KR20140078145A - Plasma chemical vapor deposition system and cleaning method for the same - Google Patents

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안경준
권오대
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(주)에스엔텍
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Abstract

The present invention relates to a plasma chemical vapor deposition device and an in-situ cleaning method for a plasma chemical vapor deposition device. The plasma chemical vapor deposition device comprises a vacuum chamber; a vacuum adjustment part for adjusting the internal vacuum degree of the vacuum chamber with the vacuum degree of a deposition process and a cleaning process; a gas supply part for supplying film forming gas into the vacuum chamber in the deposition process and cleaning gas into the vacuum chamber in the cleaning process; a cylindrical plasma cathode for generating plasma to form a thin film on a base member positioned inside the vacuum chamber; and a power supply part for applying high frequency power to the cylindrical plasma cathode. Thus, the present invention can easily perform the in-situ cleaning process of the vacuum chamber using the cylindrical plasma cathode.

Description

플라즈마 화학기상 증착장치 및 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법{Plasma chemical vapor deposition system and cleaning method for the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma chemical vapor deposition apparatus and a plasma chemical vapor deposition apparatus,

본 발명은 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법에 관한 것으로서, 원통형 플라즈마 캐소드를 이용하면서 진공챔버 내부 영역의 인사이투 클리닝(In Situ Cleaning)공정을 용이하게 수행할 수 있는 플라즈마 화학기상 증착장치 및 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a cleaning method of a plasma chemical vapor deposition apparatus, and more particularly, to a plasma chemical vapor deposition apparatus capable of easily performing an in situ cleaning process of a region inside a vacuum chamber while using a cylindrical plasma cathode, And more particularly, to a method for cleaning the inside of a plasma chemical vapor deposition apparatus.

일반적인 플라즈마 화학기상 증착장치(301)는 도 1에 도시된 바와 같이, 진공챔버(310) 내부에서 히터(320)로 기재(S)의 온도를 제어하며 진공챔버(310) 상부에 구비된 전극노즐(330)을 통해 공정가스를 공급한다. 1, the general plasma chemical vapor deposition apparatus 301 controls the temperature of the substrate S by a heater 320 within a vacuum chamber 310 and controls the temperature of the electrode S provided on the vacuum chamber 310, 0.0 > 330 < / RTI >

이때 전극노즐(330)에 HF(High Frequency : 3~30MHz 주파수의 교류)전원이나 VHF(Very High Frequency : 30~300 MHz 주파수의 교류)전원을 인가하여 플라즈마(P)를 형성하며, 이 플라즈마(P)체를 이용해 공급 가스를 분해하여 기재(S) 상에 성막을 수행한다. At this time, a plasma (P) is formed by applying HF (High Frequency: AC power of 3 to 30 MHz frequency) or VHF (Very High Frequency: AC power of 30 to 300 MHz) to the electrode nozzle 330, P) sieve to decompose the feed gas to perform the film formation on the substrate S.

이러한 플라즈마 화학기상 증착장치(301)는 진공챔버(310) 내부에 기재(S) 외의 다른 부분에도 증착이 이루어짐으로써, 사용시간의 증가에 따라 진공챔버(310) 내측 영역에 파티클 발생의 원인이 된다. 이에 따라, 주기적으로 진공챔버(310) 내부 영역의 Cleaning을 수행해야 한다. Since the plasma chemical vapor deposition apparatus 301 is also deposited in portions other than the base material S in the vacuum chamber 310, particles in the inside of the vacuum chamber 310 are generated as the use time increases . Accordingly, it is necessary to perform periodic cleaning of the area inside the vacuum chamber 310. [

그런데, 매번 Cleaning을 수행할 때 마다 진공챔버의 진공을 파기해야 하기 때문에, 시간과 노력이 소모되는 문제점이 발생한다. However, since the vacuum of the vacuum chamber must be destroyed every time cleaning is performed, time and effort are consumed.

이러한 문제점을 극복하기 위해서 진공을 파기하지 않고 증착공정 수행 후 기재를 진공챔버에서 반출한 뒤 연속적으로 식각 가스를 공급하여 플라즈마 식각을 이용해 진공챔버 내부 영역을 Cleaning 하는 인사이투 클리닝(In Situ Cleaning)방법이 적용되고 있다.In order to overcome this problem, the substrate is removed from the vacuum chamber after performing the deposition process without removing the vacuum, and then the etching gas is supplied continuously to clean the inside of the vacuum chamber using the plasma etching method. Is applied.

한편, 도 1과 같은 종래 플라즈마 화학기상 증착장치(301)는 진공챔버 내에 고정된 기재에 박막을 증착하는 것으로서, 대량 생산에 부적합하다. Meanwhile, the conventional plasma chemical vapor deposition apparatus 301 as shown in FIG. 1 deposits a thin film on a substrate fixed in a vacuum chamber, which is unsuitable for mass production.

대량 생산에 적합한 증착 방식으로서 기재를 연속적으로 공급하면서 증착을 수행하는 플라즈마 화학기상 증착장치의 예로 인라인(In Line) 증착 방식이나 롤투롤 증착방식을 꼽을 수 있다. An in-line deposition method or a roll-to-roll deposition method is an example of a plasma chemical vapor deposition apparatus in which deposition is performed while continuously supplying a substrate as a deposition system suitable for mass production.

대량 생산에 적합한 플라즈마 화학기상 증착장치에 대한 선행특허의 예들이 도 2 내지 도 5에 개시되어 있다. Examples of prior patents for a plasma chemical vapor deposition apparatus suitable for mass production are disclosed in Figures 2-5.

도 2 및 도 3에 도시된 플라즈마 화학기상 증착장치(101)는 대한민국 등록특허 제10-1148760호(이하 '선행특허1'이라 함)에 개시된 기술로서, 기재(S)가 롤투롤 방식으로 이송되고, 기재(S)가 한 쌍의 원통형 플라즈마 캐소드(110) 표면을 지나는 과정에서 양 원통형 플라즈마 캐소드(110) 사이의 플라즈마 형성 영역에서 기재(S)에 박막이 증착되는 형태이다. The plasma chemical vapor deposition apparatus 101 shown in FIGS. 2 and 3 is a technique disclosed in Korean Patent No. 10-1148760 (hereinafter referred to as "prior patent 1") in which a substrate S is transported in a roll- And a thin film is deposited on the substrate S in the plasma forming region between the two cylindrical plasma cathodes 110 in the course of the substrate S passing through the surfaces of the pair of cylindrical plasma cathodes 110.

그리고 도 4 및 도 5에 도시된 플라즈마 화학기상 증착장치(201)는 일본 공개특허 제2006-299361호(이하 '선행특허2'라 함)에 개시된 기술로서, 도 4는 한 쌍의 원통형 플라즈마 캐소드(210)에 대항하는 위치에 기재(S)가 배치된 상태에서 원통형 플라즈마 캐소드(210)로부터 기재(S)를 향해 플라즈마가 형성되면서 기재(S)에 박막이 증착되는 형태이고, 도 5는 기재(S)가 롤투롤 형태로 드럼(220)을 거쳐 이송되고 드럼(220) 표면에 대향하는 위치에 한 쌍의 원통형 플라즈마 캐소드(210)가 설치된 형태로서 원통형 플라즈마 캐소드(210)로부터 드럼(220)을 향해 플라즈마가 형성되면서 드럼(220)을 지나는 기재(S)에 박막이 증착된다. The plasma CVD apparatus 201 shown in Figs. 4 and 5 is a technique disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2006-299361 (hereinafter referred to as "Prior Art 2"). Fig. 4 shows a pair of cylindrical plasma cathodes 5 shows a state in which a thin film is deposited on the substrate S while a plasma is formed from the cylindrical plasma cathode 210 toward the substrate S in a state where the substrate S is disposed at a position opposite to the substrate 210, And a pair of cylindrical plasma cathodes 210 are provided at positions opposite to the surface of the drum 220. The drum 220 is rotated in a roll- A thin film is deposited on the substrate S passing through the drum 220. As shown in FIG.

이러한 선행특허1 및 선행특허2와 같은 플라즈마 화학기상 증착장치에 이용되는 원통형 플라즈마 캐소드는 회전 가능한 원통형 금속전극 내부에 레이스 트랙 형상의 플라즈마 트랙을 발생시키기 위한 자기장 발생수단을 구비하고, 플라즈마에 의한 원통형 금속전극의 온도 상승을 억제하기 위해 내부 냉각매체가 관류하는 것으로서, 원통형 플라즈마 캐소드에서 발생하는 표면자기장의 강도가 우수하고 좁은 면적에 자기장을 집중시키면서 고품질의 고밀도 플라즈마를 형성할 수 있기 때문에, 고품질 박막의 고속증착이 가능하고 In Line 증착 방식이나 롤투롤 증착방식과 같은 연속생산 방식에 적합하다. The cylindrical plasma cathode used in the plasma chemical vapor deposition apparatus such as the foregoing prior arts 1 and 2 has a magnetic field generating means for generating a plasma track in the form of a race track inside a rotatable cylindrical metal electrode, A high-quality high-density plasma can be formed while the internal cooling medium flows in order to suppress the temperature rise of the metal electrode, and the strength of the surface magnetic field generated in the cylindrical plasma cathode is excellent and the magnetic field is concentrated in a narrow area. And it is suitable for continuous production methods such as In Line deposition method and roll to roll deposition method.

그런데, 이러한 원통형 플라즈마 캐소드는 플라즈마가 자기장 발생수단이 위치한 원통형 플라즈마 캐소드의 일부 영역 표면에만 레이스 트랙 형상의 플라즈마가 발생하기 때문에, 전술한 바와 같은 인사이투 클리닝(In Situ Cleaning)공정의 원활한 수행이 어렵다.However, in such a cylindrical plasma cathode, a race track-shaped plasma is generated only on a surface area of a part of the cylindrical plasma cathode where the plasma generating means is located, so that it is difficult to perform the aforementioned in situ cleaning process smoothly .

왜냐하면, 전술한 도 1과 같은 종래 플라즈마 화학기상 증착장치의 경우 플라즈마가 진공챔버 내부의 거의 모든 영역에 노출되므로 인사이투 클리닝(In Situ Cleaning) 공정 수행 시 진공챔버 내부의 전 영역에 걸쳐 균일하게 Cleaning 공정이 수행되지만, 전술한 도 2 내지 도 5의 선행특허1 및 선행특허2와 같이, 원통형 플라즈마 캐소드를 이용한 플라즈마 화학기상 증착장치는 플라즈마가 전술한 바와 같이, 원통형 플라즈마 캐소드의 일부 영역 표면에만 형성되기 때문에, 플라즈마에 노출되지 않는 진공챔버 내부 영역의 Cleaning이 어렵고 Cleaning 시간이 매우 길어지게 되는 문제점이 있다. In the case of the conventional plasma chemical vapor deposition apparatus as shown in FIG. 1, the plasma is exposed to almost all areas inside the vacuum chamber. Therefore, during the in situ cleaning process, uniformly cleaning The plasma CVD apparatus using the cylindrical plasma cathode, as in the foregoing prior arts 1 and 2 of FIGS. 2 to 5 described above, has a problem that the plasma is formed only on the surface area of the partial area of the cylindrical plasma cathode Therefore, there is a problem that the cleaning of the area inside the vacuum chamber, which is not exposed to the plasma, is difficult and the cleaning time becomes very long.

따라서 본 발명의 목적은 원통형 플라즈마 캐소드를 이용하면서 진공챔버 내부 영역의 인사이투 클리닝(In Situ Cleaning)공정을 용이하게 수행할 수 있는 플라즈마 화학기상 증착장치 및 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a plasma chemical vapor deposition apparatus and a plasma chemical vapor deposition apparatus capable of easily performing an in situ cleaning process of a region inside a vacuum chamber while using a cylindrical plasma cathode, .

상기 목적은 본 발명에 따라, 플라즈마 화학기상 증착장치에 있어서, 진공챔버; 상기 진공챔버 내부의 진공도를 증착공정 진공도와 클리닝공정 진공도로 조절하는 진공조절부; 상기 증착공정에서 상기 진공챔버 내부로 성막 가스를 공급하고, 상기 클리닝공정에서 상기 진공챔버 내부로 클리닝 가스를 공급하는 가스공급부; 상기 진공챔버 내에 위치하는 기재에 박막을 성막하기 위한 플라즈마를 발생시키는 원통형 플라즈마 캐소드; 상기 원통형 플라즈마 캐소드에 상기 증착공정과 상기 클리닝공정 수행을 위한 전원을 인가하는 전원공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus comprising: a vacuum chamber; A vacuum controller for controlling the degree of vacuum in the vacuum chamber to a degree of vacuum in a deposition process and a degree of vacuum in a cleaning process; A gas supply unit for supplying a deposition gas into the vacuum chamber in the deposition process and supplying a cleaning gas into the vacuum chamber in the cleaning process; A cylindrical plasma cathode for generating a plasma for forming a thin film on a substrate positioned in the vacuum chamber; And a power supply unit for applying power to the cylindrical plasma cathode for performing the deposition process and the cleaning process.

여기서, 상기 전원공급부는 상기 증착공정에서 3MHz 이하의 교류전원 또는 Pulse(펄스) DC전원을 공급하는 제1전원공급부와, 상기 증착공정 또는 상기 클리닝공정에서 3MHz 내지 300MHz의 고주파 전원을 공급하는 제2전원공급부를 포함하며; 상기 제1전원공급부와 상기 제2전원공급부 중 어느 하나가 스위칭수단에 의해 선택되어 전원을 공급하는 것이 바람직하다. Here, the power supply unit may include a first power supply unit for supplying an AC power or a pulse (pulse) DC power of 3 MHz or less in the deposition process, and a second power supply unit for supplying a high frequency power of 3 MHz to 300 MHz in the deposition process or the cleaning process. A power supply unit; It is preferable that either the first power supply unit or the second power supply unit is selected by the switching unit to supply power.

그리고 상기 클리닝공정 진공도는 100mtorr 내지 10torr인 것이 효과적이다.It is effective that the cleaning process vacuum degree is 100 mtorr to 10 torr.

이때, 상기 전원공급부는 상기 클리닝공정에서 상기 원통형 플라즈마 캐소드에 상기 고주파 전원을 인가하는 것이 바람직하다. At this time, the power supply unit preferably applies the high frequency power to the cylindrical plasma cathode in the cleaning process.

한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 형태에서 따라, 진공챔버 내부에 원통형 플라즈마 캐소드가 구비된 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법에 있어서, 상기 진공챔버 내부로부터 기재를 반출하는 기재반출단계; 상기 진공챔버 내부로 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급단계; 상기 진공챔버 내부를 클리닝공정 진공도로 조절하는 클리닝공정 진공조절단계; 상기 원통형 플라즈마로 상기 클리닝공정 수행을 위한 전원을 공급하는 전원공급단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법에 의해 달성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of cleaning a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus having a cylindrical plasma cathode in a vacuum chamber, the method comprising: a substrate removal step of removing a substrate from the inside of the vacuum chamber; A cleaning gas supplying step of supplying a cleaning gas into the vacuum chamber; A vacuum cleaning step of controlling the inside of the vacuum chamber by a cleaning process vacuum degree; And a power supplying step of supplying power to the cylindrical plasma to perform the cleaning process. The method of the present invention can be applied to the plasma CVD apparatus.

여기서, 클리닝 가스는 식각 가스인 것이 바람직하다. Here, the cleaning gas is preferably an etching gas.

그리고 상기 클리닝공정 진공조절단계는 상기 진공챔버의 진공을 파기하지 않은 상태에서 이루어지는 것이 효과적이다.It is effective that the vacuum process of the cleaning process is performed without vacuuming the vacuum chamber.

이때, 상기 클리닝공정의 진공도는 100mtorr 내지 10torr인 것이 바람직하다.At this time, the degree of vacuum of the cleaning step is preferably 100 mtorr to 10 torr.

또한, 상기 고주파 전원은 3MHz 내지 300MHz의 고주파 전원인 것이 효과적이다.It is effective that the high frequency power source is a high frequency power source of 3 MHz to 300 MHz.

한편, 증착공정이 3MHz 이하의 교류전원 또는 Pulse(펄스) DC전원이 상기 원통형 플라즈마 캐소드로 공급되는 형태에서 이루어질 때, 상기 클리닝 가스 공급단계 전에 상기 고주파 전원으로 변경하는 전원변경단계를 포함하는 것이 바람직하다.In the meantime, when the deposition process is performed in such a manner that an AC power source or a Pulse (DC) power source of 3 MHz or less is supplied to the cylindrical plasma cathode, it is preferable that the power source changing step is changed to the high frequency power source before the cleaning gas supplying step Do.

본 발명에 따르면, 원통형 플라즈마 캐소드를 이용하면서 진공챔버 내부 영역의 인사이투 클리닝(In Situ Cleaning)공정을 용이하게 수행할 수 있는 플라즈마 화학기상 증착장치 및 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법이 제공된다. According to the present invention, there is provided a plasma chemical vapor deposition apparatus and a plasma chemical vapor deposition apparatus capable of easily performing an in situ cleaning process of a region inside a vacuum chamber while using a cylindrical plasma cathode, do.

도 1은 종래 일반적인 플라즈마 화학기상 증착장치의 개략도,
도 2 내지 도 5는 종래 원통형 플라즈마 캐소드를 이용한 플라즈마 화학기상 증착장치의 개략도,
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 증착장치의 개략도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 증착장치의 개략도,
도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 흐름도,
도 9은 본 발명의 다른 실시에에 따른 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 흐름도,
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 과정에서 원통형 플라즈마 캐소드의 플라즈마 형태를 나타낸 도면 및 실제 촬영 이미지. FIG. 1 is a schematic view of a conventional plasma chemical vapor deposition apparatus,
FIGS. 2 to 5 are schematic views of a plasma chemical vapor deposition apparatus using a conventional cylindrical plasma cathode,
6 is a schematic view of a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus according to the present invention,
7 is a schematic view of a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention,
FIG. 8 is a flow chart of the in-situ cleaning of the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus according to the present invention,
FIG. 9 is a flowchart illustrating a touch-on-cleaning process of a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 and FIG. 11 are views showing plasma form of a cylindrical plasma cathode in the in-situ cleaning process of the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention, and an actual image of the plasma.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 증착장치(1)는 진공 공간을 형성하는 진공챔버(10)와, 진공챔버(10) 내부에 기재(S)를 적재하는 적재부(30)와, 진공챔버(10) 내부의 진공도를 증착공정 진공도와 클리닝공정 진공도로 조절하는 진공조절부(20)와, 진공챔버(10) 내부에 성막 가스와 클리닝 가스를 공급하는 가스공급부(40)와, 증착공정 및 클리닝 공정을 위한 플라즈마를 발생하는 원통형 플라즈마 캐소드(50)와, 원통형 플라즈마 캐소드(50)에 전원을 공급하는 전원공급부(60)를 포함한다.
6, the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 according to the present invention includes a vacuum chamber 10 for forming a vacuum space, a loading unit (not shown) for loading the substrate S in the vacuum chamber 10, And a gas supply unit 40 for supplying a deposition gas and a cleaning gas into the vacuum chamber 10. The vacuum regulator 20 controls the degree of vacuum in the vacuum chamber 10 by the vacuum process of the deposition process and the vacuum process of the cleaning process, A cylindrical plasma cathode 50 for generating a plasma for a deposition process and a cleaning process, and a power supply unit 60 for supplying power to the cylindrical plasma cathode 50.

진공챔버(10)는 내압 및 내열 성능이 우수한 금속 또는 합금 등의 판상부재와 프레임 등을 이용하여 적절한 형태의 진공 공간을 갖도록 제작될 수 있다. 이 진공챔버(10) 내부의 일영역에는 도시하지 않았지만 원통형 플라즈마 캐소드(50)의 성막영역을 둘러싸는 쉴드커버가 마련될 수 있다.
The vacuum chamber 10 can be manufactured to have a suitable vacuum space by using a plate-shaped member such as a metal or alloy excellent in internal pressure and heat resistance, and a frame. A shield cover surrounding the film forming region of the cylindrical plasma cathode 50 (not shown) may be provided in one area inside the vacuum chamber 10.

적재부(30)는 진공챔버(10) 내측 하부에 마련될 수 있으며, 기재(S)의 형태나 증착 공정의 형태에 따라 기재(S)를 히팅하는 히터(31) 또는 기재(S)를 냉각하는 냉각수단(미도시)을 포함할 수 있다. The loading section 30 may be provided in the lower part of the inside of the vacuum chamber 10 and may be provided with a heater 31 or a substrate S for heating the substrate S depending on the form of the substrate S or the form of the deposition process (Not shown).

적재부(30)에 적재되는 기재(S)는 절연성 재료인 합성수지 필름이나 시트로서 PET, PEN, PES, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리이미드 등의 다양한 합성수지재로 마련되거나 종이로 마련될 수 있다. 또한, 기재(S)는 판상의 절연성 재료로서 판상의 플라스틱 기판 또는 글라스 기판으로 마련될 수도 있으며, 경우에 따라서 금속 등의 도전성 재료로 마련될 수도 있다. The substrate S to be stacked on the stacking portion 30 may be a synthetic resin film or sheet as an insulating material and may be formed of various synthetic resin materials such as PET, PEN, PES, polycarbonate, polyolefin, polyimide, or paper. The substrate S may be a plate-shaped insulating material, or may be formed of a plate-shaped plastic substrate or a glass substrate, or may be made of a conductive material such as a metal.

기재(S)의 재질은 기재(S)의 용도에 따라 반도체나 디스플레이, 태양전지 또는 포장지 등의 제조분야에서 박막 증착을 요하는 재질의 기재(S) 선택이 가능하다. The substrate S can be made of a material S that requires deposition of a thin film in a manufacturing field of a semiconductor, a display, a solar cell, or a packaging sheet depending on the use of the substrate S.

여기서, 적재부(30)는 플라즈마 화학기상 증착장치가 대량 생산에 적합한 인라인(In Line) 증착 방식이나 롤투롤 증착방식일 경우 생략될 수 있다.
Here, the loading unit 30 may be omitted when the plasma chemical vapor deposition apparatus is an in-line deposition system or a roll-to-roll deposition system suitable for mass production.

진공조절부(20)는 진공챔버(10) 내부의 진공도를 전술한 바와 같이, 증착공정 진공도와 클리닝공정 진공도로 조절할 수 있다. The vacuum regulator 20 can control the degree of vacuum inside the vacuum chamber 10 by the vacuum process of the deposition process and the vacuum process of the cleaning process, as described above.

여기서, 증착공정 진공도는 일반적인 플라즈마 화학기상 증착장치와 마찬가지로 100mtorr이하의 진공도이며, 통상적으로 1mtorr 내지 50mtorr의 진공도로 유지되는 것이 바람직하다. Here, the vacuum degree of the deposition process is a vacuum degree of 100 mtorr or less similar to a general plasma chemical vapor deposition apparatus, and is preferably maintained at a vacuum degree of 1 mtorr to 50 mtorr.

그리고 클리닝공정 진공도는 100mtorr 내지 10torr 진공도로 유지되는 것이 바람직하다. The cleaning process vacuum is preferably maintained at a vacuum level of 100 mtorr to 10 torr.

진공조절부(20)에서 진공챔버(10) 내부의 진공도를 조절하는 과정은 진공배기가 저진공에서 고진공 순으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이를 위해서 진공조절부(20)는 저진공펌프(21) 및 고진공펌프(23)와 복수의 밸브(25), 압력조절밸브(27) 및 고진공 밸브(29) 등을 포함할 수 있다.
In order to control the degree of vacuum in the vacuum chamber 10 in the vacuum regulator 20, it is preferable that the vacuum evacuation is performed from a low vacuum to a high vacuum. For this purpose, the vacuum regulator 20 includes a low vacuum pump 21, A high vacuum pump 23, a plurality of valves 25, a pressure regulating valve 27, a high vacuum valve 29, and the like.

가스공급부(40)는 진공챔버(10) 내부로 성막 가스와 클리닝 가스를 공급한다. 여기서, 성막 가스는 기재(S) 상에 박막을 형성하는 원료 가스를 포함하며, 필요에 따라서 원료가스와 반응하여 화합물을 형성하는 반응 가스와, 박막에는 포함되지 않지만 플라즈마 발생이나 막질 향상 등에 기여하는 보조가스를 포함할 수 있다. The gas supply unit 40 supplies the deposition gas and the cleaning gas into the vacuum chamber 10. Here, the deposition gas includes a raw gas containing a raw material gas for forming a thin film on the substrate S and reacting with the raw material gas as necessary to form a compound, and a reactive gas which is not included in the thin film but contributes to plasma generation, And may include an auxiliary gas.

이때, 원료 가스로는 Si를 함유하는 HMDSO, TEOS, SiH4, 디메틸실란, 트리메틸실란, 테트라메틸실란, HMDS, TMOS 등일 수 있으며, C를 함유하는 메탄, 에탄, 에틸렌, 아세티렌 등일 수 있다. 또한, Ti를 함유하는 4염화티탄 등을 포함하여 박막의 종류에 따라 다양한 원료 가스를 적절히 선택할 수 있다. At this time, the raw material gas may be HMDSO, TEOS, SiH 4 , dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethylsilane, HMDS, TMOS and the like containing Si, methane, ethane, ethylene or acetylene containing C. In addition, various source gases can be appropriately selected depending on the type of the thin film including titanium tetrachloride containing Ti and the like.

그리고 반응 가스로는 산화물 형성용으로서 산소, 오존, 아산화질소 등을 이용할 수 있으며, 질화물 형성용으로는 질소, 암모니아 등을 박막의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다. As the reaction gas, oxygen, ozone, or nitrous oxide may be used for oxide formation. Nitrogen, ammonia, and the like may be appropriately selected for forming the nitride depending on the kind of the thin film.

또한, 보조 가스로는 Ar, He, H2 등이 선택적으로 사용될 수 있으며, 이 역시 성막되는 박막의 종류에 따라 다양한 보조 가스가 선택적으로 사용될 수 있다.As the auxiliary gas, Ar, He, H 2, or the like can be selectively used, and various auxiliary gases can be selectively used depending on the type of the thin film to be formed.

한편, 클리닝 가스로는 식각 가스를 이용하는 것이 바람직한데, 식각 가스로는 일반적으로 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 가스로 사용되는 NF3 등을 사용할 수 있다. On the other hand, it is preferable to use an etching gas as the cleaning gas. As the etching gas, NF3, which is generally used as a cleaning gas for the plasma chemical vapor deposition apparatus, may be used.

이러한 가스공급부(40)는 성막 가스와 클리닝 가스를 각각 별도로 보관하여 해당 가스를 진공챔버(10) 내부로 공급하기 위한 가스공급원과, 가스공급원으로부터 진공챔버(10) 내부로 연장되는 가스공급유로(미도시)와, 가스공급유로(미도시)를 개폐하는 가스공급조절기(43)로서 가스유량제어기(43a) 및 진공게이지(43b)와 밸브(43c) 등을 구비할 수 있다.
The gas supply unit 40 includes a gas supply source for separately storing the deposition gas and the cleaning gas and supplying the gas to the inside of the vacuum chamber 10 and a gas supply channel (not shown) extending from the gas supply source into the vacuum chamber 10 A gas flow controller 43a, a vacuum gauge 43b, a valve 43c, and the like may be provided as a gas supply regulator 43 for opening and closing a gas supply passage (not shown).

원통형 플라즈마 캐소드(50)는 적재부(30)에 적재된 기재(S)로부터 이격된 일 측에 상호 평행하게 이격 배치된 한 쌍의 원통형 전극(51)과, 양 원통형 전극(51) 내에 마련되어 플라즈마 형성을 위한 자기장을 발생시키는 자기장 발생부재(53)를 포함한다. 이러한 원통형 플라즈마 캐소드(50)는 통상적인 플라즈마 화학기상 증착장치에 사용되는 것으로서, 그 자세한 설명은 생략한다.
The cylindrical plasma cathode 50 includes a pair of cylindrical electrodes 51 spaced apart from each other in parallel to and spaced apart from the substrate S mounted on the loading section 30 and a pair of cylindrical electrodes 51 provided in the both cylindrical electrodes 51, And a magnetic field generating member 53 for generating a magnetic field for formation. The cylindrical plasma cathode 50 is used in a conventional plasma chemical vapor deposition apparatus, and a detailed description thereof will be omitted.

한편, 전원공급부(60)는 플라즈마 발생을 위해 원통형 플라즈마 캐소드(50)의 원통형 전극(51)으로 전원을 공급한다. On the other hand, the power supply unit 60 supplies power to the cylindrical electrode 51 of the cylindrical plasma cathode 50 for plasma generation.

이때, 전원공급부(60)에서 원통형 전극(51)으로 공급되는 전원은 기재(S) 및 성막 가스 등의 증착공정 조건에 따라서 적절히 선택될 수 있는데, 구체적으로는 AC 전원 또는 Pulse(펄스) DC 전원이나 RF전원 또는 VHF전원일 수 있으며, 저주파 전원일 수도 있고 고주파 전원일 수도 있다. The power supplied from the power supply unit 60 to the cylindrical electrode 51 may be appropriately selected according to the deposition process conditions of the substrate S and the deposition gas such as AC power or Pulse DC power Or an RF power source or a VHF power source, and may be a low frequency power source or a high frequency power source.

증착공정을 위해 전원공급부(60)에서 원통형 전극(51)으로 공급되는 전원이 3MHz 이하의 교류전원 또는 Pulse DC전원일 경우, 전원공급부(60)는 도 6과 같이, 증착공정 수행을 위한 3MHz 이하의 교류전원 또는 Pulse DC전원을 원통형 플라즈마 캐소드(50)로 공급하는 제1전원공급부(61)와, 클리닝공정을 위한 HF(High Frequency : 3~30 MHz 주파수의 교류) 전원이나 VHF(Very High Frequency : 30~300 MHz 주파수의 교류)을 원통형 플라즈마 캐소드(50)로 공급하는 제2전원공급부(62)를 포함한다. When the power supplied from the power supply unit 60 to the cylindrical electrode 51 is an AC power or a pulse DC power of 3 MHz or less for the deposition process, the power supply unit 60 applies a voltage of 3 MHz or less A first power supply 61 for supplying AC power or Pulse DC power to the cylindrical plasma cathode 50 and a HF (Very High Frequency: AC power of 3 to 30 MHz) or Very High Frequency (VHF) (AC) at a frequency of 30 to 300 MHz) to the cylindrical plasma cathode (50).

이때, 증착공정과 클리닝공정 선택에 대응하는 제1전원공급부(61)와 제2전원공급부(62)의 전원공급 및 차단 선택은 스위칭수단(63)에 의해 이루어질 수 있다. At this time, power supply and cut-off selection of the first power supply unit 61 and the second power supply unit 62 corresponding to the deposition process and the cleaning process selection can be performed by the switching unit 63.

반면에, 증착공정을 위해 전원공급부(60)에서 원통형 전극(51)으로 공급되는 전원이 전술한 바와 같은, HF전원이나 VHF전원일 경우에는 전술 및 도 7과 같이 복수의 전원공급부(60) 및 스위칭수단(63)이 필요없이 HF전원이나 VHF전원을 공급하는 단일의 전원공급부(60)만을 구비할 수 있다.
On the other hand, when the power supplied from the power supply unit 60 to the cylindrical electrode 51 for the deposition process is the HF power supply or the VHF power supply as described above, the plurality of power supply units 60 and Only a single power supply unit 60 for supplying the HF power supply or the VHF power supply may be provided without the need for the switching means 63. [

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 증착장치(1)를 이용한 인사이투 클리닝(In Situ Cleaning) 방법은 도 8과 같이, 진공챔버(10) 내부로부터 기재(S)를 반출하는 기재반출단계(S01)와, 진공챔버(10) 내부로 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급단계(S02)와, 진공챔버(10) 내부를 클리닝공정 진공도로 조절하는 클리닝공정 진공조절단계(S03)와, 원통형 플라즈마 캐소드(50)로 고주파 전원을 공급하는 전원공급단계(S04)로 이루어진다. As shown in FIG. 8, the in situ cleaning method using the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 according to the present invention having such a configuration includes the steps of removing the substrate S from the inside of the vacuum chamber 10 A cleaning gas supply step S02 for supplying a cleaning gas into the vacuum chamber 10; a vacuum cleaning step S03 for adjusting the inside of the vacuum chamber 10 to a cleaning process vacuum degree; And a power supply step (S04) for supplying a high frequency power to the plasma cathode (50).

기재반출단계(S01)는 진공챔버(10) 내부에서 기재(S)에 박막이 증착되는 증착공정의 수행이 완료되면 기재(S)를 진공챔버(10) 외부로 반출시키는 단계로서, 플라즈마 화학기상 증착장치가 인라인(In line) 방식일 경우, 진공챔버(10) 내부의 진공을 파기하지 않고 기재(S)를 반출시킬 수 있다. 진공챔버(10) 내부의 진공을 파기하지 않을 경우 진공챔버(10) 내부의 클리닝공정 진공도를 신속하게 형성할 수 있다. The substrate carrying-out step S01 is a step of carrying out the substrate S to the outside of the vacuum chamber 10 after completion of the deposition process in which the thin film is deposited on the substrate S in the vacuum chamber 10, When the evaporation apparatus is an in-line system, the substrate S can be carried out without breaking the vacuum in the vacuum chamber 10. [ It is possible to quickly form a vacuum in the cleaning process inside the vacuum chamber 10 when the vacuum inside the vacuum chamber 10 is not destroyed.

클리닝 가스 공급단계(S02)는 가스공급부(40)에서 진공챔버(10) 내부에 클리닝 가스를 공급하는 단계이다. 클리닝 가스는 전술한 바와 같은 식각 가스를 이용하게 되는데, 이 식각 가스는 증착공정을 수행하는 과정에서 기재(S)가 아닌 진공챔버(10) 내부 영역에 증착된 물질을 제거한다. The cleaning gas supply step S02 is a step of supplying a cleaning gas into the vacuum chamber 10 from the gas supply unit 40. [ The cleaning gas uses the etching gas as described above, which removes the material deposited in the area inside the vacuum chamber 10, rather than the substrate S, during the deposition process.

클리닝공정 진공도조절단계(S03)는 진공조절부(20)에서 진공챔버(10) 내부의 진공도를 클리닝공정에 적합한 100mtorr 내지 10torr의 진공도로 조절하는 단계이다. Cleaning Process The vacuum degree adjusting step S03 is a step of adjusting the degree of vacuum in the vacuum chamber 10 to a degree of vacuum of 100 mtorr to 10 torr suitable for the cleaning process in the vacuum controller 20.

그리고 전원공급단계(S04)는 클리닝공정을 위한 3MHz 내지 300MHz의 HF 전원이나 VHF 전원을 원통형 플라즈마 캐소드(50)에 공급하는 단계로서, 원통형 플라즈마 캐소드(50)에 HF 전원이나 VHF 전원을 인가하면서 클리닝공정 진공도를 100 mtorr 이상 점점 상승시키면 고주파 전원의 주파수에 의한 하전입자의 에너지 증가, 입자 밀도의 증가, 진공챔버(10) 내부 각 부분에 바이어스 전압의 유도 등에 의해 자기장의 역할이 점차 감소하게 되어 플라즈마 트랙이 점점 엷어지면서 결국에는 도 10과 같이, 원통형 플라즈마 캐소드(50) 전체에 플라즈마(P)가 형성된다. The power supplying step S04 is a step of supplying a HF power source or a VHF power source of 3 MHz to 300 MHz for the cleaning process to the cylindrical plasma cathode 50. The HF power source or the VHF power source is applied to the cylindrical plasma cathode 50, As the process vacuum is increased by more than 100 mtorr, the role of the magnetic field gradually decreases due to the increase of the energy of the charged particles due to the frequency of the high frequency power source, the increase of the particle density and the induction of the bias voltage in each part of the vacuum chamber 10, As the track gradually becomes thinner, the plasma P is finally formed in the entirety of the cylindrical plasma cathode 50, as shown in Fig.

더불어 약 200 mtorr 이상에서는 도 11과 같이, 플라즈마 트랙이 사라지면서 원통형 플라즈마 캐소드(50) 전체와 진공챔버(10) 내부에 전체적으로 플라즈마(P)가 형성된다. 이에 의해 진공챔버(10) 내부 전 영역에서 클리닝 가스에 의한 균일하고 원활한 인사으투(In Situ Cleaning) 클리닝이 이루어진다. At about 200 mtorr or more, as shown in FIG. 11, a plasma P is formed entirely in the entirety of the cylindrical plasma cathode 50 and the vacuum chamber 10 with the disappearance of the plasma track. As a result, a uniform and smooth in-situ cleaning cleaning by the cleaning gas is performed in the entire area inside the vacuum chamber 10.

한편, 전술한 바와 같이, 증착공정에서 3MHz 이하의 교류전원 또는 Pulse(펄스) DC전원이 원통형 플라즈마 캐소드(50)로 공급되는 형태에서 전원공급부(60)가 증착공정을 위한 제1전원공급부(61)와 클리닝공정을 위한 제2전원공급부(62)를 포함하는 도 6과 같은, 플라즈마 화학기상 증착 장치(1)의 경우, 도 9와 같이, 클리닝 가스 공급단계(S02) 전에 제1전원공급부(61)에 의한 전원공급을 차단하고 제2전원공급부(62)의 고주파 전원이 원통형 플라즈마 캐소드(50)로 공급되는 전원변경단계(S01a)를 포함할 수 있다.
As described above, in the deposition process, the AC power source or pulse DC power source of 3 MHz or less is supplied to the cylindrical plasma cathode 50, the power supply unit 60 supplies the first power supply unit 61 6, which includes a first power supply unit 62 for supplying a cleaning gas and a second power supply unit 62 for a cleaning process, as shown in FIG. 9, a first power supply unit (not shown) And a power supply changing step S01a in which the high-frequency power supply of the second power supply unit 62 is supplied to the cylindrical plasma cathode 50. In this case,

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 증착장치 및 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법에 의하면, 원통형 플라즈마 캐소드를 이용하면서 진공챔버 내부 영역의 인사이투 클리닝(In Situ Cleaning)공정을 용이하게 수행할 수 있다. As described above, according to the method for cleaning the inside of the vacuum chamber of the plasma CVD apparatus and the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention, it is possible to easily perform the in situ cleaning process of the inside of the vacuum chamber using the cylindrical plasma cathode Can be performed.

이에 의해, 원통형 플라즈마 캐소드를 이용함으로써 대량 생산에 적합한 증착 방식으로서 기재를 연속적으로 공급하면서 증착을 수행하는 플라즈마 화학기상 증착장치의 예로 인라인(In Line) 증착 방식이나 롤투롤 증착방식에서도 인사이투 클리닝(In Situ Cleaning)공정을 용이하게 수행할 수 있다. As an example of a plasma chemical vapor deposition apparatus that performs vapor deposition while continuously supplying a substrate as a vapor deposition system suitable for mass production by using a cylindrical plasma cathode, there is an in-line vapor deposition system or a roll to roll vapor deposition system, In Situ Cleaning) process can be easily performed.

10 : 진공챔버 20 : 진공조절부
40 : 가스공급부 50 : 원통형 플라즈마 캐소드
60 : 전원공급부 61 : 제1전원공급부
62 : 제2전원공급부 63 : 스위칭수단10: vacuum chamber 20: vacuum regulator
40: gas supply unit 50: cylindrical plasma cathode
60: power supply unit 61: first power supply unit
62: second power supply unit 63: switching means

Claims (10)

플라즈마 화학기상 증착장치에 있어서,
진공챔버;
상기 진공챔버 내부의 진공도를 증착공정 진공도와 클리닝공정 진공도로 조절하는 진공조절부;
상기 증착공정에서 상기 진공챔버 내부로 성막 가스를 공급하고, 상기 클리닝공정에서 상기 진공챔버 내부로 클리닝 가스를 공급하는 가스공급부;
상기 진공챔버 내에 위치하는 기재에 박막을 성막하기 위한 플라즈마를 발생시키는 원통형 플라즈마 캐소드;
상기 원통형 플라즈마 캐소드에 상기 증착공정과 상기 클리닝공정 수행을 위한 전원을 인가하는 전원공급부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치.A plasma chemical vapor deposition apparatus comprising:
A vacuum chamber;
A vacuum controller for controlling the degree of vacuum in the vacuum chamber to a degree of vacuum in a deposition process and a degree of vacuum in a cleaning process;
A gas supply unit for supplying a deposition gas into the vacuum chamber in the deposition process and supplying a cleaning gas into the vacuum chamber in the cleaning process;
A cylindrical plasma cathode for generating a plasma for forming a thin film on a substrate positioned in the vacuum chamber;
A power supply unit applying power to the cylindrical plasma cathode to perform the deposition process and the cleaning process;
Wherein the plasma chemical vapor deposition apparatus comprises: 제1항에 있어서,
상기 전원공급부는
상기 증착공정에서 3MHz 이하의 교류전원 또는 Pulse(펄스) DC전원을 공급하는 제1전원공급부와,
상기 증착공정 또는 상기 클리닝공정에서 3MHz 내지 300MHz의 고주파 전원을 공급하는 제2전원공급부를 포함하며;
상기 제1전원공급부와 상기 제2전원공급부 중 어느 하나가 스위칭수단에 의해 선택되어 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치. The method according to claim 1,
The power supply unit
A first power supply unit for supplying AC power or Pulse DC power of 3 MHz or less in the deposition process,
And a second power supply for supplying a high frequency power of 3 MHz to 300 MHz in the deposition process or the cleaning process;
Wherein one of the first power supply unit and the second power supply unit is selected by the switching unit to supply power. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 클리닝공정 진공도는 100mtorr 내지 10torr인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the cleaning process has a vacuum degree of 100 mtorr to 10 torr. 제3항에 있어서,
상기 전원공급부는 상기 클리닝공정에서 상기 원통형 플라즈마 캐소드에 상기 고주파 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치. The method of claim 3,
Wherein the power supply unit applies the high frequency power to the cylindrical plasma cathode during the cleaning process. 진공챔버 내부에 원통형 플라즈마 캐소드가 구비된 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법에 있어서,
상기 진공챔버 내부로부터 기재를 반출하는 기재반출단계;
상기 진공챔버 내부로 클리닝 가스를 공급하는 클리닝 가스 공급단계;
상기 진공챔버 내부를 클리닝공정 진공도로 조절하는 클리닝공정 진공조절단계;
상기 원통형 플라즈마로 상기 클리닝공정 수행을 위한 전원을 공급하는 전원공급단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법.A method of cleaning a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus having a cylindrical plasma cathode in a vacuum chamber,
A substrate removal step of removing the substrate from the inside of the vacuum chamber;
A cleaning gas supplying step of supplying a cleaning gas into the vacuum chamber;
A vacuum cleaning step of controlling the inside of the vacuum chamber by a cleaning process vacuum degree;
Supplying power for performing the cleaning process to the cylindrical plasma;
The method of claim 1, further comprising: 제5항에 있어서,
클리닝 가스는 식각 가스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the cleaning gas is an etching gas. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI > 제6항에 있어서,
상기 클리닝공정 진공조절단계는 상기 진공챔버의 진공을 파기하지 않은 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법.The method according to claim 6,
Wherein the cleaning process is performed in a vacuum state without vacuuming the vacuum chamber. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클리닝공정의 진공도는 100mtorr 내지 10torr인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법.8. The method according to any one of claims 5 to 7,
Wherein the degree of vacuum of the cleaning step is 100 mtorr to 10 torr. 제8항에 있어서,
상기 전원은 3MHz 내지 300MHz의 고주파 전원인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the power source is a high frequency power source of 3 MHz to 300 MHz. 제9항에 있어서,
증착공정이 3MHz 이하의 교류전원 또는 Pulse(펄스) DC전원이 상기 원통형 플라즈마 캐소드로 공급되는 형태에서 이루어질 때,
상기 클리닝 가스 공급단계 전에 상기 고주파 전원으로 변경하는 전원변경단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 증착장치의 인사이투 클리닝 방법.10. The method of claim 9,
When the deposition process is performed in such a manner that an AC power source of 3 MHz or less or a Pulse (DC) DC power source is supplied to the cylindrical plasma cathode,
And changing the power source to the high frequency power before the cleaning gas is supplied to the plasma processing apparatus.
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