KR20150002408A - Plasma chemical vapor apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 화학기상 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 공정을 독립적이면서 연속적으로 수행할 수 있으며, 공정 안정성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 화학기상 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma chemical vapor deposition apparatus, and more particularly, to a plasma chemical vapor deposition apparatus capable of independently and continuously performing a plurality of processes and improving process stability.
반도체나 디스플레이, 태양전지 또는 포장지 제조분야 등에서 기재에 박막을 성막하거나 박막을 식각하는 공정 또는 기재의 표면 특성을 변화시키는 표면처리 등의 공정에 응용되는 기술로 진공 증착법, 스퍼터법 등의 물리 증착법(PVD법)이나, 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 등이 존재한다. BACKGROUND ART As a technique applied to processes such as a process of forming a thin film on a substrate or etching a thin film or a surface treatment of changing the surface characteristics of a substrate in a semiconductor or display, a solar cell, or a packaging paper manufacturing field, physical vapor deposition methods such as a vacuum deposition method and a sputtering method PVD method), chemical vapor deposition (CVD), and the like.
이 중 화학기상증착법(CVD)을 기반으로 하는 플라즈마 화학기상 장치는 플라즈마에 의해 공정 가스를 분해하여 기재 표면에 대해 전술한 바와 같은 일련의 공정을 수행하는 방법으로 응용될 수 있는 것으로서, 공정 속도 및 공정 품질이 PVD법을 이용한 장치들에 비해 우수하여 최근 널리 이용되고 있다.
Among them, plasma chemical vapor deposition apparatus based on chemical vapor deposition (CVD) can be applied as a method of performing a series of processes as described above on a substrate surface by decomposing a process gas by plasma, Process quality is superior to the devices using PVD method and is widely used recently.
이러한 종래 플라즈마 화학기상 장치의 일예가 일본 공개 특허 2011-80104호(이하 '선행특허'라 함)에 개시된 바 있다. One example of such a conventional plasma chemical vapor deposition apparatus is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2011-80104 (hereinafter referred to as "prior patent").
선행특허는 기재가 롤투롤 방식으로 이송되는 형태로써 기재가 한 쌍의 원형전극 표면을 감아 돌면서 진공챔버의 성막 영역을 지나는 과정에서 분해된 공정 가스가 기재에 성막되는 성막 장치의 예로 개시되어 있다. The prior art discloses an example of a film-forming apparatus in which a decomposed process gas is deposited on a substrate in a process in which a substrate is transported in a roll-to-roll manner while a substrate is wound around a pair of circular electrodes while passing through the deposition region of the vacuum chamber.
그리고 양 원형전극 내부에는 자기장발생부재가 마련되어 있는데 이들 자기장발생부재에 의해 형성되는 자기장이 기재와 인접한 성막 영역에 플라즈마를 밀집시킨다. A magnetic field generating member is provided inside the two circular electrodes, and the magnetic field formed by the magnetic field generating members causes the plasma to be concentrated in the film forming region adjacent to the substrate.
한편, 이 선행특허는 양 원형전극의 일부 외주면이 다른 영역과 차단된 성막 영역에 위치하도록 하여 성막 공정 수행 중에 기재의 표면 외에 다른 영역에 성막 물질이 퇴적되는 것을 최소화하도록 도모하였다.
On the other hand, in this prior patent, the outer circumferential surface of a part of the two circular electrodes is positioned in a film-forming region which is blocked from other regions, thereby minimizing deposition of a film-forming material on a region other than the surface of the substrate during the film-forming process.
그러나 이러한 종래 플라즈마 화학기상 장치는 진공챔버의 다른 영역과 차단된 영역에 한 쌍의 원형전극 일부분이 위치하는 형태이기 때문에, 양 원형전극에서 수행되는 성막 공정을 독립적으로 제어할 수 없다. However, such a conventional plasma chemical vapor deposition apparatus can not independently control the film forming process performed on the two circular electrodes because the pair of circular electrodes is located in the other region and the blocked region of the vacuum chamber.
또한, 종래 플라즈마 화학기상 장치는 단일의 성막 영역에서 단일의 성막 공정만 수행되는 것으로서, 복수의 상이한 공정 수행을 연속적으로 수행할 수 없는 문제점이 있다. In addition, the conventional plasma chemical vapor deposition apparatus has a problem that a single film formation process is performed in a single film formation region, and a plurality of different process operations can not be continuously performed.
또한, 단일의 성막 영역에 한 쌍의 원형전극이 배치되는 형태로서 양 원형전극 간의 공정 안정성을 향상시키는데 한계가 따른다. 즉, 일 측의 원형전극에서 발생한 플라즈마에 의해 분해된 공정 가스는 타 측의 원형전극과 기재에 불안정하게 퇴적될 수 있는 것으로서, 공정 안전성 향상에 한계가 따른다. 이러한 공정 안정성의 한계는 고속 공정 수행 불가 및 품질 향상의 한계를 초래하는 문제점으로 대두된다.Furthermore, there is a limit in improving the process stability between the two circular electrodes in the form in which a pair of circular electrodes are disposed in a single film forming region. That is, the process gas decomposed by the plasma generated in the circular electrode on one side can be unstably deposited on the circular electrode and the substrate on the other side, and there is a limit to improvement in process safety. The limitation of the process stability is a problem that can not be performed at high speed and limits the quality improvement.
이러한 문제점은 종래 플라즈마 화학기상 장치를 성막 공정 외에 식각 공정이나 표면 처리 공정 수행을 위한 용도로 응용할 경우에도 마찬가지이다. This problem is also applied to the case where the conventional plasma chemical vapor deposition apparatus is applied to the etching process or the surface treatment process in addition to the film forming process.
따라서 본 발명의 목적은 복수의 공정을 독립적이면서 연속적으로 수행할 수 있으며, 고속 공정에서도 공정 안정성과 품질 향상을 확보할 수 있는 플라즈마 화학기상 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a plasma chemical vapor deposition apparatus capable of performing a plurality of processes independently and continuously, and securing process stability and quality improvement even in a high-speed process.
상기 목적은 본 발명에 따라, 플라즈마 화학기상 장치에 있어서, 상호 구획되어 독립된 복수의 진공공간을 갖는 진공챔버; 상기 진공공간들의 진공도를 조절하는 진공조절부; 적어도 일부의 외주면이 상기 각 진공공간에 위치하는 형태로 상기 각 진공공간에 회전 가능하게 하나씩 설치되고, 상기 외주면에 기재가 감아 도는 원형전극; 상기 각 원형전극을 감아 도는 상기 기재 측으로 자기장을 형성하는 적어도 하나의 자기장 발생부재; 상기 진공공간들 내부로 공정 가스를 공급하는 가스공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치에 의해 달성된다. According to the present invention, the above object is achieved by a plasma chemical vapor deposition apparatus comprising: a vacuum chamber having a plurality of vacuum chambers separated from each other; A vacuum regulator for regulating the degree of vacuum of the vacuum spaces; A circular electrode which is rotatably installed in each of the vacuum spaces in such a manner that at least a part of the outer circumferential surface thereof is located in each of the vacuum spaces, and the substrate is wound around the outer circumferential surface; At least one magnetic field generating member for forming a magnetic field on the substrate side for winding each of the circular electrodes; And a gas supply unit for supplying a process gas into the vacuum spaces.
여기서, 상기 원형전극들의 인접 영역에 회전 가능하게 마련되며, 상기 기재에 대한 공정이 상기 기재의 일면에 대한 공정 또는 양면에 대한 공정일 때 선택적으로 상기 기재가 감아 돌거나 감아 돌지 않는 복수의 가이드롤을 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, a plurality of guide rolls, which are rotatably provided in an adjacent region of the circular electrodes, and in which the substrate is not rolled or rolled when the process for the substrate is a process for one surface of the substrate or a process for both surfaces, .
또한, 상기 공정 가스는 식각 가스와 성막 가스와 표면 처리 가스 중 어느 하나인 것이 효과적이다. It is also effective that the process gas is any one of an etching gas, a film forming gas and a surface treating gas.
그리고 상기 가스공급부는 상기 각 진공공간에 공급되는 공정 가스를 각각 독립적으로 조절하는 것이 효과적이다.And the gas supply unit independently adjusts the process gases supplied to the respective vacuum spaces.
이때, 상기 각 가스공급부에서 상기 각 진공공간으로 공급되는 공정 가스는 상이한 물질의 공정 가스일 수 있다. At this time, the process gas supplied to each vacuum space from each of the gas supply units may be a process gas of a different material.
또한, 상기 진공조절부는 상기 각 진공공간의 진공도를 각각 독립적으로 제어하는 것이 보다 바람직하다. In addition, it is preferable that the vacuum controller controls the degree of vacuum of each vacuum space independently.
이때, 상기 원형전극들의 직경은 모두 동일하거나 적어도 어느 하나의 원형전극은 다른 원형전극과 상이한 직경을 가질 수 있으며, 상기 원형전극의 직경은 100mm 내지 2000mm인 것이 효과적이다. At this time, the diameters of the circular electrodes are all the same, or at least one of the circular electrodes may have a diameter different from that of the other circular electrodes, and the diameter of the circular electrode is effectively 100 mm to 2000 mm.
한편, 상기 자기장 발생부재는 상기 각 원형전극 내부 또는 외부에 마련될 수 있다. The magnetic field generating member may be provided inside or outside the respective circular electrodes.
또한, 상기 자기장 발생부재는 회전각 조절 가능하게 설치될 수 있다. Also, the magnetic field generating member may be installed to be capable of adjusting the rotation angle.
또한, 상기 자기장 발생부재는 복수로 마련될 수 있다. The plurality of magnetic field generating members may be provided.
본 발명에 따르면, 복수의 공정을 독립적이면서 연속적으로 수행할 수 있으며, 고속 공정에서도 공정 안정성과 품질 향상을 확보할 수 있는 플라즈마 화학기상 장치가 제공된다.According to the present invention, a plasma chemical vapor deposition apparatus capable of performing a plurality of processes independently and continuously and securing process stability and quality improvement even in a high-speed process is provided.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 개략도,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 개략도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 개략도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 원형전극의 일예에 대한 확대도,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 개략도.1 is a schematic diagram of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is a schematic diagram of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention,
3 is a schematic view of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention,
4 is a schematic diagram of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention,
5 and 6 are enlarged views of an example of a circular electrode of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to the present invention,
7 to 9 are schematic views of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치(1)는 각각 독립된 복수의 진공공간(11)을 갖는 진공챔버(10)와, 각 진공공간(11)에 대응하도록 하나씩 배치되며 기재(S)가 감아 도는 원형전극(20)과, 진공공간(11)에 위치하는 기재(S) 측으로 자기장을 형성하는 자기장발생부재(30)와, 기재(S)가 원형전극(20)들을 연속적으로 감아 도는 형태로 이송되도록 하는 기재이송부(40)와, 진공공간(11)들의 진공도를 조절하는 진공조절부(50)와, 진공공간(11)들 내부로 공정가스를 공급하는 가스공급부(60)와, 원형전극(20) 등에 전원을 공급하는 전원공급부(70)를 포함한다.
1 and 2, the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 according to the present invention includes a
진공챔버(10)는 내압 및 내열 성능이 우수한 금속 또는 합금 등의 판상부재와 프레임 등을 이용하여 상호 구획된 복수의 독립된 진공공간(11)을 갖도록 제작된다. 이들 진공공간(11)의 독립적인 구획은 쉴드커버 등의 구획부재(13)로 이루어질 수 있다. 여기서, 진공공간(11)들은 인접하게 위치하는 것이 바람직하다.
The
각 원형전극(20)은 일부의 외주면이 각 진공공간(11)에 위치하는 형태로 회전 가능하게 설치되고, 기재(S)는 각 진공공간(11)에 위치하는 원형전극(20)의 외주면을 감아 도는 형태로 부분 권취되어 기재이송부(40)에 의해 이송될 수 있다. Each of the
원형전극(20)은 플라즈마 발생 시 열화 방지 및 안정적인 플라즈마 발생을 위해 회전되는 것으로서, 원형전극(20)의 회전은 별도의 구동모터 등의 구동수단(미도시)을 이용하여 회전될 수도 있으며, 기재이송부(40)로에서 발생되는 구동력에 의해 회전될 수도 있다. The
이러한 원형전극(20)은 플라즈마 내성이 우수하고, 내열성과 냉각 효율 및 열전도율이 우수하면서 비자성재료로서 가공성이 우수한 금속재료로 마련되는 것이 바람직한데, 구체적으로는 알루미늄이나 철, 동, 스테인레스, 마그네슘, MO, Ti 등의 금속재로 마련될 수 있다. 또한, 각 원형전극(20)의 내부에는 원형전극(20)을 냉각 또는 히팅하기 위한 냉각수 또는 히팅수가 관류될 수 있다. The
또한 원형전극(20)의 직경은 기재(S)의 면적이나 종류 등의 여건에 따라 다양하게 변경될 수 있는 것으로 그 직경은 100mm 내지 2000mm에서 적절히 선택될 수 있다. 물론, 각 진공공간(11)에 대응하는 원형전극(20)들은 도 1 및 도 2와 같이, 모두 동일한 직경을 가질 수도 있으며, 도시하지 않았지만 각각의 원형전극(20)이 다른 직경을 가질 수도 있다. 또한, 복수의 원형전극(20) 중 적어도 일부의 원형전극(20)은 동일한 직경을 가지고 나머지 원형전극(20)은 상이한 직경을 가질 수 있음은 물론이다.
In addition, the diameter of the
자기장발생부재(30)는 도 1 및 도 2와 같이, 원형전극(20)의 내부에 마련되어 진공공간(11)에 위치하는 기재(S) 측으로 자기장을 형성할 수 있다. 이때 자기장발생부재(30)는 원형전극(20)의 길이에 대응하는 길이를 갖는 중앙 마그네트(33)와, 중앙 마그네트(33)와 다른 극성을 가지고 중앙 마그네트(33)의 둘레에 트랙형상으로 배치되는 외측 마그네트(35)를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 마그네트(31)의 구조는 원형전극(20) 외측에 레이스 트랙 형상의 플라즈마 트랙을 발생시키기 위한 구조이다.The magnetic
여기서 마그네트(31)의 극성은 플라즈마를 기재(S)의 표면 영역에 안정적으로 밀집시킬 수 있는 범위에서 다양한 형태로 배치될 수 있다. Here, the polarity of the
이때, 자기장발생부재(30)는 원형전극(20)의 크기 등과 같은 여건에 따라 원형전극(20) 내부에 복수로 마련될 수도 있으며, 도시하지 않았지만 기재(S)의 종류나 공정 여건에 따라 자기장발생부재(30)의 회전각을 조절하여 자기장의 방향을 조절할 수도 있다. A plurality of the magnetic
물론, 자기장발생부재(30)는 원형전극(20) 외부에 마련될 수도 있는데, 도 3과 같이, 진공공간(11) 내부 또는 도 4와 같이, 진공공간(11) 외부에 마련될 수도 있다. 이 경우에도 자기장발생부재(30)는 복수로 마련될 수 있고, 회전각을 조절하여 자기장의 방향을 조절할 수 있다. Of course, the magnetic
자기장발생부재(30)의 회전각 조절은 수동적 또는 전원공급에 의한 자동적 구성일 수 있는 것으로서, 자동적 구성의 경우 별도의 도시하지 않은 구동모터와 제어부를 이용하여 자기장발생부재(30)의 회동각을 조절할 수 있다. The rotation angle of the magnetic
이러한 자기장발생부재(30)의 회전각 조절은 자기장발생부재(30)가 원형전극(20) 내부에 마련될 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 원형전극(20)의 중심에 회전축(37)을 마련하고, 이 회전축(37)에 자기장발생부재(30)를 지지하는 회동지지부재(39)를 구비하는 형태로 구성하여 회전축(37)을 수동적 또는 자동적으로 회전시킴으로써 자기장발생부재(30)의 회전각을 조절할 수 있다. 자기장발생부재(30)가 원형전극(20)외부에 마련되는 도 3 및 도 4와 같은 형태에서도 자기장발생부재(30)의 회전각 조절은 회전축과 회동지지부재를 구비하여 구현할 수 있다. When the magnetic
여기서, 자기장발생부재(30)의 회전각 조절이 자동적으로 이루어지는 경우는 도시하지 않은 구동모터 등을 이용하여 회전축(37)을 회전시키는 형태일 수 있는데, 이 경우 구동모터는 클러치(미도시) 구성을 포함하여 자기장발생부재(30)의 회전각 조절 외에 원형전극(20)을 회전시키는 용도로도 함께 이용될 수 있다. Here, in the case where the rotation angle of the magnetic
한편, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치(1)는 도 6에 도시된 바와 같이, 자기장발생부재(30)가 원형전극(20)의 내주면에 대해 접근하는 위치와 이격되는 위치로 왕복 이동 가능하게 설치될 수도 있다. 6, the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 according to the present invention is configured such that the magnetic
이는 자기장발생부재(30)를 구성하는 마그네트(31)를 원형전극(20)의 반경 방향으로 왕복 이동시키는 거리조절수단(76)을 포함하는 구성에 의해 구현될 수 있는 것으로서, 거리조절수단(76)은 마그네트(31)의 왕복 이동을 지지하는 가이드부(77)와, 마그네트(31)를 가이드부(77)에 대해 이동 거리 조절 가능하게 이동시키는 거리조절부(78)로 마련될 수 있다. This can be realized by a constitution including a distance adjusting means 76 for reciprocating the
이때, 가이드부(77)는 원형전극(20) 내부 중앙 영역으로부터 원형전극(20)의 내주면 일 측을 향하는 고정가이드(77a)와, 마그네트(31)를 지지하면서 고정가이드(77a)에 대해 상대 이동하는 고정가이드(77b)로 구비될 수 있고, 이들 고정가이드(77a)와 고정가이드(77b) 사이에는 원활한 상대 이동을 위한 구름롤러나 베어링 등의 구름수단이 개재될 수 있다. At this time, the
또한, 거리조절부(78)는 고정가이드(77b)를 고정가이드(77a)에 대해 상대 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 것으로서, 고정가이드(77b)를 이동 거리 조절 가능하게 원형전극(20)의 내주면에 대해 접근하는 위치와 이격되는 위치로 밀거나 당기는 구동력전달수단으로서 솔레노이드 또는 실린더나, 원동 기어나 캠 및 피동 기어나 캠 등을 포함하면서 모터에 의해 원동 기어나 원통 캠을 구동시키는 모터 등을 포함하는 구성 등의 자동적 구성으로 마련될 수 있다. The
물론, 거리조절부(78)는 고정가이드(77a)와 고정가이드(77b) 간에 스토퍼 구조를 형성하고, 작업자가 원형전극(20)을 개방하여 수종으로 고정가이드(77b)의 이동 거리를 조절하는 수동적 구성일 수도 있다.
Of course, the
한편, 기재이송부(40)는 전술한 바와 같이, 기재(S)를 권출하는 권출롤(41)과, 원통전극들을 모두 감아 돌면서 지난 기재(S)를 권취하는 권취롤(43)과, 권출롤(41)에서 권출된 기재(S)가 적절한 장력으로 원형전극(20)들을 거쳐 권취롤(43)로 권취되도록 가이드하는 가이드롤(45) 및 장력조절수단(미도시) 등을 구비할 수 있다. On the other hand, as described above, the
이때, 기재(S)는 유연성 재료인 합성수지 필름이나 시트로서 PET, PEN, PES, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리이미드 등의 다양한 합성수지재로 마련되거나 종이로 마련될 수 있다. 또한, 기재(S)는 Metal Foil이나 Cu Foil, 스텐레이스 Foil 등의 전도성 재질일 수도 있다. At this time, the base material S may be a synthetic resin film or sheet, which is a flexible material, or may be formed of various synthetic resin materials such as PET, PEN, PES, polycarbonate, polyolefin, polyimide or paper. Further, the substrate S may be a conductive material such as metal foil, Cu foil, stainless steel foil, or the like.
또한 수행하고자 하는 공정이 식각 공정일 경우 기재(S)의 표면에는 식각 패턴 형성을 위한 마스크 등의 패턴형성시트 등이 포함된 형태로 이송될 수 있는데, 이 패턴형성시트는 이전 공정에서 기재(S) 표면에 부착되거나 공정 수행 과정에서 별도의 패턴형성시트 공급부를 적소에 마련하여 기재(S)와 함께 이송되도록 할 수 있다. When the process to be performed is an etching process, a pattern-forming sheet such as a mask for forming an etch pattern may be transferred to the surface of the substrate S, Or a separate pattern-forming sheet supplying part may be provided in place in the process of carrying out the process so as to be transferred together with the substrate S.
그리고 권출롤(41)과 권취롤(43) 및 가이드롤(45)은 진공공간(11)에 대응하는 수로 마련되는 원형전극(20)의 수와 크기 등에 따라 기재(S)가 원형전극(20)을 거쳐 안정적으로 권취롤(43)에 권취되는 범위에서 그 배치를 여건에 따라 다양한 형태로 변경할 수 있다.
The winding
한편, 진공조절부(50)는 각 진공공간(11)의 진공도를 동시에 동일한 진공도로 제어할 수도 있으며, 각 진공공간(11)의 진공도를 독립적으로 제어할 수도 있다. 전자의 경우 각 진공공간(11)에서 동일한 공정이 연속적으로 반복 수행되는 경우에 적용될 수 있고, 후자의 경우 각 진공공간(11)에서 상이한 공정이 연속적으로 수행되는 경우 적용될 수 있다. 이를 위해 진공조절부(50)는 도 2와 같이, 각각의 진공공간(11)에 대응하는 복수의 진공조절부(50)로 구비되거나, 도 1과 같이, 단일의 진공조절부(50)로 마련되어 진공공간(11)들의 진공도를 전술한 바와 같이 제어할 수 있다. Meanwhile, the
이러한 진공조절부(50)의 구성은 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 예컨대, 진공조절부(50)는 일반적인 플라즈마 화학기상 장치(1)와 마찬가지로 진공펌프 및 밸브 등의 구성을 다양한 형태로 연결한 구성으로 포함할 수 있다. 바람직하게는 진공공간(11) 내부의 진공도를 조절하는 과정에서 진공배기가 저진공에서 고진공 순으로 이루어질 수 있도록 저진공펌프(51) 및 고진공펌프(53)와 복수의 밸브(55) 및 압력조절밸브(57) 및 고진공 밸브(59) 등의 구성을 적절한 수와 형태로 포함할 수 있다.
The configuration of the
한편, 가스공급부(60)는 공정가스를 진공공간(11) 내부로 공급하기 위한 가스공급원(61)과, 가스공급원(61)으로부터 진공공간(11) 내부로 연장되는 가스공급유로(미도시)와, 가스공급유로(미도시)를 개폐하는 가스공급조절기(63)로서 가스유량제어기(65) 및 진공게이지(67)와 밸브(68) 등을 구비할 수 있다. The
여기서 가스공급유로(미도시)는 가스공급원(61)으로부터 진공공간(11) 내부의 복수 영역으로 연장될 수 있는데, 일 예로 가스공급유로는 플라즈마가 밀집되는 기재(S)의 표면 측에 인접한 영역이나 고품질 성막에 바람직한 영역으로 연장될 수 있다. 각 영역으로 연장된 가스공급유로에는 해당 가스를 분사하는 노즐(69)이 구비될 수 있다. Here, the gas supply passage (not shown) may extend from the
이러한 가스공급부(60) 역시, 각 진공공간(11)에 공급되는 공정 가스를 동일한 공정 가스로 동시에 공급되도록 제어할 수도 있으며, 각 진공공간(11)으로 공급되는 공정 가스가 상이한 공정 가스로 공급되도록 독립적으로 제어할 수도 있다. 전자의 경우 각 진공공간(11)에서 동일한 공정이 연속적으로 반복 수행되는 경우에 적용될 수 있고, 후자의 경우 각 진공공간(11)에서 상이한 공정이 연속적으로 수행되는 경우 적용될 수 있다. 이를 위해 가스공급부(60)는 도1과 같이, 단일의 가스공급부(60)로 마련되거나, 도 2와 같이, 각각의 진공공간(11)에 대응하는 복수의 가스공급부(60)로 구비되어 전술한 바와 같이 공정 가스 공급을 제어할 수 있다. The
여기서, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치(1)가 성막 공정을 수행하는 성막 장치일 경우, 성막 가스는 원료 가스로 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 성막의 종류에 따라 다양한 원료 가스를 적절히 선택할 수 있다. 그리고 반응 가스로는 산화물 형성용으로서 산소, 오존, 아산화질소 등을 이용할 수 있으며, 질화물 형성용으로는 질소, 암모니아 등을 성막의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, 보조 가스로는 Ar, He, H2 등이 선택적으로 사용될 수 있으며, 이 역시 성막의 종류에 따라 다양한 보조 가스가 선택적으로 사용될 수 있다. 이외 수행하고자 하는 성막 공정에 적합한 성막 가스는 한정되지 않는다. Here, in the case where the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 according to the present invention is a film forming apparatus for performing a film forming process, the film forming gas may be at least one selected from the group consisting of HMDSO, TEOS, SiH 4 , dimethylsilane, trimethylsilane, , HMDS, TMOS, etc., and may be C-containing methane, ethane, ethylene, acetylene, and the like. In addition, various raw material gases can be appropriately selected depending on the type of the film including titanium tetrachloride containing Ti and the like. As the reaction gas, oxygen, ozone, or nitrous oxide may be used for oxide formation, and nitrogen, ammonia, or the like may be appropriately selected for forming the nitride depending on the kind of the film. 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 kind of the deposition. The deposition gas suitable for the deposition process to be performed is not limited.
또는, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치(1)가 식각 공정을 수행하는 식각 장치일 경우, 공정 가스로서 식각 가스는 식각 대상인 기재(S) 및 기재(S) 상에 성막된 박막의 재질에 따라 변동될 수 있다. 예컨대, 식각 가스는 Cl2, BCl3 등 Cl 계열 가스 및 CF4, SF6, NF3 등 F 계열 가스를 이용할 수도 있으며, 그 외에 HF, hfacH, XeF2, Acetone, NH3, CH4 등의 다양한 식각 가스를 선택할 수 있다. 즉, 수행하고자 하는 식각 공정에 적합한 식각 가스는 한정되지 않는다. 식각 공정의 경우 기재(S)의 표면에 식각 패턴에 대응하는 마스크가 포함될 수 있다.Alternatively, in the case where the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 according to the present invention is an etching apparatus for performing an etching process, the etching gas as a process gas may be changed depending on a material of the substrate S to be etched and a thin film formed on the substrate S Lt; / RTI > For example, the etching gas may include Cl-based gases such as Cl2 and BCl3, and F-based gases such as CF4, SF6, and NF3. In addition, various etching gases such as HF, hfacH, XeF2, Acetone, NH3, and CH4 may be selected. That is, the etching gas suitable for the etching process to be performed is not limited. In the case of the etching process, a mask corresponding to the etching pattern may be included on the surface of the substrate S.
또는, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치(1)가 표면 처리 공정을 수행하는 표면처리장치일 경우, 공정 가스로서 기재(S)의 표면 특성을 변화시키기 위한 용도에서 다양한 공정 가스가 사용될 수 있다. 예컨대, Pre-treatment 용도의 가스는 Ar, H2, O2, N2, He, CF4, NF3 등의 가스를 이용할 수 있고, Ashing 용도의 가스는 Ar, O2, CF4 등의 가스를 이용할 수 있다. 이외 수행하고자 하는 표면 처리 공정에 적합한 공정 가스는 한정되지 않는다.
Alternatively, when the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 according to the present invention is a surface treatment apparatus for performing the surface treatment process, various process gases may be used in the application for changing the surface characteristics of the substrate S as the process gas. For example, the gases for the pre-treatment use can be gases such as Ar, H2, O2, N2, He, CF4, NF3 and the like, and gases such as Ar, O2 and CF4 can be used for the ashing gas. The process gas suitable for the surface treatment process to be performed is not limited.
한편, 전원공급부(70)는 전원공급부(70)는 플라즈마 발생을 위한 전원으로서 고주파 교류 전원을 원형전극(20) 등으로 공급할 수 있다. 여기서, 고주파 교류 전원은 고밀도 플라즈마를 형성하기 위해 HF(High Frequency : 3~30 MHz 주파수의 교류)전원이나, VHF(Very High Frequency : 30~300 MHz 주파수의 교류)전원을 사용할 수 있으며, 전원의 극성은 여건에 따라 원형전극(20)에 양극(+) 또는 음극(-)이 선택적으로 접속할 수 있다.
The
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치(1)를 식각 공정 수행에 적용한 예에 대해서 그 식각 과정을 간략하게 살펴본다. An example of applying the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 according to the present invention having such a configuration to the etching process will be briefly described.
진공챔버(10) 내부의 각 진공공간(11)에 위치하는 원형전극(20)을 감아 도는 형태로 기재(S)를 적재한 후, 진공조절부(50)에서 각 진공공간(11)을 플라즈마 식각에 적합한 진공도로 진공시킨다. 이때, 각 진공공간(11)의 진공도는 전술한 바와 같이 동일할 수 있으며 상이할 수 있다. 전자의 경우 기재(S)의 동일한 영역에 동일한 식각 패턴을 각 진공공간(11)에서 연속적으로 식각되도록 하여 식각 속도를 현격하게 향상 시키거나 정밀한 식각을 위한 방법 등으로 이용될 수 있으며, 후자의 경우 기재(S)의 상이한 영역에 상이한 식각 패턴을 각 진공공간(11)에서 각각 독립적으로 식각하기 위한 방법이나 기재(S)에 다층으로 성막된 박막층들을 순차적으로 식각하기 위한 방법 등으로 이용될 수 있다. The substrate S is loaded in the form of winding the
기재(S)가 적재된 후 가스공급부(60)에서 적절한 유량으로 해당 식각 가스를 각 진공공간(11) 내부로 투입하면서, 전술한 바와 같이 각 진공공간(11)의 진공도를 적절하게 유지시킨다. After the substrate S is loaded, the etching gas is supplied into the
이때도 역시 가스공급부(60)에서 각 진공공간(11)으로 공급되는 식각 가스는 전술한 식각 방법에 따라 동일한 식각 가스가 공급되거나 각 진공공간(11) 별로 상이한 식각 가스가 공급될 수 있다. At this time, the etching gas supplied from the
이때, 전원공급부(70)에서 각 원형전극(20)으로 전원이 공급되면, 원형전극(20)이 회전하게 되고, 자기장발생부재(30)에서 발생하는 자기장에 의해서 각 진공공간(11)에 위치하는 원형전극(20) 외측 표면의 플라즈마가 형성된다. At this time, when the power is supplied from the
한편, 기재(S)는 전술한 바와 같이 각 원형전극(20)을 감아 도는 형태로 각 진공공간(11)을 거쳐 이동하게 되는데, 기재(S)가 플라즈마가 형성된 영역을 지나는 과정에서 플라즈마에 의해 활성종 형태로 변환된 식각 가스가 기재(S) 방향으로 강하게 유도됨으로서, 기재(S)의 식각 공정이 이루어진다. On the other hand, the substrate S moves through the
이러한 과정에서 식각이 이루어진 기재(S)는 최종적으로 전술한 바와 같은 권취롤(43)에 회수되며, 기재(S)의 회수가 완료되면, 전원공급부(70)에서 전원을 차단하고, 가스공급부(60)에서 식각 가스 공급을 중지한다. 그런 다음, 진공조절부(50)에서 각 진공공간(11)의 진공을 파기한다. In this process, the etched substrate S is finally recovered to the winding
진공이 파기되면, 식각이 완료된 기재(S)를 외부로 인출시킴으로써, 본 발명에 따른 식각 공정이 마무리된다.
When the vacuum is broken, the etching process according to the present invention is completed by pulling out the etched substrate S to the outside.
이러한 과정은 수행하고자 하는 공정이 성막 공정 또는 표면처리공정일 경우에도 공정 가스의 종류 및 진공도 등의 조건을 달리하여 플라즈마에 의한 성막 또는 표면처리공정을 수행하는 것에 용이하게 적용될 수 있다. This process can be easily applied to plasma deposition or surface treatment processes in which conditions such as the type of process gas and the degree of vacuum are different, even when the process to be performed is a film formation process or a surface treatment process.
이와 같은 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치(1)는 진공공간(11)들이 각각 독립된 공간으로 형성되고, 각 진공공간(11)에 대응하도록 단일의 원형전극(20)과 자기장발생부재(30)를 배치하여 기재(S)를 연속적으로 이동시키면서 각 진공공간(11)에서 독립적이고 연속적인 공정을 수행할 수 있다. In the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 according to the present invention, the
또한, 각 진공공간(11)에서 동일한 해당 공정을 수행하거나 상이한 해당 공정을 연속적으로 수행할 수 있다. Further, the same process may be performed in each
더불어, 각 진공공간(11)에 단일의 원형전극(20)이 배치되는 형태로서 공정 안정성이 보장된다. 즉, 각 진공공간(11)의 원형전극(20)에서 발생한 플라즈마에 의해 분해된 공정 가스는 타 측 진공공간(11)에 영향을 주지않기 때문에 공정 안전성이 향상된다. In addition, a single
이러한 공정 안정성 향상에 의해 고속 공정 수행 및 품질 향상 효과를 제공한다.
This improvement in process stability provides a high-speed process and quality improvement.
한편, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치(1)는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 각 진공공간(11) 내에 마련된 복수의 가이드롤(45)중 어느 한 가이드롤(45)과 원형전극(20)에 대해 기재(S)가 감아 도는 형태를 조절하여 기재(S)의 일면에 해당 공정을 수행하거나 기재(S)의 양면에 해당 공정을 수행하는 일면 공정 또는 양면 공정을 선택할 수 있다. 7 to 9, the plasma chemical vapor deposition apparatus 1 according to the present invention includes a plurality of guide rolls 45 arranged in each
예컨대, 기재(S)가 도 7과 같은 형태로 선택된 가이드롤(45)과 원형전극(20)을 감아 도는 형태는 기재(S)의 일면에 해당 공정(성막이나 식각 또는 표면처리 공정 중 어느 하나)을 수행할 수 있다. 이때, 자기장발생부재(30)는 원형전극(20)을 감아도는 기재(S)측으로 자기장을 형성하여 플라즈마를 밀집시킨다. For example, the shape of the substrate S wrapped around the
또는, 기재(S)가 도 8 및 도 9와 같은 형태로 선택된 가이드롤(45)과 원형전극(20)을 감아 도는 형태는 기재(S)의 양면에 해당 공정(성막이나 식각 또는 표면처리 공정 중 어느 하나)을 수행할 수 있다. 이때, 인접하는 원형전극(20)들의 자기장발생부재(30)들은 상호 반대 방향으로 기재(S)를 향해 자기장을 형성하여 플라즈마를 밀집시킨다. Alternatively, the form in which the substrate S is wound around the
이러한 형태의 플라즈마 화학기상 장치(1)는 전술한 실시예들과 마찬가지로 공정 가스의 종류 및 진공도 등의 조건을 다양한 형태로 변경하여 기재(S)의 일면 또는 양면에 성막 또는 표면처리공정을 수행하는 것으로 용이하게 적용될 수 있다.
In this type of plasma chemical vapor deposition apparatus 1, the conditions such as the kind of the process gas and the degree of vacuum are changed into various forms in the same manner as the above-described embodiments, and the film formation or the surface treatment process is performed on one surface or both surfaces of the substrate S The present invention can be applied easily.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 복수의 공정을 독립적이면서 연속적으로 수행할 수 있으며, 고속 공정에서도 공정 안정성과 품질 향상을 확보할 수 있는 플라즈마 화학기상 장치가 제공된다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, a plasma chemical vapor deposition apparatus capable of performing a plurality of processes independently and continuously and securing process stability and quality improvement even in a high-speed process is provided.
10 : 진공챔버 11 : 진공공간
13 : 구획부재 20 : 원형전극
30 : 자기장발생부재 31 : 마그네트
37 : 회전축 39 : 회동지지부재
40 : 기재이송부 50 : 진공조절부
60 : 가스공급부 70 : 전원공급부10: Vacuum chamber 11: Vacuum space
13: partition member 20: circular electrode
30: magnetic field generating member 31: magnet
37: rotation shaft 39: rotation support member
40: substrate transferring part 50: vacuum regulating part
60: gas supply unit 70: power supply unit
Claims (14)
상호 구획되어 독립된 복수의 진공공간을 갖는 진공챔버;
상기 진공공간들의 진공도를 조절하는 진공조절부;
적어도 일부의 외주면이 상기 각 진공공간에 위치하는 형태로 상기 각 진공공간에 회전 가능하게 하나씩 설치되고, 상기 외주면에 기재가 감아 도는 원형전극;
상기 각 원형전극을 감아 도는 상기 기재 측으로 자기장을 형성하는 적어도 하나의 자기장 발생부재;
상기 진공공간들 내부로 공정 가스를 공급하는 가스공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. In a plasma chemical vapor deposition apparatus,
A vacuum chamber having a plurality of independent vacuum chambers;
A vacuum regulator for regulating the degree of vacuum of the vacuum spaces;
A circular electrode which is rotatably installed in each of the vacuum spaces in such a manner that at least a part of the outer circumferential surface thereof is located in each of the vacuum spaces, and the substrate is wound around the outer circumferential surface;
At least one magnetic field generating member for forming a magnetic field on the substrate side for winding each of the circular electrodes;
And a gas supply unit for supplying a process gas into the vacuum spaces.
상기 원형전극들의 인접 영역에 회전 가능하게 마련되며, 상기 기재에 대한 공정이 상기 기재의 일면에 대한 공정 또는 양면에 대한 공정일 때 선택적으로 상기 기재가 감아 돌거나 감아 돌지 않는 복수의 가이드롤을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. The method according to claim 1,
A plurality of guide rolls rotatably provided in an adjacent region of the circular electrodes and the substrate is not rolled or rolled when the process for the substrate is a process for one surface of the substrate or a process for both surfaces Wherein the plasma chemical vapor deposition apparatus comprises a plasma chemical vapor deposition apparatus.
상기 공정 가스는 식각 가스와 성막 가스와 표면 처리 가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the process gas is any one of an etching gas, a deposition gas, and a surface treatment gas.
상기 가스공급부는 상기 각 진공공간에 공급되는 공정 가스를 각각 독립적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. The method of claim 3,
Wherein the gas supply unit independently adjusts the process gases supplied to the respective vacuum spaces.
상기 각 가스공급부에서 상기 각 진공공간으로 공급되는 공정 가스는 상이한 물질의 공정 가스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein the process gas supplied to each of the vacuum spaces in each of the gas supply units is a process gas of a different material.
상기 진공조절부는 상기 각 진공공간의 진공도를 각각 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. 6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the vacuum controller adjusts the degree of vacuum of each of the vacuum spaces independently.
상기 원형전극들의 직경은 모두 동일하거나 적어도 어느 하나의 원형전극은 다른 원형전극과 상이한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. The method according to claim 6,
Wherein the diameters of the circular electrodes are all the same or at least one of the circular electrodes has a diameter different from that of the other circular electrodes.
상기 원형전극의 직경은 100mm 내지 2000mm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. 8. The method of claim 7,
Wherein the diameter of the circular electrode is 100 mm to 2000 mm.
상기 자기장 발생부재는 상기 각 원형전극 내부에 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. 8. The method of claim 7,
Wherein the magnetic field generating member is provided inside each of the circular electrodes.
상기 자기장 발생부재는 회전각 조절 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. 10. The method of claim 9,
Wherein the magnetic field generating member is installed to be capable of adjusting the rotation angle.
상기 자기장 발생부재는 상기 각 원형전극 내부에 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. 10. The method of claim 9,
Wherein the plurality of the magnetic field generating members are provided in each of the circular electrodes.
상기 자기장 발생부재는 상기 각 원형전극 외부에 마련되어 상기 기재 측으로 자기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. 8. The method of claim 7,
Wherein the magnetic field generating member is provided outside the respective circular electrodes to form a magnetic field on the substrate side.
상기 자기장 발생부재는 회전각 조절 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. 13. The method of claim 12,
Wherein the magnetic field generating member is installed to be capable of adjusting the rotation angle.
상기 자기장 발생부재는 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치. 13. The method of claim 12,
Wherein the plurality of magnetic field generating members are provided.
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