KR20140101266A - Apparatus for generating remote plasma - Google Patents

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허민
이재옥
송영훈
김관태
이대훈
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한국기계연구원
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Abstract

Provided is an apparatus to generate remote plasma which condenses remote plasma on a process object, and increases plasma processing efficiency. The apparatus to generate remote plasma includes: a dielectric supporter which has a main body connected to a discharge gas inlet and a nozzle part connected to a plasma outlet; an operation electrode fixated to the main body, receives AC voltage from a power source, and generates plasma in the inner space of the body; and a ground electrode which supports the process object from the outside of the nozzle part. The nozzle part includes an inclined surface connected to the main body. The remote plasma is condensed on the process object by reducing the width of the plasma outlet.

Description

리모트 플라즈마 발생장치 {APPARATUS FOR GENERATING REMOTE PLASMA}[0001] APPARATUS FOR GENERATING REMOTE PLASMA [0002]

본 발명은 리모트 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 축전 결합식(또는 용량성 결합) 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a remote plasma generating apparatus, and more particularly, to a capacitive coupling (or capacitive coupling) plasma generating apparatus.

기존의 플라즈마 발생장치는 저압 조건에서 좁은 간격 내에 플라즈마를 발생시키고, 처리 대상물을 플라즈마 내부로 위치시켜 직접 처리하는 방식이다. 이 경우 공정 효율을 높이기 위해 소비 전력을 증가시키면 플라즈마의 에너지와 밀도가 높아지지만 고에너지 전자 또는 이온에 의해 처리 대상물의 손상이 동반된다. 또한, 좁은 간격에서 플라즈마를 발생시키는 구조의 한계로 인해 대용량 또는 대면적 처리가 어렵다.Conventional plasma generating apparatuses generate plasma within a narrow interval under a low pressure condition, and place the object to be processed in a plasma and directly process the plasma. In this case, if the power consumption is increased to increase the process efficiency, the energy and density of the plasma are increased, but the treatment object is damaged by the high energy electron or ion. Further, due to the limitation of the structure for generating plasma at narrow intervals, it is difficult to handle large capacity or large area.

이러한 문제를 보완하기 위해 플라즈마 반응기에서 발생시킨 플라즈마를 원거리로 이동시켜 처리하는 리모트(remote) 플라즈마 처리 기술이 제안되었다. 그런데 기존의 리모트 플라즈마 발생장치는 고주파(RF) 전원을 사용하는 유도 결합형 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 또는 마이크로웨이브(microwave)를 이용한 방식 등으로서, 플라즈마 반응기와 전원 사이의 정합(matching) 기술이 요구되는 등 부하 변동에 취약하며, 높은 압력에서 구동이 어렵다. 특히 ICP 전원기술의 한계로 인해 전력 증가와 대용량 및 대면적 처리에 한계가 있다.In order to solve this problem, a remote plasma processing technique has been proposed in which a plasma generated in a plasma reactor is moved and processed at a long distance. However, the conventional remote plasma generator is a method using inductively coupled plasma (ICP) or microwave using a high frequency (RF) power source, and a matching technique between a plasma reactor and a power source Is vulnerable to the required equal load fluctuation and is difficult to drive at high pressures. In particular, due to limitations of ICP power technology, there is a limit to power increase and large capacity and large area processing.

본 발명은 광범위한 압력 조건에서 공간적으로 균일한 플라즈마를 발생시키고, 대용량 및 대면적 처리가 용이하며, 처리 대상물로 리모트 플라즈마를 집중시켜 플라즈마 처리 효율을 높일 수 있는 축전 결합식 리모트 플라즈마 발생장치를 제공하고자 한다.The present invention provides a power coupling type remote plasma generator capable of generating a spatially uniform plasma under a wide range of pressure conditions, facilitating large-capacity and large-area processing, and concentrating a remote plasma as an object to be treated, do.

본 발명의 일 실시예에 따른 리모트 플라즈마 발생장치는, 방전 가스 주입구와 연결된 본체 및 플라즈마 배출구와 연결된 노즐부를 구비하는 유전 지지체와, 본체에 고정되며 전원부로부터 교류 전압을 인가받아 본체의 내부 공간에 플라즈마를 생성하는 구동 전극과, 노즐부의 외측에서 처리 대상물을 지지하는 접지 전극을 포함한다. 노즐부는 본체와 일체로 연결된 경사면을 포함하고, 플라즈마 배출구의 폭을 본체의 폭보다 작게 하여 처리 대상물로 리모트 플라즈마를 집중시킨다.A remote plasma generator according to an embodiment of the present invention includes a dielectric support having a body connected to a discharge gas inlet and a nozzle connected to a plasma outlet, And a ground electrode for supporting the object to be processed outside the nozzle unit. The nozzle portion includes an inclined surface integrally connected to the main body, and the width of the plasma discharge port is made smaller than the width of the main body, thereby concentrating the remote plasma with the object to be treated.

본체는 제1 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 장변부와, 제2 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 단변부를 포함할 수 있다.The main body may include a pair of long side portions facing each other along the first direction and a pair of short side portions facing each other along the second direction.

경사면은 제1 방향과 제2 방향 중 어느 한 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 경사면으로 이루어질 수 있다. 다른 한편으로, 경사면은 제1 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 제1 경사면과, 제2 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 제2 경사면으로 이루어질 수 있다.The inclined surface may be formed of a pair of inclined surfaces facing each other along one of the first direction and the second direction. On the other hand, the inclined surfaces may be composed of a pair of first inclined surfaces facing each other along the first direction and a pair of second inclined surfaces facing each other along the second direction.

다른 한편으로, 본체는 원통 모양으로 형성되고, 노즐부는 깔때기 모양으로 형성되어 플라즈마 배출구가 본체보다 작은 직경을 가질 수 있다.On the other hand, the main body may be formed in a cylindrical shape, and the nozzle portion may be formed in a funnel shape so that the plasma discharge port may have a smaller diameter than the main body.

리모트 플라즈마 발생장치는 접지 전극의 양측에 위치하는 복수의 이송 롤러를 더 포함할 수 있으며, 복수의 이송 롤러는 리모트 플라즈마 처리 과정에서 처리 대상물을 한 방향으로 이동시킬 수 있다.The remote plasma generating apparatus may further include a plurality of feed rollers positioned on both sides of the ground electrode, and the plurality of feed rollers can move the object to be processed in one direction in the remote plasma processing process.

접지 전극은 처리 대상물을 지지하는 제1 접지 전극과, 유전 지지체에 고정된 제2 접지 전극을 포함할 수 있다. 제2 접지 전극은 본체의 외벽과 접하며 구동 전극과 노즐부 사이에 위치할 수 있다.The ground electrode may comprise a first ground electrode supporting the object to be treated and a second ground electrode fixed to the dielectric support. The second ground electrode is in contact with the outer wall of the main body and may be positioned between the driving electrode and the nozzle portion.

리모트 플라즈마 발생장치는 노즐부를 둘러싸며 본체에 고정된 챔버를 더 포함할 수 있다. 챔버는 접지 전위에 연결될 수 있다.The remote plasma generating apparatus may further include a chamber that surrounds the nozzle unit and is fixed to the main body. The chamber may be connected to ground potential.

본 실시예의 리모트 플라즈마 발생장치에 따르면, 유전 지지체가 노즐부를 구비함으로써 플라즈마 분사 영역의 전기장을 집중시키고, 유속을 빠르게 할 수 있다. 따라서 리모트 플라즈마 발생장치는 처리 대상물로 리모트 플라즈마를 집중시킬 수 있으며, 리모트 플라즈마 처리 효과를 높일 수 있다.According to the remote plasma generator of the present embodiment, the dielectric support has the nozzle portion, so that the electric field of the plasma jetting region can be concentrated and the flow velocity can be increased. Therefore, the remote plasma generating apparatus can concentrate the remote plasma as the object to be treated, and the remote plasma processing effect can be enhanced.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리모트 플라즈마 발생장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 리모트 플라즈마 발생장치의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 리모트 플라즈마 발생장치의 첫 번째 변형예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시한 리모트 플라즈마 발생장치의 두 번째 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 리모트 플라즈마 발생장치를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 리모트 플라즈마 발생장치를 나타낸 측면도이다.
도 7은 도 1에 도시한 리모트 플라즈마 발생장치의 세 번째 변형예를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 리모트 플라즈마 발생장치를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 리모트 플라즈마 발생장치를 나타낸 단면도이다.1 is a perspective view showing a remote plasma generator according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the remote plasma generator shown in Fig.
3 is a perspective view showing a first modification of the remote plasma generator shown in Fig.
4 is a sectional view showing a second modification of the remote plasma generator shown in Fig.
5 is a perspective view of a remote plasma generator according to a second embodiment of the present invention.
6 is a side view of a remote plasma generator according to a third embodiment of the present invention.
Fig. 7 is a perspective view showing a third modification of the remote plasma generator shown in Fig. 1. Fig.
8 is a cross-sectional view of a remote plasma generator according to a fourth embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a remote plasma generator according to a fifth embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “상에” 또는 “위에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분의 “바로 위에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, “~ 상에” 또는 “~ 위에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것을 의미하며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하지 않는다.Whenever a component is referred to as " including " an element throughout the specification, it is to be understood that the component may include other elements as long as there is no particular contrary description. It is also to be understood that when an element such as a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" or "over" another element in the specification, . Also, " on " or " above " means located above or below the object portion and does not necessarily mean that the object is located on the upper side with respect to the gravitational direction.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리모트 플라즈마 발생장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 리모트 플라즈마 발생장치의 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a remote plasma generator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the remote plasma generator shown in FIG.

도 1과 도 2를 참고하면, 제1 실시예의 리모트 플라즈마 발생장치(100)는 유전 지지체(10)와, 유전 지지체(10)에 고정되는 구동 전극(20)과, 유전 지지체(10)의 외측에서 처리 대상물(40)을 지지하는 접지 전극(30)을 포함한다. 이때 유전 지지체(10)는 플라즈마 분사 영역의 전기장을 집중시키고, 유속을 빠르게 하여 처리 대상물(40)로 리모트 플라즈마를 집중시키는 구조로 이루어진다.1 and 2, the remote plasma generator 100 of the first embodiment includes a dielectric support 10, a driving electrode 20 fixed to the dielectric support 10, And a ground electrode (30) for supporting the object (40). At this time, the dielectric support 10 has a structure for concentrating the electric field of the plasma spraying region and concentrating the remote plasma to the object 40 by accelerating the flow rate.

유전 지지체(10)는 유전체로 제작된 관 또는 덕트 모양의 부재로서 그 내부에 플라즈마 생성 공간을 형성한다. 유전 지지체(10)는 일측에 방전 가스 주입구(11)를 형성하며, 반대편 일측에 플라즈마 배출구(12)를 형성한다. 유전 지지체(10)는 처리 대상물(40)의 모양에 따라 사각, 원형 등 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 도 1에서는 직사각의 단면 형상을 가진 유전 지지체(10)를 예로 들어 도시하였다.The dielectric support 10 is a tube or duct-like member made of a dielectric material and forms a plasma generating space therein. The dielectric support 10 has a discharge gas inlet 11 on one side and a plasma outlet 12 on the opposite side. The dielectric support 10 may have various cross-sectional shapes such as square, circular, etc. depending on the shape of the object 40 to be treated. In FIG. 1, the dielectric support 10 having a rectangular cross-sectional shape is shown as an example.

유전 지지체(10)의 방전 가스 주입구(11)는 도시하지 않은 가스 공급 장치 및 유량 조절기와 연결된다. 유전 지지체(10)의 내부로 투입되는 방전 가스는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 및 질소(N2)와 같은 불활성 가스이거나, 불활성 가스와 클린 드라이 에어(clean dry air)의 혼합물일 수 있다.The discharge gas inlet 11 of the dielectric support 10 is connected to a gas supply device and a flow rate regulator (not shown). The discharge gas injected into the dielectric support 10 is an inert gas such as helium (He), neon (Ne), argon (Ar) and nitrogen (N 2 ), inert gas, clean dry air ). ≪ / RTI >

또한, 필요에 따라 방전 가스에 반응성 가스 또는 공정 가스가 추가될 수 있다. 반응성 가스 또는 공정 가스는 리모트 플라즈마 발생장치(100)의 용도(세정, 식각, 원자층 증착, 표면 처리, 물질 분해 등)에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 반응성 가스 또는 공정 가스는 SF6, CH4, CF4, O2, 또는 NF3 등을 포함할 수 있으며, TEOS(tetra-ethyl-ortho-silicate), Terakis((ethylmethylamino)zirconium), TMA(trimethyl aluminum), 및 HMDSO(hexamethyldisiloxane) 등의 액상 전구체를 포함할 수 있다.Further, a reactive gas or a process gas may be added to the discharge gas as needed. The reactive gas or the process gas may be variously selected depending on the use (cleaning, etching, atomic layer deposition, surface treatment, material decomposition, etc.) of the remote plasma generating apparatus 100. The reactive gas or process gas may include SF 6 , CH 4 , CF 4 , O 2 , or NF 3 and may include tetra-ethyl ortho-silicate, Terakis (ethylmethylamino) zirconium, aluminum, and hexamethyldisiloxane (HMDSO).

구동 전극(20)은 유전 지지체(10)의 외벽과 접하며 폭 방향을 따라 유전 지지체(10)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 구동 전극(20)은 전원부(21)와 전기적으로 연결되어 플라즈마 생성에 필요한 교류 전압을 인가받는다. 구동 전극(20)에 인가되는 교류 전압은 수백V 이상의 크기와, 수십kHz 내지 수십MHz 대역의 주파수 특성을 가질 수 있다.The driving electrode 20 may be disposed so as to surround the dielectric support 10 along the width direction in contact with the outer wall of the dielectric support 10. The driving electrode 20 is electrically connected to the power supply unit 21 and receives an AC voltage required for plasma generation. The AC voltage applied to the driving electrode 20 may have a size of several hundreds V or more and a frequency characteristic of several tens kHz to several tens MHz.

구동 전극(20)은 유전 지지체(10)의 외벽 일부에 고정될 수도 있다. 즉 구동 전극(20)은 도 1과 같이 유전 지지체(10)의 일부를 완전히 둘러싸도록 배치되거나, 도 3에 도시한 바와 같이 유전 지지체(10)의 네 면(한 쌍의 장변부와 한 쌍의 단변부) 중 서로 마주하는 두 면에 나누어 배치될 수도 있다. 유전 지지체(10)가 직사각의 단면 형상을 가지는 경우 구동 전극(20)은 큰 폭을 갖는 한 쌍의 장변부에 나누어 고정될 수 있다.The driving electrode 20 may be fixed to a part of the outer wall of the dielectric supporting body 10. [ 1, the driving electrode 20 may be disposed so as to completely surround a part of the dielectric supporting body 10, or may be disposed on four sides of the dielectric supporting body 10 (a pair of long side portions and a pair of Short sides) may be disposed on two opposite sides of the same. When the dielectric supporting body 10 has a rectangular cross-sectional shape, the driving electrode 20 can be divided and fixed to a pair of long side portions having a large width.

접지 전극(30)은 유전 지지체(10)의 외측에서 플라즈마 배출구(12)와 거리를 두고 위치하며, 처리 대상물(40)을 지지한다. 처리 대상물(40)은 플라즈마 배출구(12)의 바로 아래에 위치하며, 유전 지지체(10)에서 배출되는 리모트 플라즈마를 제공받아 플라즈마 처리가 이루어진다.The ground electrode 30 is located outside the dielectric support 10 at a distance from the plasma discharge port 12 and supports the object 40 to be treated. The object to be treated 40 is positioned directly below the plasma outlet 12 and is subjected to a plasma treatment by receiving a remote plasma discharged from the dielectric support 10.

유전 지지체(10)에 방전 가스를 주입하면서 구동 전극(20)에 전술한 교류 전압을 인가하면 구동 전극(20)과 접지 전극(30)의 전위 차에 의해 유전 지지체(10) 내부에 전기장이 형성되어 플라즈마 방전이 일어난다.When an AC voltage is applied to the drive electrode 20 while a discharge gas is injected into the dielectric support 10, an electric field is formed inside the dielectric support 10 by the potential difference between the drive electrode 20 and the ground electrode 30 So that a plasma discharge occurs.

플라즈마 방전은 운전 전압이 내부 기체의 항복 전압보다 높을 때 발생하고, 방전 전류는 시간에 따라 계속 증가하다가 유전 지지체(10)의 표면에 벽전하가 쌓이는 양이 많아짐에 따라 감소한다. 즉 방전 개시 이후 방전 전류가 높아짐에 따라 플라즈마 내부의 공간 전하들이 유전 지지체(10) 위에 쌓여 벽전하가 생성된다.The plasma discharge is generated when the operation voltage is higher than the breakdown voltage of the internal gas, and the discharge current continues to increase with time, and decreases as the amount of wall charge accumulated on the surface of the dielectric support 10 increases. That is, as the discharge current increases after the start of discharge, space charges inside the plasma accumulate on the dielectric support 10 to generate wall charges.

벽전하는 외부에서 걸리는 전압을 억제하는 기능을 하며, 이러한 유전 지지체(10)의 벽전압에 의해 시간이 지남에 따라 방전이 약해진다. 플라즈마 방전은 인가 전압이 유지되는 동안 생성과 유지 및 소멸 과정을 반복한다. 따라서 방전이 아크로 전이되지 않으면서 낮은 전압으로 효과적인 대용량 플라즈마를 발생시킬 수 있다.The wall charge functions to suppress the voltage applied to the outside, and the discharge is weakened over time due to the wall voltage of the dielectric support 10. The plasma discharge repeats generation, maintenance, and extinction processes while the applied voltage is maintained. Therefore, an effective large-capacity plasma can be generated at a low voltage without the discharge being transferred to the arc.

유전 지지체(10)의 내부에서 발생된 플라즈마는 플라즈마 배출구(12)를 통해 리모트 플라즈마의 형태로 처리 대상물에 분사된다. 즉 리모트 플라즈마는 플라즈마 발생원으로부터 확산된 플라즈마이다.Plasma generated inside the dielectric support 10 is injected into the object to be treated in the form of a remote plasma through the plasma outlet 12. That is, the remote plasma is plasma diffused from the plasma generation source.

플라즈마에서 생성되는 공정 관련 인자들로는 전자, 이온, 중성입자/라디칼, 및 자외선 등이 있다. 전자와 이온은 플라즈마 발생원에 가까울수록 높은 세기로 존재하고, 중성입자/라디칼은 리모트 플라즈마에서 보다 풍부하게 존재한다. 리모트 플라즈마 발생장치(100)는 전자 및 이온보다 중성입자/라디칼을 적극적으로 이용하는 플라즈마 처리에 적합하다.Process-related factors generated in the plasma include electrons, ions, neutral particles / radicals, and ultraviolet rays. The closer the electrons and ions are to the plasma source, the higher the intensity, and the neutral particles / radicals are more abundant in the remote plasma. The remote plasma generating apparatus 100 is suitable for plasma processing that actively utilizes neutral particles / radicals than electrons and ions.

본 실시예의 리모트 플라즈마 발생장치(100)에서 유전 지지체(10)는 플라즈마 생성 공간을 둘러싸는 본체(15)와, 본체(15)에 연결되며 본체(15)보다 작은 폭의 플라즈마 배출구(12)를 형성하는 노즐부(16)를 포함한다. 노즐부(16)는 처리 대상물(40)로 리모트 플라즈마를 집중시켜 플라즈마 처리 효율을 높이는 기능을 한다.The dielectric support 10 in the remote plasma generator 100 of the present embodiment includes a main body 15 surrounding a plasma generating space and a plasma discharge port 12 connected to the main body 15 and having a width smaller than that of the main body 15 (Not shown). The nozzle unit 16 serves to concentrate the remote plasma to the object to be treated 40 and to improve plasma processing efficiency.

노즐부(16)는 일 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 경사면(161)을 포함한다. 유전 지지체(10)에서 본체(15)를 구성하는 한 쌍의 장변부(151)는 제1 방향을 따라 서로 마주하고, 한 쌍의 단변부(152)는 제2 방향을 따라 서로 마주하는데, 한 쌍의 경사면(161)이 마주하는 일 방향은 제1 방향과 제2 방향 중 어느 한 방향일 수 있다.The nozzle unit 16 includes a pair of inclined surfaces 161 facing each other along one direction. The pair of long side portions 151 constituting the main body 15 in the dielectric support body 10 face each other along the first direction and the pair of short side portions 152 face each other along the second direction, One direction in which the pair of inclined surfaces 161 face can be either the first direction or the second direction.

도 1과 도 2에서는 노즐부(16)를 구성하는 한 쌍의 경사면(161)이 제1 방향을 따라 마주하는 경우를 도시하였다. 이 경우 제1 방향에 따른 플라즈마 배출구(12)의 폭은 제1 방향에 따른 본체(15)의 폭보다 작다. 도 4에서는 노즐부(16)를 구성하는 한 쌍의 경사면(161)이 제2 방향을 따라 마주하는 경우를 도시하였다. 이 경우 제2 방향에 따른 플라즈마 배출구(12)의 폭은 제2 방향에 따른 본체(15)의 폭보다 작다.1 and 2 show a case in which a pair of inclined surfaces 161 constituting the nozzle unit 16 face each other along the first direction. In this case, the width of the plasma discharge port 12 along the first direction is smaller than the width of the main body 15 along the first direction. 4 shows a case in which the pair of inclined surfaces 161 constituting the nozzle unit 16 face each other along the second direction. In this case, the width of the plasma discharge port 12 along the second direction is smaller than the width of the main body 15 along the second direction.

리모트 플라즈마는 전기장과 유동장의 영향을 받는데, 유전 지지체(10)가 전술한 노즐부(16)를 구비함으로써 플라즈마 분사 영역의 전기장을 집중시키고, 유속을 빠르게 할 수 있다. 따라서 본 실시예의 리모트 플라즈마 발생장치(100)는 처리 대상물(40)로 리모트 플라즈마를 집중시킬 수 있으며, 리모트 플라즈마 처리 효과를 높일 수 있다.The remote plasma is influenced by an electric field and a flow field. The dielectric support 10 has the above-described nozzle unit 16 to concentrate the electric field of the plasma jet region and to speed up the flow rate. Therefore, the remote plasma generating apparatus 100 of the present embodiment can concentrate the remote plasma with the object to be treated 40, and can improve the remote plasma processing effect.

본 실시예의 리모트 플라즈마 발생장치(100)는 플렉서블(flexible) 표시 장치의 폴리머 기판을 표면 처리하는 공정과 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD) 공정에 유효하게 적용될 수 있다.The remote plasma generating apparatus 100 of the present embodiment can be effectively applied to a process of surface-treating a polymer substrate of a flexible display device and an atomic layer deposition (ALD) process.

전술한 리모트 플라즈마 발생장치(100)는 축전 결합식으로서 특별한 정합 기술이 요구되지 않으며, 유전 지지체(10)의 크기에 따라 대용량 및 대면적 플라즈마 처리를 용이하게 할 수 있다. 또한, 수mTorr 내지 수Torr의 광범위한 운전 범위를 가지며, 노즐부(16)를 구성하는 경사면(161)의 경사 각도에 따라 전기장과 유속의 변화 정도를 조절하여 공정 변수를 용이하게 제어할 수 있다.The remote plasma generating apparatus 100 described above is a capacitive coupling type that requires no special matching technique and can facilitate large-capacity and large-area plasma processing depending on the size of the dielectric support 10. In addition, it has a wide operating range of several mTorr to several Torr, and it is possible to easily control the process parameters by adjusting the degree of change of the electric field and the flow velocity according to the inclination angle of the inclined surface 161 constituting the nozzle unit 16.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 리모트 플라즈마 발생장치의 사시도로서, 노즐부가 도면의 앞을 향하도록 배치된 상태를 도시하였다.FIG. 5 is a perspective view of a remote plasma generator according to a second embodiment of the present invention, in which the nozzle unit is arranged to face the front of the drawing.

도 5를 참고하면, 제2 실시예의 리모트 플라즈마 발생장치(200)는 노즐부(16)가 네 개의 경사면(161, 162)으로 구성된 것을 제외하고 전술한 제1 실시예와 같은 구성으로 이루어진다. 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.Referring to Fig. 5, the remote plasma generator 200 of the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the nozzle unit 16 is composed of four slopes 161 and 162. Fig. The same reference numerals are used for the same members as in the first embodiment.

유전 지지체(10)에서 한 쌍의 장변부(151)는 제1 방향을 따라 서로 마주하며, 한 쌍의 단변부(152)는 제2 방향을 따라 서로 마주한다. 노즐부(16)는 제1 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 제1 경사면(161)과, 제2 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 제2 경사면(162)으로 이루어진다. 따라서 제1 방향 및 제2 방향에 따른 플라즈마 배출구(12)의 폭은 각각 제1 방향 및 제2 방향에 따른 본체(15)의 폭보다 작다.In the dielectric support 10, the pair of long side portions 151 face each other along the first direction, and the pair of short side portions 152 face each other along the second direction. The nozzle unit 16 includes a pair of first inclined surfaces 161 facing each other along the first direction and a pair of second inclined surfaces 162 facing each other along the second direction. Therefore, the width of the plasma discharge port 12 along the first direction and the second direction is smaller than the width of the main body 15 along the first direction and the second direction, respectively.

제2 실시예에서 노즐부(16)는 제1 방향과 제2 방향 모두에서 플라즈마 배출구(12)의 폭을 줄임에 따라, 제1 방향과 제2 방향 모두에서 전기장을 집중시키고, 유속을 빠르게 하여 처리 대상물을 향해 리모트 플라즈마를 보다 높은 밀도로 집중시킬 수 있다.In the second embodiment, as the width of the plasma discharge port 12 is reduced in both the first direction and the second direction, the nozzle unit 16 concentrates the electric field in both the first direction and the second direction, It is possible to concentrate the remote plasma toward the object to be treated at a higher density.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 리모트 플라즈마 발생장치의 측면도이다.6 is a side view of a remote plasma generator according to a third embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 제3 실시예의 리모트 플라즈마 발생장치(300)는 처리 대상물(40)을 이동시키는 복수의 이송 롤러(50)가 설치된 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 또는 제2 실시예와 같은 구성으로 이루어진다. 도 6에서는 제1 실시예의 기본 구성을 도시하였으며, 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.6, the remote plasma generating apparatus 300 of the third embodiment is different from the first embodiment or the second embodiment described above except that a plurality of conveying rollers 50 for moving the object to be processed 40 are provided. . FIG. 6 shows the basic structure of the first embodiment, and the same reference numerals are used for the same members as in the first embodiment.

복수의 이송 롤러(50)는 접지 전극(30)의 양측에 나누어 위치하며, 처리 대상물(40)을 한 방향으로 이동시킨다. 따라서 처리 대상물(40)은 복수의 이송 롤러(50)에 의해 이송되면서 플라즈마 배출구(12) 아래에 위치할 때 리모트 플라즈마를 제공받아 플라즈마 처리가 이루어진다.A plurality of conveying rollers 50 are disposed on both sides of the ground electrode 30 and move the object 40 in one direction. Therefore, when the object to be treated 40 is transported by the plurality of conveying rollers 50 and is positioned below the plasma outlet 12, the remote plasma is received and plasma processing is performed.

처리 대상물(40)은 롤-투-롤(roll-to-roll) 이송이 가능한 필름 형태로 구성될 수 있으며, 제3 실시예의 리모트 플라즈마 발생장치(300)는 처리 대상물(40)의 플라즈마 처리를 연속으로 진행할 수 있다.The remote plasma generator 300 of the third embodiment may be configured to perform the plasma processing of the object to be treated 40 in the form of a roll- You can proceed continuously.

한편, 도 1 내지 도 6에서는 직사각 덕트 모양의 유전 지지체(10)를 예로 들어 도시하였으나, 도 7에 도시한 바와 같이 유전 지지체(10a)는 원통 모양으로 형성될 수도 있다.1 to 6, the dielectric support 10 in the form of a rectangular duct is shown as an example. However, as shown in FIG. 7, the dielectric support 10a may be formed in a cylindrical shape.

도 7을 참고하면, 유전 지지체(10a)의 본체(153)는 원통 모양으로 형성되고, 노즐부(163)는 깔때기 모양으로 형성된다. 플라즈마 배출구(12)는 원형이며, 본체(153)보다 작은 직경으로 형성된다. 이때 구동 전극(20)은 본체(153)의 원주 방향을 따라 본체(153)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 도 7에 도시한 리모트 플라즈마 발생장치는 반도체 웨이퍼를 플라즈마 처리하는데 적합하다.Referring to FIG. 7, the main body 153 of the dielectric support 10a is formed in a cylindrical shape, and the nozzle portion 163 is formed in a funnel shape. The plasma outlet 12 is circular and formed with a smaller diameter than the main body 153. At this time, the driving electrode 20 may be arranged to surround the main body 153 along the circumferential direction of the main body 153. The remote plasma generator shown in Fig. 7 is suitable for plasma processing of a semiconductor wafer.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 리모트 플라즈마 발생장치의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a remote plasma generator according to a fourth embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면, 제4 실시예의 리모트 플라즈마 발생장치(400)는 접지 전극(30)이 처리 대상물(40)을 지지하는 제1 접지 전극(31)과, 유전 지지체(10)에 고정된 제2 접지 전극(32)으로 구성된 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예 중 어느 한 실시예와 같은 구성으로 이루어진다. 도 8에서는 제1 실시예의 기본 구성을 도시하였으며, 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.8, the remote plasma generator 400 of the fourth embodiment includes a ground electrode 30, a first ground electrode 31 for supporting the object to be treated 40, 2 ground electrode 32. In this embodiment, the ground electrode 32 is formed of the same material as that of the first embodiment. 8 shows the basic structure of the first embodiment, and the same reference numerals are used for the same members as in the first embodiment.

제2 접지 전극(32)은 유전 지지체(10)의 본체(15) 외벽과 접하며 폭 방향을 따라 유전 지지체(10)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제2 접지 전극(32)은 구동 전극(20)과 노즐부(16) 사이에 위치하고, 구동 전극(20) 및 노즐부(16) 각각에 대해 일정한 거리를 유지한다.The second ground electrode 32 may be disposed to surround the dielectric support 10 along the width direction and in contact with the outer wall of the body 15 of the dielectric support 10. The second ground electrode 32 is positioned between the driving electrode 20 and the nozzle unit 16 and maintains a constant distance to each of the driving electrode 20 and the nozzle unit 16.

제2 접지 전극(32)을 구비한 제4 실시예에서는 유전 지지체(10)의 내부에서 구동 전극(20)과 제2 접지 전극(32) 사이의 전위 차에 의해 플라즈마 방전이 일어난다. 따라서 제4 실시예의 구조에서는 전술한 제1 내지 제3 실시예들 대비 플라즈마 발생원이 처리 대상물(40)에서 보다 멀리 위치하며, 확대된 접지 전위를 타고 리모트 플라즈마가 보다 넓은 영역에 걸쳐 강하게 발생한다. 또한, 처리 대상물(40)에 대한 중성입자/라디칼의 영향을 강화시킬 수 있다.In the fourth embodiment having the second ground electrode 32, a plasma discharge occurs in the dielectric support 10 due to the potential difference between the driving electrode 20 and the second ground electrode 32. Therefore, in the structure of the fourth embodiment, the plasma generating source is located farther from the object to be treated 40 than the first to third embodiments described above, and the remote plasma is strongly generated over a wider area on the enlarged ground potential. Further, the influence of neutral particles / radicals on the object 40 to be treated can be enhanced.

도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 리모트 플라즈마 발생장치의 단면도이다.9 is a cross-sectional view of a remote plasma generator according to a fifth embodiment of the present invention.

도 9를 참고하면, 제5 실시예의 리모트 플라즈마 발생장치(500)는 챔버(60)가 노즐부(16)를 둘러싸도록 설치된 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 내지 제4 실시예 중 어느 한 실시예와 같은 구성으로 이루어진다. 도 9에서는 제1 실시예의 기본 구성을 도시하였으며, 제1 실시예와 같은 부재에 대해서는 같은 도면 부호를 사용한다.9, the remote plasma generator 500 of the fifth embodiment is the same as the remote plasma generator 500 of the first to fourth embodiments except that the chamber 60 is provided so as to surround the nozzle unit 16. [ And has the same configuration as the example. Fig. 9 shows the basic configuration of the first embodiment, and the same reference numerals are used for the same members as in the first embodiment.

챔버(60)는 노즐부(16)를 둘러싸도록 유전 지지체(10)의 본체(15) 하단에 고정되고, 챔버(60) 내부에 처리 대상물(40)과 접지 전극(30)이 위치한다. 챔버(60) 내부는 도시하지 않은 진공 펌프와 연결되어 대기와 다른 압력 조건을 가질 수 있다. 챔버(60)는 접지 전극(30)과 마찬가지로 접지 전위에 연결되어 리모트 플라즈마를 보다 넓은 영역에 걸쳐 강하게 발생시키며, 처리 대상물(40)에 대한 중성입자/라디칼의 영향을 강화시킨다.The chamber 60 is fixed to the lower end of the main body 15 of the dielectric support 10 so as to surround the nozzle portion 16 and the object 40 and the ground electrode 30 are located inside the chamber 60. The inside of the chamber 60 may be connected to a vacuum pump (not shown) to have a pressure condition different from that of the atmosphere. The chamber 60 is connected to the ground potential similarly to the ground electrode 30 to strongly generate the remote plasma over a wider area and to enhance the effect of neutral particles / radicals on the object 40 to be treated.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.

100, 200, 300, 400: 리모트 플라즈마 발생장치
10, 10a: 유전 지지체 11: 방전 가스 주입구
12: 플라즈마 배출구 15, 153: 본체
151: 장변부 152: 단변부
16, 163: 노즐부 161: 경사면, 제1 경사면
162: 제2 경사면 20: 구동 전극
30: 접지 전극 50: 이송 롤러
60: 챔버100, 200, 300, 400: Remote plasma generator
10, 10a: dielectric support 11: discharge gas inlet
12: Plasma outlet 15, 153: Body
151: long side portion 152: short side portion
16, 163: nozzle part 161: inclined surface, first inclined surface
162: second inclined surface 20: driving electrode
30: Ground electrode 50: Feed roller
60: chamber

Claims (9)

방전 가스 주입구와 연결된 본체 및 플라즈마 배출구와 연결된 노즐부를 구비하는 유전 지지체;
상기 본체에 고정되고, 전원부로부터 교류 전압을 인가받아 상기 본체의 내부 공간에 플라즈마를 생성하는 구동 전극; 및
상기 노즐부의 외측에서 처리 대상물을 지지하는 접지 전극
을 포함하며,
상기 노즐부는 상기 본체와 일체로 연결된 경사면을 포함하고, 상기 플라즈마 배출구의 폭을 상기 본체의 폭보다 작게 하여 상기 처리 대상물로 리모트 플라즈마를 집중시키는 리모트 플라즈마 발생장치.A dielectric support having a body connected to the discharge gas inlet and a nozzle connected to the plasma outlet;
A driving electrode which is fixed to the main body and receives an AC voltage from a power source to generate a plasma in an inner space of the main body; And
A ground electrode for supporting the object to be processed from the outside of the nozzle unit,
/ RTI >
Wherein the nozzle unit includes an inclined surface integrally connected to the main body, and the width of the plasma discharge port is smaller than the width of the main body, thereby concentrating the remote plasma with the object to be processed. 제1항에 있어서,
상기 본체는 제1 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 장변부와, 제2 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 단변부를 포함하는 리모트 플라즈마 발생장치.The method according to claim 1,
Wherein the main body includes a pair of long side portions facing each other along the first direction and a pair of short side portions facing each other along the second direction. 제2항에 있어서,
상기 경사면은 상기 제1 방향과 상기 제2 방향 중 어느 한 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 경사면으로 이루어지는 리모트 플라즈마 발생장치.3. The method of claim 2,
Wherein the inclined surface comprises a pair of inclined surfaces facing each other along one of the first direction and the second direction. 제2항에 있어서,
상기 경사면은 상기 제1 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 제1 경사면과, 상기 제2 방향을 따라 서로 마주하는 한 쌍의 제2 경사면으로 이루어지는 리모트 플라즈마 발생장치.3. The method of claim 2,
Wherein the inclined surfaces comprise a pair of first inclined surfaces facing each other along the first direction and a pair of second inclined surfaces facing each other along the second direction. 제1항에 있어서,
상기 본체는 원통 모양으로 형성되고,
상기 노즐부는 깔때기 모양으로 형성되어 상기 플라즈마 배출구가 상기 본체보다 작은 직경을 가지는 리모트 플라즈마 발생장치.The method according to claim 1,
The body is formed in a cylindrical shape,
Wherein the nozzle unit is formed in a funnel shape so that the plasma discharge port has a smaller diameter than the main body. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접지 전극의 양측에 위치하는 복수의 이송 롤러를 더 포함하며,
상기 복수의 이송 롤러는 리모트 플라즈마 처리 과정에서 상기 처리 대상물을 한 방향으로 이동시키는 리모트 플라즈마 발생장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Further comprising a plurality of feed rollers located on both sides of the ground electrode,
Wherein the plurality of feed rollers move the object in one direction in a remote plasma processing process. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접지 전극은 상기 처리 대상물을 지지하는 제1 접지 전극과, 상기 유전 지지체에 고정된 제2 접지 전극을 포함하는 리모트 플라즈마 발생장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the ground electrode comprises: a first ground electrode for supporting the object to be processed; and a second ground electrode fixed to the dielectric support. 제7항에 있어서,
상기 제2 접지 전극은 상기 본체의 외벽과 접하며 상기 구동 전극과 상기 노즐부 사이에 위치하는 리모트 플라즈마 발생장치.8. The method of claim 7,
Wherein the second ground electrode contacts an outer wall of the main body and is positioned between the driving electrode and the nozzle unit. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐부를 둘러싸며 상기 본체에 고정된 챔버를 더 포함하며,
상기 챔버는 접지 전위에 연결된 리모트 플라즈마 발생장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And a chamber enclosing the nozzle unit and fixed to the body,
Wherein the chamber is connected to ground potential.
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