus for making radical effectively

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070029356A true KR20070029356A (en) 2007-03-14
KR101138609B1 KR101138609B1 (en) 2012-04-26

Family

ID=38101590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050084047A KR101138609B1 (en) 2005-09-09 2005-09-09 Plasma generation apparatus for making radical effectively

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101138609B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019000490A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-03 武汉华星光电技术有限公司 Vapor deposition device
KR20220015005A (en) * 2020-07-30 2022-02-08 연세대학교 산학협력단 Polymer deposition apparatus and polymer deposition method
KR102494936B1 (en) * 2021-12-30 2023-02-06 세메스 주식회사 Substrate processing apparatus, substrate bonding system including same, and substrate processing method using same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4493756B2 (en) * 1999-08-20 2010-06-30 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019000490A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-03 武汉华星光电技术有限公司 Vapor deposition device
KR20220015005A (en) * 2020-07-30 2022-02-08 연세대학교 산학협력단 Polymer deposition apparatus and polymer deposition method
KR102494936B1 (en) * 2021-12-30 2023-02-06 세메스 주식회사 Substrate processing apparatus, substrate bonding system including same, and substrate processing method using same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101138609B1 (en) 2012-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6758224B2 (en) Method of cleaning CVD device
US8394231B2 (en) Plasma process device and plasma process method
US7927455B2 (en) Plasma processing apparatus
US20070193688A1 (en) Process tuning gas injection from the substrate edge
US20110272099A1 (en) Plasma processing apparatus and method for the plasma processing of substrates
US20070215279A1 (en) Plasma processing apparatus, plasma processing method, focus ring, and focus ring component
US20010030024A1 (en) Plasma-enhanced processing apparatus
US8104428B2 (en) Plasma processing apparatus
KR100328655B1 (en) Planer gas introducing unit of ccp reactor
US8181597B2 (en) Plasma generating apparatus having antenna with impedance controller
US7722738B2 (en) Semiconductor device manufacturing unit and semiconductor device manufacturing method
KR20010087332A (en) Electron source, image display device manufacturing apparatus and method, and substrate processing appararus and method
US20070017637A1 (en) Inductively coupled plasma processing apparatus
KR101138609B1 (en) Plasma generation apparatus for making radical effectively
WO2008049024A1 (en) Methods and apparatus for tuning a set of plasma processing steps
US8931433B2 (en) Plasma processing apparatus
US20070221332A1 (en) Plasma processing apparatus
KR100725614B1 (en) Plasma processing apparatus
KR101173568B1 (en) Plasma generation apparatus for making radical effectively
JP2007142175A (en) Plasma processing method and plasma processing device
KR100849394B1 (en) Plasma processing apparatus having isolator capable of adjusting height
KR101262904B1 (en) Plasma etching apparatus
JP2008251838A (en) Plasma processing apparatus
KR20210136678A (en) Substrate Processing Apparatus
CN115565841A (en) Lower electrode assembly for preventing arc discharge, plasma processing apparatus and method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150303

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160303

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180403

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190328

Year of fee payment: 8