KR20130071586A - 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치 - Google Patents

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Abstract

원자층 증착공정을 이용하고, 다이렉트 플라즈마를 제공하여 박막의 품질을 향상시킬 수 있는 증착장치가 개시된다. 다이렉트 플라즈마를 제공하는 증착장치에서 기판에 증착가스를 제공하는 가스분사부는, 기판에 프리커서 가스를 제공하는 프리커서 가스 제공부 및 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하고, 전극이 구비되며, 상기 프리커서 가스 제공부에 인접하여 구비되되 서로 일정 간격 이격되어 구비된 한 쌍의 퍼지 가스 제공부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 한 쌍의 퍼지 가스 제공부 사이로 리액턴스 가스가 제공되어 상기 전극에 의해 플라즈마 상태로 여기되어 상기 기판에 제공된다.

Description

다이렉트 플라즈마 형성 증착장치{DEPOSITION APPARATUS PROVIDING DIRECT PALSMA}
본 발명은 증착장치에 관한 것으로, 기판에 다이렉트 플라즈마를 제공하여 박막을 증착하는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치를 제공하기 위한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판이나 글래스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하기 위해서는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학 반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등을 이용한 박막 제조 방법이 사용된다.
반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐으로써 미세 패턴의 박막이 요구되었고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커지게 되었다. 이에 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착방법(atomic layer deposition, ALD)의 사용이 증대되고 있다.
원자층 증착방법(ALD)은 기체 분자들 간의 화학 반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착방법과 유사하다. 하지만, 통상의 화학 기상 증착(CVD) 방법이 다수의 기체 분자들을 동시에 프로세스 챔버 내로 주입하여 기판 상부에서 발생된 반응 생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, 원자층 증착방법은 하나의 기체 물질을 프로세스 챔버 내로 주입한 후 이를 퍼지(purge)하여 가열된 기판의 표면에 물리적으로 흡착된 기체만을 잔류시키고, 이후 다른 기체 물질을 주입함으로써 기판 표면에서 발생되는 화학 반응 생성물을 증착시킨다는 점에서 상이하다. 이러한 원자층 증착방법을 통해 구현되는 박막은 스텝 커버리지 특성이 매우 우수하며 불순물 함유량이 낮은 순수한 박막을 구현하는 것이 가능한 장점을 갖고 있어 현재 널리 각광받고 있다. 반면, 기존의 원자층 증착방법은 프리커서 가스의 반응성이 낮아서 증착 시간이 오래 걸리고 생산성이 낮은 문제점이 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 증착장치에서 원자층 증착공정을 이용하여 박막의 품질을 향상시킬 수 있으며, 다이렉트 플라즈마를 제공하여 박막의 품질을 향상시킬 수 있는 증착장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 다이렉트 플라즈마를 제공하는 증착장치에서 기판에 증착가스를 제공하는 가스분사부는, 기판에 프리커서 가스를 제공하는 프리커서 가스 제공부 및 상기 프리커서 가스 제공부와 인접하여 구비되며, 플라즈마를 발생시키기 위한 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하고, 플라즈마를 발생시키기 위한 전극이 구비된 퍼지 가스 제공부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 퍼지 가스 제공부의 전극 사이로 리액턴스 가스가 제공되고 플라즈마 상태로 여기되어 상기 기판에 제공된다.
일 측에 따르면, 상기 퍼지 가스 제공부는 교류 전원이 인가되는 전원 전극과 접지가 연결되는 접지 전극이 구비되고, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에 상기 리액턴스 가스가 제공되어 발생되는 플라즈마를 상기 기판에 제공할 수 있도록 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 공간이 상기 기판에 대해 개방 형성된다. 그리고 상기 퍼지 가스 제공부는 상기 퍼지 가스를 상기 기판에 제공하기 위한 유로를 형성하는 퍼지 가스 하우징을 포함하고, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극은 상기 퍼지 가스 하우징 내측에 구비된다. 또한, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극은 상기 퍼지 가스 하우징 내부에서 서로 일정 간격 이격되어 평행하게 구비되고, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 공간에서 플라즈마가 형성되고, 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 외측의 공간에서 상기 퍼지 가스를 제공하는 유로가 형성된다. 예를 들어, 상기 퍼지 가스 하우징은 유전체 재질로 형성된다.
일 측에 따르면, 상기 프리커서 가스 제공부에는 기판 상에서 배기가스를 흡입하여 배출시키는 배기부가 구비되고, 상기 프리커서 가스 제공부는 이중관 형태로 형성되어, 내측 하우징을 통해서는 프리커서 가스가 상기 기판으로 제공되고, 외측 하우징을 통해서는 배기가스를 흡입하여 배출시키는 상기 배기부가 구비된다. 여기서, 상기 내측 하우징 내부에 상기 프리커서 가스의 제공을 위한 프리커서 가스 버퍼부가 형성되고, 상기 내측 하우징에는 상기 외측 하우징을 관통하여 상기 내측 하우징 내부의 프리커서 가스를 상기 기판에 제공하기 위한 프리커서 가스 분사홀이 형성된다. 또한, 상기 배기부는 상기 외측 하우징을 관통하여 형성된 다수의 배기홀과 상기 내측 하우징과 상기 외측 하우징 사이의 공간으로 상기 배기홀에서 흡입되는 배기가스의 유로를 제공하는 배기 버퍼부로 형성된다. 예를 들어, 상기 외측 하우징은 세라믹 재질로 형성된다. 또한, 상기 프리커서 가스 제공부는 상기 내측 및 외측 하우징의 단면이 원형 또는 사각형이나 다각형 중 어느 하나의 단면 형상을 가질 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 다른 실시예들에 따른 다이렉트 플라즈마를 제공하는 증착장치에서 기판에 증착가스를 제공하는 가스분사부는, 기판에 프리커서 가스를 제공하는 프리커서 가스 제공부 및 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하고, 상기 프리커서 가스 제공부에 인접하여 구비되되 서로 일정 간격 이격되어 구비되고, 각각 전극이 구비된 한 쌍의 퍼지 가스 제공부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 한 쌍의 퍼지 가스 제공부 사이로 리액턴스 가스가 제공되어 상기 전극에 의해 플라즈마 상태로 여기되어 상기 기판에 제공된다.
일 측에 따르면, 상기 한 쪽 퍼지 가스 제공부에 교류 전원이 인가되는 전원 전극이 구비되고, 다른 한 쪽의 퍼지 가스 제공부에는 접지가 연결되는 접지 전극이 구비된다. 그리고상기 전원 전극과 상기 접지 전극은 상기 퍼지 가스 하우징 내부에서 서로 대향되는 면에 구비되거나, 상기 퍼지 가스 하우징 내부 전체에 구비된다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 다이렉트 플라즈마를 제공하는 증착장치는, 기판을 이송하는 기판 이송 유닛 및 상기 기판 이송 유닛 상부에 구비되어 상기 기판에 프리커서 가스와 리액턴스 가스 및 퍼지 가스를 포함하는 증착가스를 제공하는 가스분사부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 가스분사부는, 기판에 프리커서 가스를 제공하는 프리커서 가스 제공부 및 상기 프리커서 가스 제공부와 인접하여 구비되며, 플라즈마를 발생시키기 위한 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하고, 플라즈마를 발생시키기 위한 전극이 구비되어, 상기 전극 사이로 리액턴스 가스가 제공되고 플라즈마 상태로 여기되어 상기 기판에 제공되는 퍼지 가스 제공부를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 기판을 지지하여 이송하는 기판 이송 유닛이 구비되고, 상기 기판 이송 유닛은, 상기 기판을 상기 가스분사부가 배치된 방향을 따라서 일 방향으로 이송하거나 또는 양 방향으로 왕복 이송한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 다이렉트 플라즈마를 제공하는 증착장치는, 기판을 이송하는 기판 이송 유닛 및 상기 기판 이송 유닛 상부에 구비되어 상기 기판에 프리커서 가스와 리액턴스 가스 및 퍼지 가스를 포함하는 증착가스를 제공하는 가스분사부를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 가스분사부는, 상기 기판에 상기 프리커서 가스를 제공하는 프리커서 가스 제공부, 상기 한 쌍의 프리커서 가스 제공부 사이에 구비되며 서로 일정 간격 이격되어 구비되어 상기 퍼지 가스를 상기 기판에 제공하고, 각각 전극이 구비되는 한 쌍의 퍼지 가스 제공부 및 상기 한 쌍의 퍼지 가스 제공부에 구비된 전극에 사이로 상기 리액턴스 가스가 제공되며, 상기 전극 사이에서 상기 리액턴스 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜서 상기 기판에 제공하는 플라즈마 형성부를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 한 쌍의 프리커서 가스 제공부와 상기 한 쌍의 퍼지 가스 제공부는 상기 플라즈마 형성부를 사이에 두고 대칭되게 구비되고, 상기 한 쌍의 프리커서 가스 제공부와 상기 한 쌍의 퍼지 가스 제공부 및 상기 플라즈마 형성부로 구성된 가스분사 모듈을 포함하고, 상기 가스분사부는 하나 또는 복수개의 가스분사 모듈이 구비된다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 증착장치에서 원자층 증착공정을 이용하고, 다이렉트 플라즈마를 제공하여 박막의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이렉트 플라즈마 제공 증착장치의 개략도이다.
도 2는 도 1의 증착장치에서 가스분사 모듈의 요부를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 도 2의 가스분사 모듈의 변형 실시예를 도시한 개략도이다.
도 4는 도 2의 가스분사 모듈의 변형 실시예를 도시한 개략도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 증착장치(100)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이렉트 플라즈마 제공 증착장치(100)의 일 예를 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 도 1의 증착장치(100)에서 가스분사 모듈(120)의 구조 및 동작을 설명하기 위한 요부 개략도이다. 그리고 도 3은 도 2의 가스분사 모듈(120)에서 전극이 변형된 실시예를 설명하기 위한 개략도이다. 그리고 도 4는 도 2의 가스분사 모듈(120)의 변형 실시예의 구조 및 동작을 설명하기 위한 개략도이다.
도면을 참조하면, 증착장치(100)는 기판(10) 상부에 구비되어 서로 다른 종류의 증착가스를 제공하며, 다이렉트 플라즈마로 제공하는 가스분사부(102)를 포함하여 구성된다. 여기서, 기판(10)은 기판 이송 유닛(101) 상에 탑재되어 일 방향으로 이송되면서 증착 공정이 수행된다. 그리고 기판(10)이 일 방향으로 이송됨에 따라 가스분사부(102)에서 제공되는 증착가스를 순차적으로 통과함에 따라 기판(10) 상에는 원자층 증착공정의 공정에 따라 소정의 박막이 형성된다.
기판 이송 유닛(101)은 기판(10)을 도면에 화살표로 표시한 것과 같이 일 방향 또는 양 방향으로 이송하는 수단이며, 예를 들어, 롤러 일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판 이송 유닛(101)은 기판(10)을 일 방향 또는 양 방향으로 이송하는 다양한 수단이 사용될 수 있다.
본 실시예에서 증착 대상이 되는 기판(10)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 글라스를 포함하는 투명 기판(10)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(10)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 또한, 기판(10)은 사각형이나 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
한편, 원자층 증착장치(100)에서 가스분사부(102)를 제외한 구성요소의 상세한 기술구성은 공지의 기술로부터 이해 가능하며 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.
또한, 본 실시예에서 '증착가스'는 기판(10)에 박막을 증착하기 위해서 제공되는 적어도 1종 이상의 가스를 포함하며, 기판(10)에 형성하고자 하는 박막의 구성 물질을 포함하는 프리커서 가스(precursor gas)(S), 상기 프리커서 가스와 화학적으로 반응하는 리액턴스 가스(reactance gas)(R), 및 프리커서 가스와 리액턴스 가스를 퍼지 시키기 위한 퍼지 가스(purge gas)(P)를 포함한다. 한편, 도면에서 '배기가스'를 V로 표시하였다. 그리고 플라즈마 형성부(250)에 의해서 플라즈마화 되어 제공되는 리액턴스 가스의 다이렉트 플라즈마는 R*로 표시하였다.
가스분사부(102)는 각 증착가스를 각각 제공하는 부분(210, 220, 230, 240)과, 플라즈마를 발생시켜 기판(10)에 제공하는 플라즈마 형성부(250)로 구성되는 가스분사 모듈(120)로 구성된다. 가스분사부(102)는 한 쌍의 프리커서 가스 제공부(210, 230)와 한 쌍의 퍼지 가스 제공부(220, 240) 및 플라즈마 형성부(250)가 하나의 유닛으로 모듈화된 가스분사 모듈(120)로 구성된다. 그리고 가스분사부(102)는 하나 또는 다수의 모듈화된 가스분사 모듈(120)로 구성되며, 가스분사부(102)의 구성은 기판(10)의 크기 및 공정에 따라 변경될 수 있다.
그러나 본 발명이 도면에 한정되는 것은 아니며, 가스분사부(102) 및 가스분사 모듈(120)은 제공되는 증착가스의 종류와 수에 따라 다른 형태로 분할 형성될 수 있다.
플라즈마 형성부(250)는 리액턴스 가스(R)를 플라즈마 상태로 여기시켜 제공하며, 중성 입자인 라디칼(radical)을 포함하여 이온 등 플라즈마 입자들을 기판(10)에 제공한다. 본 실시예에서는 플라즈마 형성부(250)에서 기판(10)에 발생한 플라즈마 입자들을 모두 제공하는 것을 '다이렉트 플라즈마'라 한다.
가스분사 모듈(120)은 기판(10)이 일 방향으로 이송됨에 따라 기판(10)에 증착가스가 프리커서 가스(S), 퍼지 가스(P), 리액턴스 가스(R*) 및 퍼지 가스(P)의 순서대로 제공될 수 있도록 프리커서 가스 제공부(210), 퍼지 가스 제공부(220), 리액턴스 가스(R)가 제공되는 플라즈마 형성부(250), 퍼지 가스 제공부(230) 및 프리커서 가스 제공부(240)의 순서대로 배치된다. 여기서, 리액턴스 가스는 플라즈마 형성부(250)를 통과하는 동안 플라즈마 상태로 여기되어 다이렉즈 플라즈마 상태(R*)로 제공된다. 또한, 가스분사 모듈(120)은 플라즈마 형성부(250)를 중심으로 하여 프리커서 가스 제공부(210, 230)와 퍼지 가스 제공부(220, 240)가 배치된다.
한편, 기판 이송 유닛(101)은 기판(10)을 일 방향으로 이송하거나 왕복 이송하는 것이 가능하다. 즉, 가스분사 모듈(120)은 프리커서 가스 제공부(210, 230)와 퍼지 가스 제공부(220, 240)가 서로 대칭으로 배치되므로 기판 이송 유닛(101)이 기판(10)을 가스분사 모듈(120)의 한 쪽 단부에서 다른 쪽 단부로 왕복 이송시킴에 따라 기판(10)에 증착가스가 증착 순서에 따라 순차적으로 반복 제공되면서 박막이 증착된다.
프리커서 가스 제공부(210, 230)와 퍼지 가스 제공부(220, 240)는 단면이 다사각형 또는 원형 또는 다각형 등의 단면 형상을 갖는 관 형상을 갖고, 기판(10)의 길이에 대응되는 길이를 가지며, 서로 나란하게 배열될 수 있다. 그리고 프리커서 가스 제공부(210, 230)와 퍼지 가스 제공부(220, 240)에서 기판(10)을 향한 하부에는 각각 프리커서 가스(S)와 퍼지 가스(P)를 제공하기 위한 다수의 프리커서 가스 분사홀(212, 232)과 퍼지 가스 분사홀(222, 242)가 형성된다. 여기서, 프리커서 가스 분사홀(212, 232)과 퍼지 가스 분사홀(222, 242)은 홀 또는 슬릿이나 개구일 수 있다.
한편, 상술한 실시예들에서 프리커서 가스 제공부(210, 230)와 퍼지 가스 제공부(220, 240)는 단면이 사각형인 관 형태를 갖는 것으로 예시하였으나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 프리커서 가스 제공부(210, 230)와 퍼지 가스 제공부(220, 240)의 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 프리커서 가스 제공부(210, 230)와 퍼지 가스 제공부(220, 240)에는 각각 프리커서 가스(S)를 제공하는 프리커서 가스 공급원(131)과 퍼지 가스(P)를 제공하는 퍼지 가스 공급원(133)이 연결되고, 플라즈마 형성부(250)에는 리액턴스 가스(R)를 제공하는 리액턴스 가스 공급원(135)이 연결된다. 상기 각 공급원들(131, 133, 135)을 가스 공급부(103)라 한다.
퍼지 가스 제공부(220, 240)는 퍼지 가스(P)를 제공하는 역할과 플라즈마 형성부(250)에 플라즈마를 형성하는 전극의 역할을 한다.
상세하게는 퍼지 가스 제공부(220, 240)는 서로 일정 간격 이격되고, 구비된 전극 사이에서 발생하는 전기장 내부로 리액턴스 가스(R)가 주입되면 플라즈마 상태로 여기되어 기판(10)에 제공된다. 즉, 퍼지 가스 제공부(220, 240) 사이의 공간이 플라즈마 형성부(250)가 된다.
퍼지 가스 제공부(220, 240)는 퍼지 가스(P)를 기판에 제공하기 위한 유로를 형성하는 퍼지 가스 하우징(221, 241)을 포함하고, 퍼지 가스 하우징(221, 241) 내측에는 플라즈마를 형성하기 위한 전원 전극(225)과 접지 전극(245)이 구비된다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 한 쪽 퍼지 가스 제공부(220)에는 교류 전원(141)이 연결되는 전원 전극(225)이 구비되고 다른 한 쪽의 퍼지 가스 제공부(240)에는 접지 전원(143)이 연결되는 접지 전극(245)이 구비된다. 도면에서 도면부호 104는 교류 전원(141)과 접지 전원(143)을 포함하는 전원 공급부(104)이다.
퍼지 가스 하우징(221, 241)은 플라즈마 발생 시 아크 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 유전체 재질로 형성되고, 내부의 퍼지 가스 버퍼부(223, 243)에 전원 전극(225)과 접지 전극(245)이 구비된다. 또한, 전원 전극(225)과 접지 전극(245)은 플라즈마 형성부(250)에 평행한 전기장을 형성할 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 전원 전극(225)과 접지 전극(245)은 퍼지 가스 하우징(221, 241) 내측 벽면 전체에 구비될 수 있다.
그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 전원 전극(225)과 접지 전극(245)은 플라즈마 형성부(250) 내부에 평행한 전기장을 형성할 수 있도록 실질적으로 다양하게 배치와 형태가 변경될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시한 바와 같이, 전원 전극(225)과 접지 전극(245)은 플레이트 형태로 형성되고, 퍼지 가스 하우징(221, 241)에서 서로 마주보는 벽면에 구비될 수 있다. 여기서, 전원 전극(225)과 접지 전극(245)의 크기는 플라즈마 형성부(250) 내부에 평행한 전기장을 형성할 수 있는 크기면 다양한 크기 및 형태를 가질 수 있으며, 두께 역시 퍼지 가스 하우징(221, 241) 내부에 구비될 수 있는 두께로 형성된다.
프리커서 가스 제공부(210, 230)는 프리커서 가스(S)를 제공하고 배기가스(V)를 배출시킬 수 있도록 이중관 형태를 갖는다. 상세하게는, 프리커서 가스 제공부(210, 230)는 프리커서 가스(S)의 유로를 형성하는 내측 하우징(211, 231)과 상기 내측 하우징(211, 231)과 일정 간격 이격되어 동심 상에 구비되고 배기가스(V)의 배출을 위한 유로를 형성하는 외측 하우징(215, 235)으로 구성된다. 즉, 내측 하우징(211, 231) 내부 공간이 프리커서 가스(S)의 유동을 위한 프리커서 가스 버퍼부(213, 233)가 되고, 내측 하우징(211, 231)과 외측 하우징(215, 235) 사이의 공간이 배기가스(V)의 유동을 위한 배기 버퍼부(217, 237)가 된다. 내측 하우징(211, 231)은 내부의 프리커서 가스(S)를 기판(10)에 제공할 수 있도록 내측 하우징(211, 231)에서 외측 하우징(215, 235)을 향해 돌출되어 상기 외측 하우징(215, 235)을 관통하여 형성된 하나 또는 다수의 프리커서 가스 분사홀(212, 232)이 형성된다. 예를 들어, 프리커서 가스 분사홀(212, 232)은 다수의 홀 또는 슬릿이나 개구일 수 있다.
외측 하우징(215, 235)에는 기판(10)을 향한 하부에 기판(10) 상부에서 배기가스(V)를 흡입하기 위한 하나 또는 다수의 배기홀(216, 236)이 형성된다. 그리고 배기홀(216, 236)에서 흡입된 배기가스(V)는 배기 버퍼부(217, 237)를 통해서 외부로 배출된다. 이와 같이 배기홀(216, 236)과 배기 버퍼부(217, 237)를 배기부라 한다.
여기서, 외측 하우징(215, 235)은 플라즈마 방전 시 아크 방전 등이 발생하지 않는 재질로 형성되며, 예를 들어, 세라믹 재질로 형성된다.
한편, 상술한 실시예들에서는 한 쌍의 프리커서 가스 제공부(210, 230)와 한 쌍의 퍼지 가스 제공부(220, 240)로 구성되었으나, 프리커서 가스 제공부와 퍼지 가스 제공부가 각각 하나씩 구비되는 것도 가능하다.
예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 가스분사 모듈(320)은 한 쌍의 제공부가 아니라 각각 하나의 프리커서 가스 제공부(410)와 하나의 퍼지 가스 제공부(420)로 구성될 수 있다. 그리고 가스분사부(102)는 하나 또는 다수개의 가스분사 모듈(320)로 구성될 수 있다.
한편, 도 4에 도시한 실시예는 상술한 실시예들과 프리커서 가스 제공부(410)의 수와 퍼지 가스 제공부(420)의 수를 제외하고는 실질적으로 동일하며, 동일한 구성요소는 동일한 명칭을 사용하며 중복되는 설명은 생략한다.
프리커서 가스 제공부(410)는 상술한 실시예와 동일하게 프리커서 가스(S)를 분사하는 프리커서 가스 버퍼부(411)함과 동시에 기판(10)에서 배기가스(V)를 배출시키는 배기 버퍼부(417)의 이중관 형태로 형성될 수 있다. 프리커서 가스 제공부(410)는 프리커서 가스(S) 제공을 위한 프리커서 가스 버퍼부(413)을 형성하는 내측 하우징(411)과 배기가스(V)의 배출 유로를 형성하는 배기 버퍼부(417)를 형성하는 외측 하우징(415)의 이중관 형태를 갖는다. 내측 하우징(411)에는 프리커서 가스(S)의 분사를 위한 다수의 프리커서 가스 분사홀(412)이 형성되고, 외측 하우징(415)에는 배기가스의 흡입을 위한 하나 또는 다수의 배기홀(416)이 형성된다.
퍼지 가스 제공부(420)는 퍼지 가스(P)를 기판(10)에 제공하도록 하나 또는 다수의 퍼지 가스 분사홀(422)이 형성된 퍼지 가스 하우징(421)으로 형성된다. 그리고 퍼지 가스 하우징(421) 내부 공간에는 다이렉트 플라즈마(R*)를 형성할 수 있도록 전원 전극(425)과 접지 전극(426)이 평행하게 배치되고, 전원 전극(425)과 접지 전극(426) 사이에서 형성된 플라즈마를 기판(10)에 제공할 수 있도록 소정 크기의 개구부(428)가 형성된다. 예를 들어, 전원 전극(425)과 접지 전극(426)은 플레이트 형태를 갖고, 퍼지 가스 하우징(421) 내부에서 수직으로 세워지고 서로 일정 간격 이격되어 평행하게 배치된다. 그리고 평행하게 배치된 전원 전극(425)과 접지 전극(426) 사이의 공간(427)으로 리액턴스 가스(R)가 제공되면 상기 전원 전극(425)과 접지 전극(426) 사이에서 발생한 평행 전기장에 의해 플라즈마 상태로 여기되고, 하부의 기판(10)에 다이렉트 플라즈마(R*)가 제공된다. 그리고 다이렉트 플라즈마(R*)를 제공할 수 있도록 개구부(428)은 플라즈마 입자들을 기판(10)에 제공할 수 있는 정도의 크기로 형성된다. 한편, 개구부(428)의 크기와 형상은 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
퍼지 가스 제공부(420)는 전원 전극(425)과 접지 전극(426)에 의해 퍼지 가스 하우징(421) 내부 공간이 전원 전극(425)과 접지 전극(426) 사이의 플라즈마 형성 공간과 전원 전극(425)과 접지 전극(426) 외측의 퍼지 가스(P)를 제공하기 위한 유로가 되는 퍼지 가스 버퍼부(423)로 분할된다. 또한, 플라즈마가 퍼지 가스 버퍼부(423) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 전원 전극(425)과 접지 전극(426)은 기밀성 있게 구비될 수 있다. 또한, 도시하지는 않았으나, 전원 전극(425)과 접지 전극(426)에서 플라즈마 형성 공간을 향한 면에는 아크 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 유전체 재질이 구비될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 다이렉트 플라즈마를 제공함으로써 증착가스의 반응성을 향상시켜서 증착속도와 막질을 향상시킬 수 있다. 또한, 다이렉트 플라즈마에는 중성의 라디칼 입자뿐만 아니라 양이온 및 음이온 입자까지 모두 제공하므로 산소(O2)나 질소(N2), 암모니아(NH3) 등의 플라즈마를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 이로 인하 박막의 품질을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 기판
100: 증착장치
101: 기판 이송 유닛
102: 가스분사부
103: 가스 공급부
104: 전원 공급부
120: 가스분사부
131: 프리커서 가스 공급원
133: 퍼지 가스 공급원
135: 리액턴스 가스 공급원
141: 교류 전원
143: 접지 전원
210, 230: 프리커서 가스 제공부
211, 231: 내측 하우징
212, 232: 프리커서 가스 분사홀
213, 233: 프리커서 가스 버퍼부
215, 235: 외측 하우징
216, 236: 배기홀
217, 237: 배기 버퍼부
220, 240: 퍼지 가스 제공부
221, 241: 퍼지 가스 하우징
222, 242: 퍼지 가스 분사홀
223, 243: 퍼지 가스 버퍼부
225: 전원전극
245: 접지전극
220, 240: 퍼지 가스 제공부
250: 플라즈마 형성부

Claims (17)

  1. 증착장치에서 기판에 증착가스를 제공하는 가스분사부에 있어서,
    기판에 프리커서 가스를 제공하는 프리커서 가스 제공부; 및
    상기 프리커서 가스 제공부와 인접하여 구비되며, 플라즈마를 발생시키기 위한 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하고, 플라즈마를 발생시키기 위한 전극이 구비된 퍼지 가스 제공부;
    를 포함하고,
    상기 퍼지 가스 제공부의 전극 사이로 리액턴스 가스가 제공되고 플라즈마 상태로 여기되어 상기 기판에 제공되는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 제공부는 교류 전원이 인가되는 전원 전극과 접지가 연결되는 접지 전극이 구비되고,
    상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에 상기 리액턴스 가스가 제공되어 발생되는 플라즈마를 상기 기판에 제공할 수 있도록 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 공간이 상기 기판에 대해 개방 형성된 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 제공부는 상기 퍼지 가스를 상기 기판에 제공하기 위한 유로를 형성하는 퍼지 가스 하우징을 포함하고,
    상기 전원 전극과 상기 접지 전극은 상기 퍼지 가스 하우징 내측에 구비되는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전원 전극과 상기 접지 전극은 상기 퍼지 가스 하우징 내부에서 서로 일정 간격 이격되어 평행하게 구비되고,
    상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이의 공간에서 플라즈마가 형성되고,
    상기 전원 전극과 상기 접지 전극 외측의 공간에서 상기 퍼지 가스를 제공하는 유로가 형성된 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 하우징은 유전체 재질로 형성되는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프리커서 가스 제공부에는 기판 상에서 배기가스를 흡입하여 배출시키는 배기부가 구비되고,
    상기 프리커서 가스 제공부는 이중관 형태로 형성되어, 내측 하우징을 통해서는 프리커서 가스가 상기 기판으로 제공되고, 외측 하우징을 통해서는 배기가스를 흡입하여 배출시키는 상기 배기부가 구비되는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 내측 하우징 내부에 상기 프리커서 가스의 제공을 위한 프리커서 가스 버퍼부가 형성되고,
    상기 내측 하우징에는 상기 외측 하우징을 관통하여 상기 내측 하우징 내부의 프리커서 가스를 상기 기판에 제공하기 위한 프리커서 가스 분사홀이 형성된 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배기부는 상기 외측 하우징을 관통하여 형성된 다수의 배기홀과 상기 내측 하우징과 상기 외측 하우징 사이의 공간으로 상기 배기홀에서 흡입되는 배기가스의 유로를 제공하는 배기 버퍼부로 형성되는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 외측 하우징은 세라믹 재질로 형성되는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 프리커서 가스 제공부는 상기 내측 및 외측 하우징의 단면이 원형 또는 사각형이나 다각형 중 어느 하나의 단면 형상을 갖는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  11. 증착장치에서 기판에 증착가스를 제공하는 가스분사부에 있어서,
    기판에 프리커서 가스를 제공하는 프리커서 가스 제공부; 및
    상기 기판에 퍼지 가스를 제공하고, 상기 프리커서 가스 제공부에 인접하여 구비되되 서로 일정 간격 이격되어 구비되고, 각각 전극이 구비된 한 쌍의 퍼지 가스 제공부;
    를 포함하고,
    상기 한 쌍의 퍼지 가스 제공부 사이로 리액턴스 가스가 제공되어 상기 전극에 의해 플라즈마 상태로 여기되어 상기 기판에 제공되는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 한 쪽 퍼지 가스 제공부에 교류 전원이 인가되는 전원 전극이 구비되고, 다른 한 쪽의 퍼지 가스 제공부에는 접지가 연결되는 접지 전극이 구비되는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전원 전극과 상기 접지 전극은 상기 퍼지 가스 하우징 내부에서 서로 대향되는 면에 구비되거나, 상기 퍼지 가스 하우징 내부 전체에 구비되는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치의 가스분사부.
  14. 증착장치에서 있어서,
    기판을 이송하는 기판 이송 유닛; 및
    상기 기판 이송 유닛 상부에 구비되어 상기 기판에 프리커서 가스와 리액턴스 가스 및 퍼지 가스를 포함하는 증착가스를 제공하는 가스분사부;
    를 포함하고,
    상기 가스분사부는,
    기판에 프리커서 가스를 제공하는 프리커서 가스 제공부; 및
    상기 프리커서 가스 제공부와 인접하여 구비되며, 플라즈마를 발생시키기 위한 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하고, 플라즈마를 발생시키기 위한 전극이 구비되어, 상기 전극 사이로 리액턴스 가스가 제공되고 플라즈마 상태로 여기되어 상기 기판에 제공되는 퍼지 가스 제공부;
    를 포함하는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판을 지지하여 이송하는 기판 이송 유닛이 구비되고,
    상기 기판 이송 유닛은, 상기 기판을 상기 가스분사부가 배치된 방향을 따라서 일 방향으로 이송하거나 또는 양 방향으로 왕복 이송하는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치.
  16. 증착장치에서 있어서,
    기판을 이송하는 기판 이송 유닛; 및
    상기 기판 이송 유닛 상부에 구비되어 상기 기판에 프리커서 가스와 리액턴스 가스 및 퍼지 가스를 포함하는 증착가스를 제공하는 가스분사부;
    를 포함하고,
    상기 가스분사부는,
    상기 기판에 상기 프리커서 가스를 제공하는 프리커서 가스 제공부;
    상기 한 쌍의 프리커서 가스 제공부 사이에 구비되며 서로 일정 간격 이격되어 구비되어 상기 퍼지 가스를 상기 기판에 제공하고, 각각 전극이 구비되는 한 쌍의 퍼지 가스 제공부; 및
    상기 한 쌍의 퍼지 가스 제공부에 구비된 전극에 사이로 상기 리액턴스 가스가 제공되며, 상기 전극 사이에서 상기 리액턴스 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜서 상기 기판에 제공하는 플라즈마 형성부;
    를 포함하는 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 한 쌍의 프리커서 가스 제공부와 상기 한 쌍의 퍼지 가스 제공부는 상기 플라즈마 형성부를 사이에 두고 대칭되게 구비되고, 상기 한 쌍의 프리커서 가스 제공부와 상기 한 쌍의 퍼지 가스 제공부 및 상기 플라즈마 형성부로 구성된 가스분사 모듈을 포함하고,
    상기 가스분사부는 하나 또는 복수개의 가스분사 모듈이 구비된 다이렉트 플라즈마 형성 증착장치.
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