KR20070109274A - Plasma generation apparatus for uniformly generating large scale inductively coupled plasma - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 및 도 1b는 CCP형 플라즈마 발생장치 및 ICP형 플라즈마 발생장치의 일반적인 구성을 각각 나타낸 도면1A and 1B show a general configuration of a CCP plasma generator and an ICP plasma generator, respectively.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 구성도2 is a block diagram of a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention
도 3은 토로이드형 안테나모듈과 가스분사장치의 사이에 절연부재가 설치된 모습을 나타낸 도면3 is a view showing an insulating member installed between a toroidal antenna module and a gas injection device;
도 4는 가스분사장치의 설치모습을 나타낸 저면도Figure 4 is a bottom view showing the installation of the gas injection device
도 5는 가스분사장치의 가스분사구 밀도를 영역에 따라 달리한 모습을 나타낸 도면5 is a view showing a state in which the gas injection port density of the gas injection device differs depending on the area;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치에 다른 유형의 가스분사장치를 설치한 모습을 나타낸 도면6 is a view showing the installation of another type of gas injection device in the plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치에 또 다른 유형의 가스분사장치를 설치한 모습을 나타낸 도면7 is a view showing the installation of another type of gas injection device in the plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention
도 8은 토로이드형 안테나모듈의 구성을 나타낸 단면도8 is a cross-sectional view showing the configuration of a toroidal antenna module
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 플라즈마 발생장치 110 : 챔버100: plasma generator 110: chamber
112 : 챔버 리드(lid) 120 : 기판안치대112: chamber lid 120: substrate support
130 : 토로이드형 안테나모듈 140 : 가스분사장치130: toroidal antenna module 140: gas injection device
141 : 동체 142 : 확산공간141: fuselage 142: diffusion space
143 : 가스분사구 144 : 확산판143
146 : 중간판 147 : 관통부146: intermediate plate 147: through part
148 : 가스공급관 149 : 절연부재148: gas supply pipe 149: insulating member
150 : 개방부 160 : 전원공급부150: opening 160: power supply
170 : 배기구170: exhaust port
본 발명은 평면표시장치(Flat Panel Display: FPD)의 제조에 사용되는 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 토로이드형 안테나모듈과 샤워헤드형 가스분사장치를 이용함으로써 고밀도의 플라즈마를 균일하게 발생시킬 수 있는 유도결합형 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a plasma generating apparatus used for the manufacture of a flat panel display (FPD), and more specifically to uniformly high-density plasma by using a toroidal antenna module and a showerhead type gas jet. It relates to an inductively coupled plasma generator that can generate.
또한, 본 발명은 유기EL 증착이나, 플렉시블 디스플레이(Flexible Display) 등의 차세대 디스플레이 소자의 증착에 적용이 가능한 것으로서, 특히 하부막의 보 호막(Passivation)이나 소자(Device)의 봉합용으로 사용할 수 있는 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.In addition, the present invention is applicable to deposition of next-generation display devices such as organic EL deposition and flexible displays, and in particular, plasma which can be used for sealing of a lower layer and for sealing devices. It relates to a generator.
종래의 음극선관(CRT)은 무겁고 부피가 큰 단점이 있어 최근에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광다이오드장치(Organic Light Emitting Diode Device, OLED) 등과 같은 평면표시장치가 널리 사용되고 있다.Conventional cathode ray tube (CRT) has a disadvantage of heavy and bulky liquid crystal display (LCD), plasma display panel (PDP), organic light emitting diode device (Organic Light Emitting Diode Device) Flat display devices such as OLEDs are widely used.
이러한 평면표시장치를 제조하기 위해서는 모재가 되는 기판에 대하여 박막증착, 포토리소그래피, 에칭 등의 공정을 수행하여 박막트랜지스터, 전극, 컬러필터 또는 발광층 등을 형성하여야 한다.In order to manufacture such a flat panel display device, a thin film transistor, an electrode, a color filter, a light emitting layer, or the like must be formed by performing a process such as thin film deposition, photolithography, and etching on a substrate serving as a base material.
그리고 이러한 공정은 해당 공정을 위해 최적의 환경으로 설계된 기판처리장치의 내부에서 진행되며, 최근에는 플라즈마를 이용하여 비교적 저온환경에서 우수한 공정균일도를 실현할 수 있는 플라즈마 발생장치가 많이 사용되고 있다.In addition, such a process proceeds inside a substrate processing apparatus designed for an optimal environment for a corresponding process, and recently, a plasma generating apparatus capable of realizing excellent process uniformity in a relatively low temperature environment using plasma has been widely used.
일반적으로 플라즈마 발생장치는 RF전력의 인가방식에 따라 용량결합(CapacitivelyCoupled Plasma, CCP)형과 유도결합(Inductively Coupled Plasma, ICP)형으로 나뉜다.In general, a plasma generator is divided into a capacitively coupled plasma (CCP) type and an inductively coupled plasma (ICP) type according to an RF power application method.
CCP타입은 도 1a의 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치(10)에서 알 수 있듯이 챔버(11) 내부에 기판안치대(12)와 RF전극(14)이 서로 대향하여 설치되며, RF전극(14)의 하부에는 가스분배판(13)이 설치된다. RF전극(14)에는 매칭회로(17)를 경유하여 RF전원(16)이 연결되는 한편, 중앙부에 가스공급 관(15)이 관통하여 연결된다.CCP type, as can be seen in the Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)
그런데 용량결합형 플라즈마는 높은 이온에너지로 인하여 기판이나 챔버 내부부재에 이온충격(ion bombardment)을 가하여 기판이나 챔버 내부를 손상시킬 위험이 높은 편이다.However, the capacitively coupled plasma has a high risk of damaging the inside of the substrate or the chamber by applying ion bombardment to the substrate or the inner member of the chamber due to the high ion energy.
또한 샤워헤드형 가스분배판(13)은 RF전극(14)과 같은 전위를 가지기 때문에 가스분배판(13)의 주변에 아킹(arching) 등의 이상방전이 발생함으로써 기판이나 챔버 내부가 손상될 위험이 높다.In addition, since the showerhead-type
또한, 샤워헤드형 가스분배판(13)이 RF 전극(14)과 같은 전위를 가질 때는, 인가되는 RF 전력의 주파수가 높은 경우에는 샤워헤드형 가스분배판(13) 표면의 전위가 위치에 따라 크게 차이가 날 수 있어, 높은 주파수의 RF 전력을 사용하는데 제약이 따른다.In addition, when the showerhead type
도 1b는 ICP 타입의 플라즈마 발생장치, 구체적으로는 HDPCVD(High Density Plasma CVD)장치(20)의 일반적인 구성을 나타낸 것으로서, 코일형의 RF안테나(25)가 챔버(21)의 외부에 위치하며 RF안테나(25)에 의해 유도되는 전기장에 의하여 챔버 내부에 플라즈마를 발생시킨다.FIG. 1B illustrates a general configuration of an ICP type plasma generator, specifically, an HDPCVD (High Density Plasma CVD)
코일형의 RF안테나(25)는 매칭회로(27)를 경유하여 RF전원(26)에 연결되며, 챔버 내벽에는 기판안치대(22)의 상부로 가스를 분사하는 다수의 인젝터(23)가 대칭적으로 설치된다. The coiled
이와 같이 인젝터(23)를 설치하는 이유는 코일형의 RF안테나(25)의 하부에 가스분배판을 설치하면 유도전기장의 흐름을 방해할 뿐만 아니라 가스분배판 내부에 아킹 등의 이상방전을 일으킬 수 있기 때문이다. The reason why the
또한 RF안테나(25)에 의한 용량결합형 플라즈마의 발생을 차단하기 위하여 챔버 상부는 비도전성의 절연체(24)로 밀폐되며, 상기 절연체(24)는 돔(dome) 또는 평판 형태를 가진다. In addition, in order to block generation of the capacitively coupled plasma by the
그런데 ICP타입의 플라즈마 발생장치(20)는 CCP타입에 비하여 훨씬 높은 밀도의 플라즈마를 발생시키지만 코일형 RF안테나(25)를 이용하기 때문에 기판의 크기가 커질수록 균일한 플라즈마를 형성하고 유지하는데 어려움이 있다.By the way, the ICP
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 대면적 기판을 처리하는 플라즈마 발생장치에서 플라즈마 밀도 및 균일도를 크게 향상시킬 수 있는 가스분사장치를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a gas injection device capable of greatly improving plasma density and uniformity in a plasma generating apparatus for processing a large area substrate.
본 발명의 청구항 1항은 상기 목적을 달성하기 위하여, 일정한 반응공간을 형성하며, 내부에 기판안치대를 포함하는 챔버; 상기 챔버의 내부에서 상기 기판안치대의 상부에 설치되는 가스분사장치; 상기 가스분사장치를 관통하여 설치되는 플라즈마 발생원; 상기 챔버의 외부에 위치하며 상기 플라즈마 발생원에 연결되는 전원공급부를 포함하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.Claim 1 of the present invention, to achieve the above object, to form a constant reaction space, the chamber including a substrate stabilizer therein; A gas injection device installed above the substrate stabilizer in the chamber; A plasma generation source installed through the gas injection device; Provided is a plasma generating device including a power supply which is located outside the chamber and is connected to the plasma generating source.
청구항 2항은 청구항 1항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 가스분사장치가, 내부에 확산공간을 가지며 하면에 다수의 가스분사구가 형성되어 있는 동체(胴體); 상기 챔버를 관통하여 상기 동체에 연결되는 가스공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.2. The plasma generating apparatus of claim 1, wherein the gas injection apparatus comprises: a body having a diffusion space therein and a plurality of gas injection holes formed on a lower surface thereof; And a gas supply pipe passing through the chamber and connected to the body.
청구항 3항은 청구항 2 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 동체에는 상기 가스공급관이 2개 이상 연결되는 것을 특징으로 한다.The plasma generating apparatus of claim 2, wherein at least two gas supply pipes are connected to the fuselage.
청구항 4항은 청구항 2 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 동체의 내부에서 상기 가스공급관의 출구전방에는 가스를 확산시키는 역할을 하는 확산판이 설치되는 것을 특징으로 한다.Claim 4 is characterized in that the plasma generating apparatus of claim 2, characterized in that the diffusion plate which serves to diffuse the gas in the front of the outlet of the gas supply pipe inside the fuselage.
청구항 5항은 청구항 2항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 동체의 내부에 상기 확산공간을 상하로 반분하며 다수의 관통부를 가지는 중간판이 설치되는 것을 특징으로 한다.Claim 5 is characterized in that in the plasma generating apparatus of claim 2, an intermediate plate having a plurality of penetrations is provided in the fuselage half of the diffusion space up and down.
청구항 6항은 청구항 5 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 관통부가 상기 가스분사구보다 직경이 크고 상기 가스분사구보다 적은 밀도분포를 가지는 것을 특징으로 한다.The plasma generating apparatus of claim 5, wherein the through part has a diameter distribution larger than that of the gas injection port and smaller than that of the gas injection port.
청구항 7항은 청구항 2 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 가스분사구가 0.1mm 이상 5mm 이하의 직경을 가지는 것을 특징으로 한다.The plasma generating apparatus of claim 2, wherein the gas injection port has a diameter of 0.1 mm or more and 5 mm or less.
청구항 8항은 청구항 2 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 가스분사장치의 하면에서 상기 플라즈마 발생원에 인접한 제1 영역의 가스분사구 밀도가 상기 제1 영역을 둘러싸는 제2 영역의 가스분사구 밀도보다 높은 것을 특징으로 한다.The plasma generating apparatus of claim 2, wherein the density of the gas ejection openings of the first region adjacent to the plasma generation source at the lower surface of the gas ejection apparatus is higher than the density of the gas ejection openings of the second region surrounding the first region. It features.
청구항 9항은 청구항 1 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 플라즈마 발생원이 유도결합방식으로 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 한다.The plasma generating apparatus of claim 1, wherein the plasma generating source generates the plasma by an inductive coupling method.
청구항 10항은 청구항 9 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 플라즈마 발생원이, 내부에 상기 토로이드형 코어를 포함하며, 내주면이 상기 토로이드형 코어를 관통하는 개방부를 가지고, 상기 개방부가 상기 가스분사장치의 하부로 돌출되도록 상기 가스분사장치를 관통하여 설치되는 안테나 하우징; 상기 전원공급부에 연결되는 한편 상기 토로이드형 코어에 감기는 유도코일을 포함하는 토로이드형 안테나모듈인 것을 특징으로 한다.10. The plasma generating apparatus of claim 9, wherein the plasma generating source includes the toroidal core therein and has an opening having an inner circumferential surface penetrating through the toroidal core, wherein the opening is the gas injection apparatus. An antenna housing installed to penetrate the gas injection unit so as to protrude to a lower portion of the antenna housing; A toroidal antenna module comprising an induction coil wound around the toroidal core while being connected to the power supply unit.
청구항 11항은 청구항 10항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 토로이드형 코어와 상기 가스분사장치가 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 한다.The plasma generating apparatus of
청구항 12항은 청구항 11 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 가스분사장치와 상기 안테나 하우징의 경계부에 절연부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.12. The plasma generating apparatus of
청구항 13항은 청구항 10 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 안테나 하우징과 상기 가스분사장치의 경계부가 밀봉수단에 의하여 밀봉되는 것을 특징으로 한다.The plasma generating apparatus of
청구항 14항은 청구항 10 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 토로이드형 안테나 모듈이 2개 이상이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 청구항 15항은, 일정한 반응공간을 형성하며, 내부에 기판안치대를 포함하는 챔버; 상기 챔버의 내부에서 상기 기판안치대에 대해서 수직하 게 가스를 분사하는 가스분사장치; 상기 기판안치대에 대해서 수평하게 유도전기장을 형성하는 플라즈마 발생원; 상기 챔버의 외부에 위치하며 상기 플라즈마 발생원에 연결되는 전원공급부를 포함하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.In addition, claim 15 of the present invention, forming a constant reaction space, the chamber including a substrate stabilizer therein; A gas injection device for injecting a gas perpendicular to the substrate stabilizer in the chamber; A plasma generator for forming an induction electric field horizontally with respect to the substrate stabilizer; Provided is a plasma generating device including a power supply which is located outside the chamber and is connected to the plasma generating source.
청구항 16항은 청구항15 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 가스분사장치와 상기 플라즈마 발생원은 기판안치대의 상부에 위치하는 것을 특징으로 한다.16. The plasma generating apparatus of
청구항 17항은 청구항 15 항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기플라즈마 발생원은 상기 가스분사장치를 관통하여 설치되는 것을 특징으로 한다.17. The plasma generating apparatus of
청구항 18항은 청구항 17항의 플라즈마 발생장치에 있어서, 상기 가스분사장치에는 적어도 2개 이상의 플라즈마 발생원이 관통되는 것을 특징으로 한다.18. The plasma generating apparatus of
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)를 도시한 것으로서, 일정한 반응공간을 형성하는 챔버(110)의 내부에 기판안치대(120)가 설치되고, 챔버(110)의 하부에는 배기구(170)가 형성된다.2 illustrates a
챔버 리드(112)에는 개방부(150)를 가지는 토로이드형 안테나모듈(130)이 관통하여 결합되며, 챔버 리드(112)의 상부에는 상기 토로이드형 안테나모듈(130)에 플라즈마 발생에 필요한 RF전력을 공급하는 전원공급부(148)가 설치된다.The
챔버리드(112) 하부의 챔버 내부에는 가스분사장치(140)가 위치하며, 토로 이드형 안테나모듈(130)은 개방부(150)가 상기 가스분사장치(140)의 하부로 노출되도록 가스분사장치(140)를 관통하여 결합된다. A
종래의 ICP 플라즈마 발생장치에서는 ICP 플라즈마 발생원인 안테나가 위치하는 기판안치대의 상부에 기판안치대에 대향하는 샤워헤드형 가스분사장치를 설치하는 것이 기술적으로 어려웠다. In the conventional ICP plasma generating apparatus, it was technically difficult to provide a showerhead type gas injection device facing the substrate support on the substrate support where the antenna, which is the ICP plasma generation source, is located.
샤워헤드형 가스분사장치를 설치하면, 안테나와 플라즈마가 형성되는 챔버 내부가 가스분사장치에 의해서 멀어지므로 플라즈마의 발생밀도나 전력효율이 낮아지는 문제가 발생하기 때문이다.This is because when the shower head type gas injection device is provided, the inside of the chamber where the antenna and the plasma are formed is separated by the gas injection device, which causes a problem that the generation density of the plasma and the power efficiency are lowered.
그러나 본 발명과 같이 토로이드형 안테나모듈(130)을 사용하면 ICP 플라즈마 발생원과 함께 가스분사장치를 기판안치대에 대향하는 위치에 설치하는 것이 가능해진다.However, when the
토로이드형 안테나모듈(130)은 페라이트, 아이언 파우더(iron powder) 등 강자성체 재질의 토로이드형 코어에 유도코일을 연결한 것으로서, 챔버의 내부에 위치하는 토로이드형 코어가 유도코일에서 발생한 유도자기장의 자속(磁束) 경로를 제공하기 때문에 RF전력손실이 최소화되어 RF안테나가 챔버외부에 위치하는 일반적인 ICP장치처럼 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다.The
또한 토로이드형 안테나모듈(130)은 개방부(150)의 방향이 기판에 대하여 수직하므로, 유도전기장은 기판에 대해 수평하게 발생하게 된다.In addition, since the direction of the
도 2에는 2개의 토로이드형 안테나모듈(130)만이 도시되어 있으나 토로이드형 안테나의 개수는 챔버의 크기 또는 공정특성에 따라 달라질 수 있다.Although only two
또한 도면에는 안테나 모듈(130)의 개방부(150)가 모두 보이도록 도시되었으나 이것은 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며 챔버 내부의 플라즈마 특성에 따라 개방부(150)의 방향을 개별적으로 조절할 수 있다.In addition, although all the
또한 각 토로이드형 안테나(130)를 하나의 전원공급부(160)에 연결할 수도 있고 서로 독립적인 전원에 연결할 수도 있다.In addition, each
토로이드형 안테나모듈(130)의 보다 상세한 구성은 도 8과 관련하여 후술하기로 한다.A more detailed configuration of the
가스분사장치(140)는, 내부에 확산공간(142)을 가지는 납작한 육면체 형상으로서 하면에 다수의 가스분사구(143)를 가지는 동체(胴體)(141), 챔버리드(112)를 관통하여 상기 동체(141)의 상부에 연결되는 가스공급관(148)을 포함하여 구성된다. 상기 동체(141)는 내산화성이 강한 알루미늄 합금 등의 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 필요에 따라서는 상기 동체(141)는 표면을 양극산화처리(Anodizing) 등과 같은 표면처리를 할 수도 있다.The
토로이드형 안테나모듈(130)은 상기 가스분사장치(140)의 동체(141)를 관통하여 결합되고, 동체(141)와 토로이드형 안테나모듈(130)의 토로이드형 코어는 서로 전기적으로 절연되어야 하며, 상기 동체(141)는 접지시키는 것이 보다 바람직하다. The
절연방법에는 토로이드형 안테나모듈(130)의 토로이드형 코어를 둘러싸는 안테나 하우징을 세라믹 등의 절연재질로 제조하는 방법과, 도 3에 도시된 바와 같이 토로이드형 안테나모듈(130)과 가스분사장치(140)의 경계부에 절연부재(149)를 설치하는 방법이 있다. 이를 통해 가스분사장치(140) 주변에서 아킹이나 불필요한 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다. The insulation method includes a method of manufacturing the antenna housing surrounding the toroidal core of the
상기 가스공급관(148)의 출구전방에는 유입된 가스를 보다 균일하게 확산시키기 위한 확산판(144)이 설치되며, 따라서 가스공급관(148)을 통해 유입된 가스는 확산판(144)에 의해 부딪힌 이후에 확산공간(142)의 주변부로 분산된다.A
상기 가스분사구(143)는 0.1mm 내지 5mm 사이에서 선택되며, 가스분사구(143)의 밀도분포는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도인 도 4에 도시된 바와 같이 전체적으로 균일하게 형성하는 것이 간편하다.The
그러나 가스분사장치(140)에서 토로이드형 안테나모듈(130)이 결합하는 부분에는 가스분사구(143)가 없기 때문에 플라즈마 균일도를 고려하여 이 부분에 더 많은 가스를 공급할 필요가 있다.However, since there is no
이를 위해 도 5에 도시된 바와 같이 가스분사장치(140)의 하면에서 토로이드형 안테나모듈(130)에 인접한 제1 영역(A)에는 가스분사구(143)를 보다 조밀하게 형성하고 제1 영역(A)을 둘러싸는 제2 영역(B)에는 덜 조밀하게 형성할 수도 있다.To this end, as shown in FIG. 5, the
가스분사장치(140)와 토로이드형 안테나모듈(130)의 경계부는 오링(미도시) 등의 밀봉수단을 이용하여 밀봉하는 것이 바람직하며, 전술한 바와 같이 가스분사장치(140)와 토로이드형 안테나모듈(130)를 절연시키는 절연부재(149)가 추가로 설 치될 수도 있다.The boundary between the
대면적 기판을 처리하는 경우 종래의 ICP장치에서는 플라즈마의 균일도를 향상시키기 위하여 챔버 내벽에 다수의 인젝터를 대칭적으로 설치하여야 하지만, 본 발명의 플라즈마 발생장치에서는 샤워헤드형 가스분사장치(140)를 사용함으로써 대면적의 플라즈마를 보다 균일하게 발생시킬 수 있고, 다수의 인젝터를 생략할 수 있기 때문에 장치구성이 보다 간단해 진다. In the case of processing a large-area substrate, in the conventional ICP apparatus, a plurality of injectors should be symmetrically installed on the inner wall of the chamber in order to improve the uniformity of plasma. However, in the plasma generating apparatus of the present invention, the showerhead type
한편 이상에서는 가스분사장치(140)에 하나의 가스공급관(148)이 연결되는 경우를 설명하였으나, 기판이 커질수록 하나의 가스공급관(148)에서 유입된 가스가 가스분사장치(140)의 내부에서 가장자리 영역까지 균일하게 확산되는 것은 쉽지 않다. 특히, 가스분사장치(140)를 관통하여 결합되는 토로이드형 안테나모듈(130)이 가스의 확산을 방해하는 장애물이 될 수도 있다.On the other hand, the above has been described a case in which one
이러한 점을 감안하여 대면적 기판을 처리하는 경우에는 적어도 2개 이상의 가스공급관을 서로 대칭적으로 설치하는 것이 바람직하다.In view of this, when processing a large area substrate, it is preferable to provide at least two or more gas supply pipes symmetrically with each other.
도 6에서는 제1 가스공급관(148a)을 가스분사장치(140)의 중앙부에 연결하고, 제2,3 가스공급관(148b, 148c)을 제1 가스공급관(148a)의 연결위치를 중심으로 서로 대칭적인 위치에 연결한다. In FIG. 6, the first
제1,2,3 가스공급관(148a,148b,148c)의 출구전방에는 유입된 가스를 확산시키는 역할을 하는 제1,2,3 확산판(146a,146b,146c)을 각각 설치하는 것이 바람직하다.It is preferable that first, second and third diffusion plates 146a, 146b and 146c respectively serve to diffuse the gas introduced into the outlets of the first, second and third
이때 각 가스공급관(148a,148b,148c)을 통해 공급되는 가스의 유량은 가스공급관의 개수나 가스공급장치(140)의 크기 등을 고려하여 개별적으로 제어될 수도 있다.At this time, the flow rate of the gas supplied through each gas supply pipe (148a, 148b, 148c) may be individually controlled in consideration of the number of the gas supply pipe or the size of the
도 7은 가스공급관(148a,148b,148c)으로부터 공급되는 가스를 확산시키기 위하여 확산판(146a,146b,146c)을 이용하는 대신에, 가스분사장치(140)의 내부에 중간판(146)을 설치하여 확산공간(142)을 상하로 양분한 모습을 나타내고 있다.FIG. 7 shows an
상기 중간판(146)은 다수의 관통부(147)를 가지는 사각판 형태로서 가장자리가 가스분사장치(140)의 내벽에 고정되는 것이 바람직하다. The
상기 중간판(146)은 챔버 내부로 보다 균일하게 가스가 분사될 수 있도록 가스분사장치(140)의 내부에서 가스를 미리 확산시키기 위한 것이므로, 상기 관통부(147)는 하부의 가스분사구(143)에 비해 직경이 클 뿐만 아니라 분포밀도도 훨씬 작다. Since the
따라서 가스공급관을 통해 유입된 가스는 가스분사장치(140)의 중간판(146) 상부에서 1차 확산되고, 중간판(146)의 관통부(147)를 통해 하부로 유입된 이후에 중간판(146) 하부에서 2차 확산된 이후에 최종적으로 가스분사구(143)를 통해 챔버 내부로 분사된다.Therefore, the gas introduced through the gas supply pipe is first diffused in the upper portion of the
이와 같은 중간판(146)은 도시된 것처럼 다수개의 가스공급관(148a, 148b, 148c)이 연결되는 경우에 한하여 설치되는 것은 아니고, 도 2와 같이 1개의 가스공급관(148)이 연결되는 경우에도 설치될 수 있음은 물론이다.Such an
이하에서는 도 8을 참조하여 토로이드형 안테나모듈(130)의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the
토로이드형 안테나모듈(130)은 토로이드형 코어(132), 상기 토로이드형 코어(132)를 고정하는 한편 플라즈마로부터 격리시키는 안테나 하우징(131), 상기 안테나 하우징(131)의 내부에서 상기 토로이드형 코어(132)와 결합하는 유도코일(139), 상기 안테나 하우징(131)의 상부에 결합하는 안테나 커버(137) 등으로 구성된다.The
안테나 하우징(131)은 전체적으로는 U형의 단면을 가지며, 챔버 내부에서 공정가스와 접하는 부분이므로 내열성 및 내산화성이 뛰어난 알루미늄 합금 또는 세라믹 재질로 제작되고, 필요에 따라 전기적 절연재질로 제작된다. 또한 안테나 하우징(131)에는 토로이드형 코어(132)의 개방부로 삽입되는 안테나 개방부(150)가 형성된다.The
안테나 하우징(131)의 내부는 플라즈마의 발생을 방지하기 위하여 대기압 상태를 유지하고, 안테나 하우징(131)의 외부는 고진공 상태인 챔버 내부 공간이므로 안테나 하우징(131)에는 진공시일이 설치되어야 한다.The inside of the
안테나 개방부(150)의 내주면에는 원통형의 토로이드 고정단(133)이 형성되며, 토로이드형 코어(132)는 상기 토로이드 고정단(133)에 끼워져 고정된다.A cylindrical toroidal fixing
안테나 하우징(131)의 측벽에는 냉매유로(135)가 형성되는데, 냉매유로(135)의 일단에는 냉매유입포트(136a)가 결합되고, 타단에는 냉매유출포트(136b)가 결합된다. 상기 냉매유입포트 및 냉매유출포트(136a,136b)는 각각 냉매유입관/유출관 (미도시)을 통해 외부의 냉매저장부와 연결된다.A
상기 냉매유로(135)를 지나는 냉매는 액체 또는 기체 중에서 임의로 선택될 수 있으나, 액체냉매인 경우에는 액체가 안테나 하우징(131)의 내부로 누설되지 않도록 냉매유로(135)가 폐경로로 제작되어야 한다.The refrigerant passing through the
안테나 하우징(131)의 상부에 결합하는 안테나 커버(137)는 하우징 내부의 토로이드형 코어(132)를 외부와 격리시켜 오염을 방지하며, RF전원공급단자(138a)와 접지단자(138b)가 설치된다.The
상기 RF전원공급단자(138a)와 접지단자(138b)는 안테나 하우징(131)의 내부에서 토로이드형 코어(132)에 감긴 유도코일(139)의 일단 및 타단과 각각 연결되며, 안테나 하우징(131)의 외부에서 전원공급부(160)에 연결된 전원공급라인과 연결된다.The RF
한편, 안테나 하우징(131)이 알루미늄 등 도전성 재질이므로, 유도코일(139)이나 전원공급라인이 안테나 하우징(131)과 절연될 수 있도록, 안테나 커버(137)는 절연재질로 제작된다.On the other hand, since the
안테나 하우징(131)의 상부에서 돌출되는 하우징 걸림턱(134)은 토로이드형 안테나모듈(130)을 챔버 리드(112)에 고정하기 위한 것이며, 하우징 걸림턱(134)의 주변부에는 볼트를 이용하여 챔버리드(112)에 고정하기 위한 관통홀(134a)이 형성된다.The
안테나 하우징(131)과 챔버리드(112)의 사이에도 진공시일이 형성되어야 함은 물론이다.Of course, a vacuum seal should also be formed between the
본 발명의 실시예에 따르면, 플라즈마 발생장치에서 플라즈마 밀도 및 균일도(uniformity)를 크게 향상시킬 수 있기 때문에 대면적 기판을 처리하는데 유리해지며, 특히 저온에서 우수한 막질과 높은 증착균일도가 요구되는 실리콘질화막, 실리콘산화막, 폴리실리콘 등의 증착이 용이해진다.According to an embodiment of the present invention, since the plasma density and uniformity can be greatly improved in the plasma generating apparatus, it is advantageous to process a large area substrate, and particularly, a silicon nitride film requiring excellent film quality and high deposition uniformity at low temperature , Silicon oxide film, polysilicon and the like can be easily deposited.
또한 본 발명의 가스분사장치는 안테나모듈과 전기적으로 절연된 채 접지되기 때문에 가스분사장치 주변에서 불필요한 방전을 방지할 수 있다.In addition, since the gas injection device of the present invention is grounded while being electrically insulated from the antenna module, unnecessary discharge can be prevented around the gas injection device.
또한 기판안치대의 주변에 다수의 인젝터를 설치할 필요가 없기 때문에 기판이 커질수록 인젝터를 이용하는 기판처리장치에 비하여 장치구조가 매우 간단해진다.In addition, since there is no need to install a plurality of injectors in the periphery of the substrate stabilizer, the larger the substrate, the simpler the structure of the device than the substrate processing apparatus using the injector.
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