KR20130114787A - Plasma generating apparatus and method of plasma processing of substrate - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A plasma generating apparatus and a plasma treatment method of a substrate are provided to stably generate high-density plasma even around atmospheric pressure by suppressing a phenomenon where plasma is transferred to arc. CONSTITUTION: A plasma generating apparatus (100) comprises a first electrode (120) and a second electrode (140). The first electrode settles a substrate (130). The second electrode comprises: multiple capillaries (143) including a body (142) which is formed on a surface opposing to the first electrode and limits a cavity (141); a porous conductive layer on the bottom (141a) of the cavity; and a discharge gas passageway (170). The porous conductive layer includes multiple fine pores which are connected to one another in order to allow the inflow of gas into the inside of the cavity.

Description

플라즈마 발생장치 및 기판의 플라즈마 처리방법{Plasma generating apparatus and method of plasma processing of substrate}Plasma generating apparatus and method of plasma processing of substrate

본 발명은 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 플라즈마 발생 전극 및 이를 이용한 기판 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generating apparatus, and more particularly, to a plasma generating electrode and a substrate processing method using the same.

일반적으로 플라즈마는 전기가 통하는 중성의 전리가스, 즉 대량의 전리가 일어나지 않는 기체 중에 이온이나 전자가 희박하게 존재하는 거의 중성에 가까운 기체상태로 그 온도에 따라 고온 및 저온 플라즈마로 나누어지며 화학적 또는 물리적으로 반응성이 대단히 강하다. 플라즈마를 이용한 기판 처리 기술은 근래 여러 산업 분야, 예컨대 반도체 소자, 태양전지, 디스플레이 등의 분야에 널리 사용되고 있다.In general, the plasma is a neutral ionizing gas that is electrically conductive, that is, an almost neutral gaseous state in which ions or electrons are scarcely present in a gas in which a large amount of ionization does not occur. Reactivity is very strong. BACKGROUND ART [0002] Plasma-based substrate processing techniques have been widely used in various industrial fields, such as semiconductor devices, solar cells, and displays.

예를 들어, 저온 플라즈마는 금속, 반도체, 폴리머, 나일론, 플라스틱, 종이, 섬유 및 오존 등의 각종 물질 또는 재료를 합성하거나 표면특성을 변화시켜 접합강도를 높이고 염색, 인쇄능을 비롯한 각종 특성을 향상시키는 분야 및 반도체, 금속 및 세라믹 박막합성, 세정 등 다양한 분양에 널리 사용되고 있다.For example, low-temperature plasma synthesizes various materials or materials such as metals, semiconductors, polymers, nylons, plastics, paper, fibers, and ozone, or changes surface properties to increase bonding strength and improve various properties including dyeing and printing performance. It is widely used in various fields such as the field of smelting, semiconductor, metal and ceramic thin film synthesis, and cleaning.

하지만, 저온 플라즈마는 통상 낮은 압력의 진공 용기 내에서 발생되기 때문에, 진공유지를 위한 고가의 장치가 필요하여 대구경의 처리대상물을 처리하기 위해 이용되는 데 제약이 있다. 이를 극복하기 위해서 대기압 근처에서 플라즈마를 발생시키기 위한 노력이 있다. 하지만, 대기압 근처에서 플라즈마를 발생시키기 위한 장치에는 플라즈마가 아크로 전이되는 현상이 발생하며, 대기압 플라즈마를 정밀하고 선택적으로 발생시킬 수 없어서 처리대상물 상에 증착 및/또는 식각 공정을 진행할 경우 추가적인 후속공정이 필요하며, 처리물의 크기가 클 경우 처리가 곤란하다는 문제점이 있다.However, since low-temperature plasma is usually generated in a vacuum vessel of low pressure, an expensive device for maintaining the vacuum is required, and thus there is a limitation in being used to treat a large diameter object. To overcome this, there is an effort to generate plasma near atmospheric pressure. However, the apparatus for generating the plasma near the atmospheric pressure is a phenomenon that the plasma transitions to the arc, the atmospheric plasma can not be generated precisely and selectively, and further subsequent process when the deposition and / or etching process on the object to be processed There is a problem that the treatment is difficult if the size of the treatment is large.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 대기압 부근에서 사용될 수 있는 고밀도 플라즈마 발생장치 및 이를 이용한 기판의 플라즈마 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention has been made to solve various problems including the above problems, and an object of the present invention is to provide a high-density plasma generating apparatus that can be used in the vicinity of atmospheric pressure and a plasma processing method of a substrate using the same. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.

본 발명의 일 관점에 따르면, 기판을 안착시키기 위한 제1전극 및 상기 제1전극 상에 이격되게 배치되고, 상기 제1전극과 대향하는 면에 형성되어 그 사이에 캐비티를 한정하는 몸체를 포함하는 복수의 캐필러리부들 및 상기 캐비티의 저면부 상의 다공성 도전층을 포함하는 제2전극을 포함하는, 플라즈마 발생장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a first electrode for seating a substrate and a body disposed spaced apart on the first electrode, and formed on a surface facing the first electrode and defining a cavity therebetween Provided is a plasma generator comprising a second electrode comprising a plurality of capillary portions and a porous conductive layer on a bottom portion of the cavity.

상기 다공성 도전층은 상기 캐비티 내로 기체의 유입을 허용하도록 서로 연결된 복수개의 미세 기공들을 포함할 수 있다.The porous conductive layer may include a plurality of micropores connected to each other to allow gas to flow into the cavity.

상기 미세 기공들의 크기는 ASTM No 5 내지 400일 수 있다.The size of the micropores may be ASTM No 5 to 400.

상기 복수의 캐필러리부들의 몸체는 절연체일 수 있다.The body of the plurality of capillary parts may be an insulator.

상기 절연체는 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4), 석영(SiO2), 산화마그네슘(MgO) 및 테프론(PTFE) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The insulator may include at least one of alumina (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), quartz (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), and teflon (PTFE). .

상기 복수의 캐필러리부들의 몸체는 도전체이고, 상기 제2전극은 상기 몸체의 측면부 및 상면부를 차폐시키는 절연층을 더 포함할 수 있다.The body of the plurality of capillary portions may be a conductor, and the second electrode may further include an insulating layer that shields the side portion and the upper surface portion of the body.

상기 다공성 도전층을 통해 방전가스가 상기 캐비티 내로 공급되도록 상기 다공성 도전층 상에 배치된 유로부(流路部)를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a flow path part disposed on the porous conductive layer so that discharge gas is supplied into the cavity through the porous conductive layer.

상기 제1전극과 상기 기판 사이에 개재되는 유전체를 더 포함할 수 있다.It may further include a dielectric interposed between the first electrode and the substrate.

상기 제1전극은 판상형의 전극이고, 상기 제2전극은 상기 제1전극과 대향하는 판상형의 전극일 수 있다.The first electrode may be a plate-shaped electrode, and the second electrode may be a plate-shaped electrode facing the first electrode.

상기 다공성 도전층은 도전성의 금속, 합금, 도전성 세라믹, 도전성 탄소체 및 도전성 폴리머 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The porous conductive layer may include at least one of a conductive metal, an alloy, a conductive ceramic, a conductive carbon body, and a conductive polymer.

상기 캐비티는 일정한 간격을 두고 규칙적으로 배열될 수 있다.The cavities may be arranged regularly at regular intervals.

상기 캐비티의 폭은 100㎛ 내지 10mm이고, 그 종횡비는 1 내지 200일 수 있다.The cavity may have a width of 100 μm to 10 mm and an aspect ratio of 1 to 200.

상기 판상형 제1전극 및 상기 제2전극이 내부에 안치되는 챔버를 포함하고,And a chamber in which the plate-shaped first electrode and the second electrode are placed therein,

상기 챔버는 방전가스의 공급구 및 방전가스의 배출구를 포함할 수 있다.The chamber may include a supply port of discharge gas and a discharge port of discharge gas.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 제1전극, 및 상기 제1전극 상에 이격되게 배치되고, 상기 제1전극과 대향하는 면에 형성되어 그 사이에 캐비티를 한정하는 몸체를 포함하는 복수의 캐필러리부들 및 상기 캐비티의 저면부 상의 다공성 도전층을 포함하는 제2전극을 포함하는 플라즈마 발생장치를 준비하는 단계; 상기 제1전극 상에 기판을 안착시키는 단계, 상기 다공성 도전층을 통하여 방전가스를 상기 복수의 캐필러리부들의 상기 캐비티 내로 유입하는 단계 및 상기 복수의 캐필러리부들의 상기 캐비티의 저면부와 상기 제1전극 상의 기판 사이에서 플라즈마를 발생시키는 단계를 포함하는, 기판의 플라즈마 처리방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a plurality of capillaries including a first electrode and a body disposed on the first electrode and spaced apart from the first electrode, the body defining a cavity therebetween. Preparing a plasma generating apparatus including a second electrode including ribs and a porous conductive layer on a bottom portion of the cavity; Mounting a substrate on the first electrode, introducing a discharge gas into the cavity of the plurality of capillary portions through the porous conductive layer, and a bottom portion of the cavity of the plurality of capillary portions; A plasma processing method of a substrate is provided, comprising generating a plasma between the substrate on the first electrode.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일실시예에 따르면, 안정된 글로우 방전을 유도할 수 있고, 플라즈마가 아크로 전이되는 현상을 억제하여 대기압 근처에서도 안정적으로 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention made as described above, it is possible to induce a stable glow discharge, it is possible to suppress the phenomenon of the plasma transition to the arc to generate a stable high density plasma even near atmospheric pressure. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(100)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(101)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(106)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma generating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a plasma generating apparatus 101 according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically showing a plasma generating device 106 according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size.

이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다. In the following embodiments, the x-axis, the y-axis, and the z-axis are not limited to three axes on the orthogonal coordinate system, and can be interpreted in a broad sense including the three axes. For example, the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.

또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면에서 묘사되는 방향에 추가하여 구조체의 다른 방향들을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 구조체의 상하가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. Also, relative terms such as "top" or "above" and "bottom" or "bottom" may be used to describe the relationship of certain elements to other elements as illustrated in the figures. Relative terms may be understood to include other directions of the structure in addition to the directions depicted in the figures. For example, if the top and bottom of the structure in the figures are upside down, the elements depicted as being on the face of the top of the other elements are oriented on the face of the bottom of the other elements. Thus, the example "top" may include both "bottom" and "top" directions depending on the particular direction of the figure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(100)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma generating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(100)는 반응 공간을 한정하기 위한 챔버(110)가 제공되고, 챔버 내에 제1전극(120), 제1전극(120) 상에 기판(130), 기판(130) 상에 소정의 거리(d)만큼 이격되어 배치되고, 상기 제1전극(120)과 대향하는 면에 형성되어 그 사이에 캐비티(cavity, 141)를 한정하는 몸체(142)를 포함하는 복수의 캐필러리부들(143) 및 캐비티(141)의 저면부(141a) 상의 다공성 도전층(145)과 방전가스 유로부(170)를 포함하는 제2전극(140)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the plasma generating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is provided with a chamber 110 for defining a reaction space, and includes a first electrode 120 and a first electrode 120 in the chamber. Disposed on the substrate 130 and spaced apart from the substrate 130 by a predetermined distance d, and formed on a surface opposite to the first electrode 120 to define a cavity 141 therebetween. A second electrode including a plurality of capillary parts 143 including a body 142 and a porous conductive layer 145 and a discharge gas flow path part 170 on the bottom part 141a of the cavity 141. 140).

나아가 공급구(160), 배출구(165) 및 제1전극(120)과 제2전극(140)에 전기적으로 각각 연결되며 대기압 플라즈마(150)를 발생시키는 전원부(미도시)를 포함할 수 있다. 전원부(미도시)는 직류 또는 교류 전원 장치일 수 있으며, 예를 들어, 50Hz 내지 10GHz 범위의 주파수 대역을 가지는 교류 전원을 공급할 수 있다.Furthermore, it may include a power supply unit (not shown) electrically connected to the supply port 160, the discharge port 165, and the first electrode 120 and the second electrode 140 to generate an atmospheric pressure plasma 150. The power supply unit (not shown) may be a direct current or an alternating current power supply, and for example, may supply an alternating current power having a frequency band in the range of 50 Hz to 10 GHz.

챔버(110)의 일측에는 챔버(110) 내로 방전가스를 유입하기 위한 공급구(160)가 배치되고, 타측에는 챔버 내의 방전가스를 외부로 배출하기 위한 배출구(165)가 배치될 수 있다. 챔버(110)의 형상은 예시적으로 도시되었고, 이 실시예의 범위를 제한하지 않는다. 예를 들어, 챔버(110)는 도 1에서 도시된 바와 같이 다각 형상으로 제공되거나, 원형 또는 돔 형상으로 제공될 수 있다.One side of the chamber 110 may be provided with a supply port 160 for introducing a discharge gas into the chamber 110, the other side may be disposed with a discharge port 165 for discharging the discharge gas in the chamber to the outside. The shape of the chamber 110 is shown by way of example and does not limit the scope of this embodiment. For example, the chamber 110 may be provided in a polygonal shape as shown in FIG. 1, or may be provided in a circular or dome shape.

공급구(160)는 방전가스 공급기(미도시)에 연결되고, 공급구(160)와 방전가스 공급기 사이에는 유량을 조절하기 위한 기체 유량계가 연결될 수 있다. 선택적으로, 배출구(165)는 방전가스 또는 챔버(110) 내의 여타 공기를 배출을 용이하게 하기 위하여 펌프(미도시)와 연결될 수 있다. 다만, 챔버(110)가 대기압으로 동작하는 경우, 이러한 펌프가 생략될 수도 있다. 공급 밸브(160) 및 배출구(165)의 형상 및 배치는 적절하게 조절될 수 있고, 이 실시예의 범위를 제한하지 않는다.The supply port 160 may be connected to a discharge gas supplier (not shown), and a gas flowmeter may be connected between the supply port 160 and the discharge gas supplier to adjust the flow rate. Optionally, outlet 165 may be connected with a pump (not shown) to facilitate discharging the discharge gas or other air in chamber 110. However, when the chamber 110 operates at atmospheric pressure, such a pump may be omitted. The shape and arrangement of the supply valve 160 and the outlet 165 can be appropriately adjusted and do not limit the scope of this embodiment.

챔버(110) 내에는 기판(130)을 안착시키기 위한 제1전극(120)이 배치된다. 제1전극(120)은 판상형일 수 있으며, 기판(130)을 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 판상형 하부전극(120)은 히터가 내장된 핫 플레이트로 제공될 수 있다. 제1전극 상에는 기판(130)이 안치될 수 있으며, 기판(130)과 제1전극(120) 사이에는 유전체(122)가 개재될 수 있다. 기판(130)은 다양하게 제공될 수 있다. 예를 들어, 기판(130)은 반도체 소자의 제조를 위해서 실리콘과 같은 반도체 웨이퍼로 제공되거나, 디스플레이 소자 또는 태양전지의 제조를 위해서 유리 기판 또는 플라스틱 기판으로 제공될 수 있다.The first electrode 120 for mounting the substrate 130 is disposed in the chamber 110. The first electrode 120 may have a plate shape and may include a heater for heating the substrate 130. For example, the plate-shaped lower electrode 120 may be provided as a hot plate in which a heater is embedded. The substrate 130 may be placed on the first electrode, and a dielectric 122 may be interposed between the substrate 130 and the first electrode 120. The substrate 130 may be provided in various ways. For example, the substrate 130 may be provided as a semiconductor wafer such as silicon for manufacturing a semiconductor device, or may be provided as a glass substrate or a plastic substrate for manufacturing a display device or a solar cell.

한편, 제1전극(120)을 장착할 수 있는 스테이지(미도시)를 더 구비할 수 있으며, 스테이지는 제1전극(120)을 ±y 축 방향으로 이동할 수 있어 제2전극(140)보다 큰 기판(130) 상에도 대기압 플라즈마(150) 처리를 수행할 수 있다. 나아가 ±z 방향으로 이동할 수 있으므로 기판(130)과 제2전극(140) 사이의 이격 거리(d)를 적절하게 조절하여 대기압 플라즈마 발생에 필요한 절연 파괴(breakdown) 현상을 유도할 수 있다. 다른 예로, 제1전극(120)이 고정되고, 제2전극(140)이 ±y축 방향으로 이동될 수도 있다.On the other hand, it may further include a stage (not shown) for mounting the first electrode 120, the stage can move the first electrode 120 in the ± y axis direction is larger than the second electrode 140 Atmospheric pressure plasma 150 treatment may also be performed on the substrate 130. Furthermore, since the separation distance d between the substrate 130 and the second electrode 140 may be properly adjusted, the breakdown phenomenon required for atmospheric pressure plasma generation may be induced. As another example, the first electrode 120 may be fixed and the second electrode 140 may be moved in the ± y-axis direction.

기판(130) 상에는 소정의 거리(d)만큼 이격되어 배치된 제2전극(140)을 포함할 수 있다. 이때 제2전극(140)은 제1전극(120)과 대향하여 배치될 수 있으며, 판상형으로, 캐비티(141)를 한정하는 몸체(142)를 포함하는 복수의 캐필러리부(143)들 및 상기 캐비티의 저면부(141a) 상의 다공성 도전층(145)을 포함할 수 있다. 캐비티의 저면부(141a)는 저면부(141a)의 반대편인 다공성의 도전층(145)의 일면의 일부에 대응될 수 있고, 몸체(142)는 다양한 절연성의 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4), 석영(SiO2), 산화마그네슘(MgO) 및 테프론(PTFE) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The substrate 130 may include a second electrode 140 spaced apart by a predetermined distance d. In this case, the second electrode 140 may be disposed to face the first electrode 120, and have a plurality of capillary parts 143 including a body 142 defining a cavity 141 in the shape of a plate. It may include a porous conductive layer 145 on the bottom portion 141a of the cavity. The bottom portion 141a of the cavity may correspond to a portion of one surface of the porous conductive layer 145 opposite to the bottom portion 141a, and the body 142 may be formed of various insulating materials. For example, it may include at least one of alumina (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), quartz (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), and teflon (PTFE). have.

캐비티(141)는 하나의 몸체(142)와 그 주위에 이격되어 형성된 또 다른 몸체(142)에 의해 한정되고, 저면부(141a) 및 측면부(141b)로 정의되는 공간을 가지는데, 이러한 공간은 트렌치(trench) 형상을 가질 수 있으며, 캐필러리 캐비티로 불릴 수 있다. 상기 공간의 구체적인 형상은 예시적으로 도시되었고, 이 실시예의 범위를 제한하지 않는다. 예를 들어, 저면부(141a) 및 측면부(141b)로 정의되는 공간은 모세관 형태의 가늘고 긴 형상일 수 있으며, 다른 예로, 캐비티 저면부(141a)에 평행한 횡단면은 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가지는 오목 패턴일 수도 있다. The cavity 141 is defined by one body 142 and another body 142 spaced apart from the surrounding, and has a space defined by the bottom portion 141a and the side portion 141b, which space It may have a trench shape and may be called a capillary cavity. The specific shape of the space is shown by way of example and does not limit the scope of this embodiment. For example, the space defined by the bottom portion 141a and the side portion 141b may be an elongated shape having a capillary shape. In another example, a cross section parallel to the cavity bottom portion 141a may have a circular, elliptical, or polygonal shape. It may be a concave pattern having.

몸체에 의해 한정되는 캐필러리 캐비티(141)는 일정한 간격을 두고 규칙적으로 배열될 수 있다. 캐비티 저면부(141a)의 폭(w)은 소정의 간격 예컨대, 100㎛ 내지 10mm일 수 있고, 복수의 캐필러리부들의 종횡비는 1 내지 200 사이의 값을 가질 수 있다. 이러한 복수의 캐필러리부들의 종횡비는 측면부(141b)의 높이 대 저면부(141a)의 폭의 비를 나타낸다.The capillary cavity 141 defined by the body may be regularly arranged at regular intervals. The width w of the cavity bottom part 141a may be a predetermined interval, for example, 100 μm to 10 mm, and the aspect ratio of the plurality of capillary parts may have a value between 1 and 200. The aspect ratio of the plurality of capillary portions represents the ratio of the height of the side portion 141b to the width of the bottom portion 141a.

방전가스 공급구(160)와 방전가스 유로부(170)를 순차적으로 거쳐 유입되는 방전가스가 다공성의 도전층(145)을 통해 상기 캐비티(141) 내로 직접 공급될 수 있도록, 다공성의 도전층(145)은 캐비티의 저면부(141a)의 반대편인 일면에서 상기 캐비티의 저면부(141a)까지 연결된 복수개의 미세 기공들(미도시)을 포함할 수 있다. 여기에서 언급된 캐비티의 저면부(141a)의 반대편인 상기 일면은 방전가스 유로부(170)에 노출되는 다공성의 도전층(145)의 표면이다. 상기 복수개의 미세 기공들의 크기는 ASTM No 5 내지 400 크기에 해당할 수 있다. 나아가, 다공성의 도전층(145)은 다양한 도전성 물질로 구성될 수 있다. 예컨대 도전성의 금속, 합금, 도전성 세라믹, 도전성 탄소체 및 도전성 폴리머 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The conductive conductive layer of porous so that the discharge gas flowing through the discharge gas supply port 160 and the discharge gas flow path unit 170 in sequence can be directly supplied into the cavity 141 through the porous conductive layer 145 ( The 145 may include a plurality of micropores (not shown) connected from one surface of the cavity 141a to the bottom 141a of the cavity. The one surface opposite to the bottom portion 141a of the cavity mentioned here is the surface of the porous conductive layer 145 exposed to the discharge gas flow path portion 170. The size of the plurality of micropores may correspond to the ASTM No 5 to 400 size. Furthermore, the porous conductive layer 145 may be made of various conductive materials. For example, it may include at least one of a conductive metal, an alloy, a conductive ceramic, a conductive carbon body, and a conductive polymer.

이러한 구조에 따르면, 캐비티의 저면부(141a)를 제외한 다른 부분들은 절연성의 몸체(142)가 막고 있기 때문에, 전위 집중에 의해서 대기압 플라즈마(150)의 발생이 캐필러리부들(143)을 포함하는 제2전극(140)으로부터 방사되는 형태로 발생될 수 있다. 즉, 제2전극(140)에 전기장이 가해지는 경우 전기장이 캐비티의 저면부(141a)에 집중되어 전기장의 세기가 커지고 캐필러리 방전(capillary discharge)의 효과를 얻게 될 수 있다.According to this structure, since other portions except the bottom portion 141a of the cavity are blocked by the insulating body 142, the generation of the atmospheric pressure plasma 150 by the potential concentration includes the capillary portions 143. It may be generated in a form radiated from the second electrode 140. That is, when an electric field is applied to the second electrode 140, the electric field is concentrated on the bottom portion 141a of the cavity, thereby increasing the intensity of the electric field and obtaining an effect of capillary discharge.

나아가, 캐비티의 저면부(141a)로부터 상기 저면부(141a)의 반대편인 상기 다공성의 도전층(145)의 일면까지 연결된 복수개의 미세 기공들을 포함하는 다공성의 도전층(145)을 통해 직접 방전가스가 공급되기 때문에, 안정된 글로우 방전(glow discharge)을 유도할 수 있고, 고밀도의 대기압 플라즈마(150)를 얻을 수 있다.Furthermore, a direct discharge gas is provided through the porous conductive layer 145 including a plurality of micropores connected from the bottom portion 141a of the cavity to one surface of the porous conductive layer 145 opposite to the bottom portion 141a. Since is supplied, stable glow discharge can be induced, and a high-density atmospheric pressure plasma 150 can be obtained.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(101)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a plasma generating apparatus 101 according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 복수의 캐필러리부들을 포함하는 몸체(144)는 도전체이고, 캐필러리부들의 측면부(141b) 및 상면부(141c) 상에 몸체(144)를 차폐시키는 절연층(146)을 더 형성할 수 있다. 도 2에 도시된 몸체(144) 및 절연층(146) 이외의 나머지 구성요소들은 도 1에 도시된 구성요소들과 동일하므로, 이에 대한 중복된 설명은 생략한다.Referring to FIG. 2, the body 144 including the plurality of capillary portions is a conductor, and an insulating layer shielding the body 144 on the side portions 141b and the upper surface portion 141c of the capillary portions. 146 can be further formed. The remaining components other than the body 144 and the insulating layer 146 shown in FIG. 2 are the same as those shown in FIG. 1, and thus redundant description thereof will be omitted.

제2전극(140)은 다공성의 도전층(145)과 도전체로 형성된 몸체(144)를 구비할 수 있다. 다만, 캐필러리부들을 포함하는 몸체(144)가 도전체로 형성될 경우 캐비티의 저면부(141a)로부터 전위 집중이 발생하기 어렵기 때문에, 제2전극에 전기장이 가해지는 경우 전기장이 캐비티의 저면부(141a)에 집중될 수 있도록 캐필러리부의 측면부(141b) 및 상면부(141c) 부분을 차폐시키는 절연층(146)을 더 형성할 수 있다. The second electrode 140 may include a porous conductive layer 145 and a body 144 formed of a conductor. However, when the body 144 including the capillary portions is formed of a conductor, since potential dislocation is hardly generated from the bottom portion 141a of the cavity, the electric field is the bottom surface of the cavity when an electric field is applied to the second electrode. An insulating layer 146 may be further formed to shield portions of the side portion 141b and the upper surface portion 141c of the capillary portion so as to be concentrated on the portion 141a.

이러한 절연층(146)은 다양한 절연성의 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4), 석영(SiO2), 산화마그네슘(MgO) 및 테프론(PTFE) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The insulating layer 146 may be made of various insulating materials. For example, it may include at least one of alumina (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), quartz (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), and teflon (PTFE). have.

절연층(146)의 두께는 예를 들어, 10㎛ 내지 10mm 범위에 있을 수 있다. 절연층(146)의 두께가 10㎛이하인 경우 충분한 방전 효과를 얻지 못하여 아크가 발생하기 쉽고, 10mm이상인 경우에는 방전 효과는 좋으나 방전개시 및 유지전압이 커질 우려가 있다.The thickness of the insulating layer 146 may be in the range of 10 μm to 10 mm, for example. If the thickness of the insulating layer 146 is 10 μm or less, sufficient discharge effects may not be obtained, and arcs are likely to occur.

한편, 방전가스는 캐비티의 저면부(141a)를 통해서만 유입되면 되므로, 이 실시예에서 몸체(144)는 다공성의 도전층(145)과 같이 미세 기공을 포함할 필요가 없으며, 도전성의 금속, 합금, 도전성 폴리머 등 다양한 재료를 포함할 수 있다. 물론 저면부(141a)를 제외한 캐필러리부들(143)의 바깥쪽 부분인 측면부(141b) 및 상면부(141c)를 절연층이 감싸고 있으므로, 방전가스 공급구(160)로부터 유입된 방전가스가 캐필러리부들의 측면부(141b) 및 상면부(141c)로 유출되지 않기 때문에 제조 공정의 단순화를 위해 몸체(144)를 제작할 때 다공성의 도전층(145)과 같은 재료를 써도 무관할 수 있다.On the other hand, since the discharge gas only needs to flow through the bottom portion 141a of the cavity, in this embodiment, the body 144 does not need to include fine pores like the porous conductive layer 145, and the conductive metal, alloy And various materials such as conductive polymers. Of course, since the insulating layer surrounds the side portion 141b and the upper surface portion 141c, which are the outer portions of the capillary portions 143 except for the bottom portion 141a, the discharge gas introduced from the discharge gas supply port 160 Since the capillary portions do not flow into the side portions 141b and the upper surface portion 141c, a material such as the porous conductive layer 145 may be used when fabricating the body 144 to simplify the manufacturing process.

이러한 구조에 따르면, 다공성의 도전층(145)을 통해 직접 방전가스가 공급되기 때문에 대기압에서도 안정된 글로우 방전(glow discharge)을 유도할 수 있다. 나아가, 아크 방전으로의 전이를 방지할 수 있으며, 캐비티의 저면부(141a)에서만 전위 집중이 발생하여 고밀도의 대기압 플라즈마(150)를 얻을 수 있다.According to this structure, since the direct discharge gas is supplied through the porous conductive layer 145, it is possible to induce a stable glow discharge even at atmospheric pressure. Furthermore, the transition to the arc discharge can be prevented, and potential concentration can occur only at the bottom portion 141a of the cavity, thereby obtaining a high-density atmospheric plasma 150.

도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(106)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically showing a plasma generating device 106 according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 방전가스 공급구(160)로부터 다공성의 도전층(145)까지 방전가스를 공급하는 방전가스 유로부(171)는 복수의 캐비티의 저면부(141a)에 직접 대응되도록 배치된 복수의 미세 유로부를 포함한다. 도 1 및 도 2에서 개시된 방전가스 유로부(170)는 다공성의 도전층(145)의 일면 전체와 연결되는 것에 반하여, 도 3에서 개시된 방전가스 유로부(171)는 복수의 미세 유로부에 의하여 복수의 캐비티의 저면부(141a)에 대응되는 다공성의 도전층(145)의 일면의 부분에만 직접 연결될 수 있다. Referring to FIG. 3, the discharge gas flow path part 171 which supplies the discharge gas from the discharge gas supply port 160 to the porous conductive layer 145 is disposed to correspond directly to the bottom part 141a of the plurality of cavities. It includes a plurality of fine flow path portion. While the discharge gas flow path part 170 disclosed in FIGS. 1 and 2 is connected to the entire surface of the porous conductive layer 145, the discharge gas flow path part 171 disclosed in FIG. 3 is formed by a plurality of fine flow path parts. Only a portion of one surface of the porous conductive layer 145 corresponding to the bottom portion 141a of the plurality of cavities may be directly connected.

따라서, 제2전극(140)은 제1전극(120)과 대향하는 면에 형성되어 그 사이에 캐비티(cavity, 141)를 한정하는 몸체(142)를 포함하는 복수의 캐필러리부들(143) 및 캐비티(141)의 저면부(141a) 상의 다공성 도전층(145)과 방전가스 유로부(171)를 포함한다. Accordingly, the plurality of capillary parts 143 including the body 142 formed on a surface of the second electrode 140 facing the first electrode 120 and defining a cavity 141 therebetween. And a porous conductive layer 145 and a discharge gas flow path part 171 on the bottom part 141a of the cavity 141.

도 3에 도시된 방전가스 유로부(171) 이외의 나머지 구성요소들은 도 1에 도시된 구성요소들과 동일하므로 여기에서는 생략한다.The remaining components other than the discharge gas flow path part 171 shown in FIG. 3 are the same as those shown in FIG.

본 실시예에 따르면 방전가스 유로부(171)는 방전가스 공급구(160)로부터 캐비티의 저면부(141a)로 직접 방전가스를 공급할 수 있게 해주어 안정적으로 대기압 플라즈마(150)를 발생시킬 수 있다. 더욱이, 유입된 방전가스는 다공성의 도전층(145)을 통해 캐비티의 저면부(141a)를 통해서만 기판(130)이 안착되어 있는 챔버(110)내로 배출되기 때문에, 플라즈마의 분사량을 증가시킬 수 있고, 고밀도의 플라즈마를 발생시킬 수 있다.According to the present embodiment, the discharge gas passage part 171 may directly supply the discharge gas from the discharge gas supply port 160 to the bottom portion 141a of the cavity, thereby stably generating the atmospheric pressure plasma 150. Furthermore, since the discharged gas is discharged into the chamber 110 in which the substrate 130 is seated only through the bottom portion 141a of the cavity through the porous conductive layer 145, the injection amount of plasma can be increased. , High density plasma can be generated.

전술한 실시예들을 이용하여 기판(130)에 대한 플라즈마 처리를 수행할 수 있다. 먼저, 제1전극(120) 상에 기판(130)을 안착시킬 수 있다. 이어서, 챔버(110) 내에 다공성의 도전층(145)을 통해 복수의 캐필러리부들(143)의 캐비티(141) 내로 방전가스를 유입하여, 기판(130) 상에 방전가스를 공급할 수 있다. 방전가스가 공급되고 나면 제1전극(120) 및 제2전극(140) 사이에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 전술한 플라즈마 발생장치들에 의하면 플라즈마 발생을 제어하여, 대기압 근처에서도 안정적으로 플라즈마를 유지할 수 있다. 이러한 플라즈마는 기판(130) 상에 박막을 증착하거나 에칭하는 데 이용될 수 있다.Plasma processing may be performed on the substrate 130 using the above-described embodiments. First, the substrate 130 may be seated on the first electrode 120. Subsequently, the discharge gas may be introduced into the cavity 141 of the plurality of capillary parts 143 through the porous conductive layer 145 in the chamber 110 to supply the discharge gas onto the substrate 130. After the discharge gas is supplied, plasma may be generated between the first electrode 120 and the second electrode 140. According to the above-described plasma generators, plasma generation can be controlled to stably maintain the plasma even near atmospheric pressure. Such plasma may be used to deposit or etch thin films on the substrate 130.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

100, 101, 106: 플라즈마 발생장치 120: 제1전극
122: 유전체 130: 기판
140: 제2전극 141: 캐비티
141a: 저면부 141b: 측면부
141c: 상면부 142, 144: 몸체
143: 캐필러리부 146: 절연층
150: 대기압 플라즈마 160: 방전가스 공급구
165: 방전가스 배출구 170, 171: 방전가스 유로부100, 101, and 106: plasma generator 120: first electrode
122: dielectric 130: substrate
140: second electrode 141: cavity
141a: bottom part 141b: side part
141c: upper surface 142, 144: body
143: capillary portion 146: insulating layer
150: atmospheric pressure plasma 160: discharge gas supply port
165: discharge gas discharge port 170, 171: discharge gas flow path portion

Claims (14)

기판을 안착시키기 위한 제1전극; 및
상기 제1전극 상에 이격되게 배치되고, 상기 제1전극과 대향하는 면에 형성되어 그 사이에 캐비티를 한정하는 몸체를 포함하는 복수의 캐필러리부들 및 상기 캐비티의 저면부 상의 다공성 도전층을 포함하는 제2전극을 포함하는,
플라즈마 발생장치.A first electrode for seating the substrate; And
A plurality of capillary portions disposed on the first electrode and spaced apart from each other and including a body formed on a surface opposite the first electrode and defining a cavity therebetween, and a porous conductive layer on a bottom portion of the cavity; Including a second electrode comprising,
Plasma generator. 제1항에 있어서,
상기 다공성 도전층은 상기 캐비티 내로 기체의 유입을 허용하도록 서로 연결된 복수개의 미세 기공들을 포함하는, 플라즈마 발생장치.The method of claim 1,
The porous conductive layer includes a plurality of fine pores connected to each other to allow the introduction of gas into the cavity. 제2항에 있어서,
상기 미세 기공들의 크기는 ASTM No 5 내지 400인, 플라즈마 발생장치.3. The method of claim 2,
The size of the micro pores is ASTM No 5 to 400, the plasma generating device. 제1항에 있어서,
상기 복수의 캐필러리부들의 몸체는 절연체인, 플라즈마 발생장치.The method of claim 1,
The body of the plurality of capillary portion is an insulator, plasma generating apparatus. 제4항에 있어서,
상기 절연체는 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4), 석영(SiO2), 산화마그네슘(MgO) 및 테프론(PTFE) 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 플라즈마 발생장치.5. The method of claim 4,
The insulator includes at least one of alumina (Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), quartz (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), and teflon (PTFE). Generator. 제1항에 있어서,
상기 복수의 캐필러리부들의 몸체는 도전체이고,
상기 제2전극은 상기 몸체의 측면부 및 상면부를 차폐시키는 절연층을 더 포함하는, 플라즈마 발생장치.The method of claim 1,
The body of the plurality of capillary portion is a conductor,
The second electrode further comprises an insulating layer for shielding the side portion and the upper surface portion of the body. 제1항에 있어서,
상기 다공성 도전층을 통해 방전가스가 상기 캐비티 내로 공급되도록 상기 다공성 도전층 상에 배치된 유로부(流路部)를 더 포함하는, 플라즈마 발생장치.The method of claim 1,
And a flow path portion disposed on the porous conductive layer such that discharge gas is supplied into the cavity through the porous conductive layer. 제1항에 있어서,
상기 제1전극과 상기 기판 사이에 개재되는 유전체를 더 포함하는, 플라즈마 발생장치.The method of claim 1,
And a dielectric interposed between the first electrode and the substrate. 제1항에 있어서,
상기 제1전극은 판상형의 전극이고, 상기 제2전극은 상기 제1전극과 대향하는 판상형의 전극인, 플라즈마 발생장치.The method of claim 1,
And the first electrode is a plate-shaped electrode, and the second electrode is a plate-shaped electrode facing the first electrode. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서,
상기 다공성 도전층은 도전성의 금속, 합금, 도전성 세라믹, 도전성 탄소체 및 도전성 폴리머 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 플라즈마 발생장치.The method according to any one of claims 1 to 9,
The porous conductive layer includes at least one of a conductive metal, an alloy, a conductive ceramic, a conductive carbon body, and a conductive polymer. 제1항에 있어서,
상기 캐비티는 일정한 간격을 두고 규칙적으로 배열된, 플라즈마 발생장치.The method of claim 1,
And the cavity is regularly arranged at regular intervals. 제1항에 있어서,
상기 캐비티의 폭은 100㎛ 내지 10mm이고, 그 종횡비는 1 내지 200인, 플라즈마 발생장치.The method of claim 1,
The width of the cavity is 100㎛ 10mm, the aspect ratio is 1 to 200, the plasma generating device. 제1항에 있어서,
상기 판상형 제1전극 및 상기 제2전극이 내부에 안치되는 챔버를 포함하고,
상기 챔버는 방전가스의 공급구 및 방전가스의 배출구를 포함하는, 플라즈마 발생장치.The method of claim 1,
And a chamber in which the plate-shaped first electrode and the second electrode are placed therein,
The chamber comprises a supply port of discharge gas and the discharge port of the discharge gas, the plasma generating device. 제1전극, 및 상기 제1전극 상에 이격되게 배치되고, 상기 제1전극과 대향하는 면에 형성되어 그 사이에 캐비티를 한정하는 몸체를 포함하는 복수의 캐필러리부들 및 상기 캐비티의 저면부 상의 다공성 도전층을 포함하는 제2전극을 포함하는 플라즈마 발생장치를 준비하는 단계;
상기 제1전극 상에 기판을 안착시키는 단계;
상기 다공성 도전층을 통하여 방전가스를 상기 복수의 캐필러리부들의 상기 캐비티 내로 유입하는 단계; 및
상기 복수의 캐필러리부들의 상기 캐비티의 저면부와 상기 제1전극 상의 기판 사이에서 플라즈마를 발생시키는 단계;
를 포함하는, 기판의 플라즈마 처리방법.

A plurality of capillary parts and a bottom surface of the cavity are disposed on the first electrode and spaced apart from the first electrode, the body being formed on a surface facing the first electrode and defining a cavity therebetween. Preparing a plasma generating device comprising a second electrode comprising a porous conductive layer on the phase;
Mounting a substrate on the first electrode;
Introducing a discharge gas into the cavity of the plurality of capillary parts through the porous conductive layer; And
Generating a plasma between a bottom portion of the cavity of the plurality of capillary portions and a substrate on the first electrode;
Including, the plasma processing method of the substrate.

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