KR20170067246A - 인라인 증착장치용 리니어 소스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고밀도의 플라즈마를 라인 형태로 발생시켜 인라인 PECVD, ALD 등의 인라인 타입(In-Line type) 증착장치 내에서 대면적 기판에 대하여 증착 균일도를 우수하게 유지하면서 박막을 증착할 수 있는 인라인 증착 장치용 리니어 소스에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 인라인 증착장치용 리니어 소소는, 중앙에 배치되며, 프리커서를 하측으로 분사하는 접지부; 상기 접지부의 좌측에 상기 접지부 방향으로 기울어져서 설치되며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 공정 가스를 플라즈마화하여 하측으로 분사하는 제1 플라즈마 노즐부; 상기 접지부의 우측에 상기 접지부 방향으로 기울어져서 설치되며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 공정 가스를 플라즈마화하여 하측으로 분사하는 제2 플라즈마 노즐부;를 포함한다.
Description
본 발명은 리니어 소스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고밀도의 플라즈마를 라인 형태로 발생시켜 인라인 PECVD, ALD 등의 인라인 타입(In-Line type) 증착장치 내에서 소형 및 대면적 기판에 대하여 증착 균일도를 우수하게 유지하면서 박막을 증착할 수 있는 인라인 증착 장치용 리니어 소스에 관한 것이다.
플라즈마 증강 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)및 원자층 증착장치(Atomic Layer Deposition)은 기판 상에 기체 상태(증기)의 전구체(precursor)로부터 고체 상태 피막으로 박막을 증착시키는데 이용되는 공정이다. 화학 반응은 플라즈마를 지니는 증착 챔버 내에서 전구체와 반응하는 공정에 의하여 이루어진다. 이러한 기판 상에의 PECVD 증착은 전통적인 열 화학적 기상 증착(CVD)과 비교해서 비교적 낮은 온도 혹은 분위기에서 달성될 수 있는 장점이 있다.
그런데 종래의 PECVD 증착은 고진공 환경이 조성된 진공 챔버 내에서 이루어지며, 이러한 진공 챔버에 로딩되는 기판에 대하여 상측에서 샤워헤드를 통하여 공정기체를 공급하면서 이루어지는 구조를 가졌다.
따라서 대면적 기판 등의 연속 공정에 적합하지 못한 한계가 있었다. 특히, 전구체와 공정 가스를 연속적으로 수평 이동하는 기판에 대하여 균일하게 공급하면서 박막을 형성할 수 있는 리니어 소스(linear source)의 개발이 미진하여 생산성이 현저하게 낮은 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 고밀도의 플라즈마를 라인 형태로 발생시켜 인라인 PECVD, ALD 등의 인라인형(In-Line Type) 증착장치 내에서 대면적 기판에 대하여 증착 균일도를 우수하게 유지하면서 박막을 증착할 수 있는 인라인 증착 장치용 리니어 소스를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인라인 증착장치용 리니어 소소는, 중앙에 배치되며, 프리커서를 하측으로 분사하는 접지부; 상기 접지부의 좌측에 상기 접지부 방향으로 기울어져서 설치되며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 공정 가스를 플라즈마화하여 하측으로 분사하는 제1 플라즈마 노즐부; 상기 접지부의 우측에 상기 접지부 방향으로 기울어져서 설치되며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 공정 가스를 플라즈마화하여 하측으로 분사하는 제2 플라즈마 노즐부;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 제1 플라즈마 노즐부는, 제1 하우징; 상기 제1 하우징의 하부에 결합되어 설치되는 제1 절연체; 상기 제1 절연체의 하면에 결합되어 설치되는 제1 전극부; 상기 제1 전극부의 하면 양측 가장자리에 서로 마주보도록 이격되어 설치되는 한 쌍의 제1 측방 자석 설치부; 상기 제1 에너드 전극의 하면 중앙에 설치되며, 상기 제1 측방 자석 설치부에 의하여 형성되는 공간을 2분할 하는 제1 중앙 자석 설치부; 상기 제1 측방 자석 설치부에 설치되는 제1 측방 자석; 상기 제1 중앙 자석 설치부에 설치되는 제1 중앙 자석; 상기 제1 전극부 하면에 설치되며, 상기 제1 측방 자석 설치부와 상기 제1 중앙 자석 설치부에 의하여 형성되는 공간에 각각 공정 가스를 공급하는 제1 공정 가스 공급부;를 구비하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제1 플라즈마 노즐부에는, 상기 제1 전극부에 형성되며, 냉매가 순환하여 상기 제1 전극부을 냉각하는 제1 전극 냉각부; 상기 제1 측방 자석 설치부 하부에 설치되며, 냉매가 순환하여 상기 제1 측방 자석 설치부 및 제1 측방 자석을 냉각하는 제1 자석 냉각부;가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제1 측방 자석은, 상기 제1 측방 자석 설치부의 내면에 N극부와 S극부가 상하 방향으로 일정 간격 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제1 중앙 자석은, 상기 제1 중앙 자석 설치부에 N극부와 S극부가 인접하게 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제2 플라즈마 노즐부는, 제2 하우징; 상기 제2 하우징의 하부에 결합되어 설치되는 제2 절연체; 상기 제2 절연체의 하면에 결합되어 설치되는 제2 전극부; 상기 제2 전극부의 하면 양측 가장자리에 서로 마주보도록 이격되어 설치되는 한 쌍의 제2 측방 자석 설치부; 상기 제2 전극부의 하면 중앙에 설치되며, 상기 제2 측방 자석 설치부에 의하여 형성되는 공간을 2분할 하는 제2 중앙 자석 설치부; 상기 제2 측방 자석 설치부에 설치되는 제2 측방 자석; 상기 제2 중앙 자석 설치부에 설치되는 제2 중앙 자석; 상기 제2 전극부 하면에 설치되며, 상기 제2 측방 자석 설치부와 상기 제2 중앙 자석 설치부에 의하여 형성되는 공간에 각각 공정 가스를 공급하는 제2 공정 가스 공급부;를 구비하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 리니어 소스에서 상기 제1, 2 하우징 상부는 진공 챔버 설치공에 설치되는 설치플레이트에 결합되어 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 인라인 증착장치용 리니어 소스에는, 상기 제1, 2 플라즈마 노즐부 및 접지부 하측을 일정 간격 이격되도록 기판을 일측 방향으로 수평 이동시키는 기판 수평 이동부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 리니어 소스는 PECVD나 ALD 등의 인라인 증착장치의 범용으로 사용할 수 있으며, 좌우 대칭 구조를 가져서 기판이 양측 어느 방향에서 진입하여도 동일한 박막을 증착할 수 있는 장점이 있다. 특히, 본 발명의 리니어 소스는 고밀도의 플라즈마를 라인 형태로 발생시켜 인라인 PECVD 등의 인라인 타입(In-Line type) 증착장치 내에서 대면적 기판에 대하여 증착 균일도를 우수하게 유지하면서 박막을 증착할 수 있는 현저한 효과를 달성한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 증착장치용 리니어 소스의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 증착장치용 리니어 소스의 작용 상태를 도시하는 도면이다.
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 소스에 결합되는 배관라인들의 체결 상태를 도시하는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 플라즈마 노즐부의 내부 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 증착장치용 리니어 소스의 작용 상태를 도시하는 도면이다.
도 3 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리니어 소스에 결합되는 배관라인들의 체결 상태를 도시하는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 플라즈마 노즐부의 내부 구조를 도시하는 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 인라인 증착장치용 리니어 소스(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 접지부(110), 제1 플라즈마 노즐부(120) 및 제2 플라즈마 노즐부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 접지부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 중앙에 접지부(116)에 의하여 접지된 상태로 배치되며, 프리커서(precursor)를 하측으로 분사하는 구성요소이다. 따라서 상기 접지부(110)에는 도 1, 5에 도시된 바와 같이, 외부에 설치되는 프리커서 공급원(도면에 미도시)과 연결되는 전구체 공급라인(140)이 연결되며, 전구체를 지속적으로 공급받으면서 전구체 분사 노즐(118)을 통하여 하측으로 분사한다.
본 실시예에서 상기 전구체 분사 노즐(118)은 긴 라인 형태로 전구체를 하측으로 분사할 수 있는 구조를 가진다.
다음으로 상기 제1 플라즈마 노즐부(120)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 접지부(110)의 좌측에 상기 접지부(110) 방향으로 일정 각도 기울어져서 설치되며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 공정 가스를 플라즈마화하여 하측으로 분사하는 구성요소이다.
따라서 본 실시예에서 상기 제1 플라즈마 노즐부(120)는 구체적으로 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 제1 하우징(121), 제1 절연체(122), 제1 전극부(123), 제1 측방 자석 설치부(124), 제1 중앙자석 설치부(125), 제1 측방 자석(126), 제1 중앙 자석(127) 및 제1 공정가스 공급부(128)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
여기에서 상기 제1 하우징(121)은 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 하측에 상기 제1 절연체(122)가 설치될 수 있는 공간을 제공하며, 외부와 연결되는 전원선, 냉매라인 및 공정가스 공급 라인 등이 설치될 수 있는 공간도 제공한다. 또한 상기 제1 하우징(121)의 상측은 도 1에 도시된 바와 같이, 후술하는 설치 플레이트(150)에 결합되어 진공 챔버(도면에 미도시) 내측에 설치된다.
다음으로 상기 제1 절연체(122)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 하우징(121)의 하부에 결합되어 설치되며, 하측에 결합되는 제1 전극부(123)과 상측의 하우징(121)을 절연시키는 역할을 한다. 그리고 상기 제1 절연체(122)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매라인이 통과할 수 있도록 관통공이 형성될 수도 있다.
다음으로 상기 제1 전극부(123)은 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 절연체(122)의 하면에 결합되어 설치되며, 외부에서 공급되는 교류 전원이 연결되는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 제1 전극부(123) 상부에는 후술하는 제1 냉각부(171)가 설치될 수 있도록 냉각부 설치홈이 형성될 수 있으며, 하부에는 제1 중앙자석 설치부(125)가 결합될 수 있는 중앙자석 설치홈이 형성된다.
다음으로 상기 제1 측방자석 설치부(124)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극부(123)의 하면 양측 가장자리에 서로 마주보도록 이격되어 한 쌍으로 설치된다. 따라서 상기 한 쌍의 제1 측방 자석 설치부(124)에 의하여 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 일정한 내부 공간이 형성되며, 이 공간 내에서 플라즈마가 발생하게 된다.
다음으로 상기 제1 측방 자석(126)은 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 측방자석 설치부(124) 내면에 설치되며, 자기장을 발생시키는 구성요소이다. 구체적으로 상기 제1 측방 자석(126)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 측방 자석 설치부(124)의 내면에 N극부(126a)와 S극부(126b)가 상하 방향으로 일정 간격 이격되어 설치되는 구조를 가지는 것이 자기장을 상하 방향으로 길게 형성할 수 있어서 바람직하다.
다음으로 상기 제1 중앙자석 설치부(125)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 제2 전극부(123)의 하면 중앙에 설치되며, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 측방 자석 설치부(124)에 의하여 형성되는 공간을 2분할 하는 구성요소이다. 따라서 상기 제2 중앙 자석 설치부(125)에는 중앙 자석(127)이 설치될 뿐만아니라, 후술하는 제1 공정 가스 공급부(128)도 설치된다.
그리고 상기 제1 중앙 자석(127)은 상기 제1 중앙자석 설치부(125)에 설치되며 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 측방 자석(126)과 함께 자기장을 발생시키는 구성요소이다. 상기 제1 중앙 자석(127)은 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 중앙 자석 설치부(125)에 N극부(127a)와 S극부(127b)가 인접하게 설치되는 것이, 공정가스 공급 초기에 매우 강한 밀도의 자기장을 발생시킬 수 있어서 바람직하다.
다음으로 상기 제1 공정가스 공급부(128)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극부(123) 하면에 설치되며, 상기 제1 측방 자석 설치부(124)와 상기 제1 중앙 자석 설치부(125)에 의하여 형성되는 공간에 각각 공정 가스를 공급하는 구성요소이다. 이 제1 공정 가스 공급부(128)에 의하여 외부에서 공정가스가 플라즈마 발생 공간으로 유입되며, 유입된 공정 가스는 상기 제1 전극부(123)에 인가된 전원에 의하여 전기장과 상기 제1 측방자석(126)과 제1 중앙 자석(127)에 의하여 발생하는 자기장에 의하여 반응성이 강한 플라즈마화하여 기판(S) 방향으로 분사된다.
다음으로 본 실시예에 따른 상기 제1 플라즈마 노즐부(120)에는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 제1, 2 전극 냉각부(171, 172)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 제1 전극 냉각부(171)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극부(123)에 형성되며, 냉매가 순환하여 상기 제1 전극부(123)을 냉각하는 구성요소이다. 그리고 상기 제1 자석 냉각부(172)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 측방 자석 설치부(124) 하부에 설치되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 별도의 냉매 공급라인(174)에 의하여 냉매가 공급되며, 냉매가 순환하여 상기 제1 측방 자석 설치부(124) 및 제1 측방 자석(126)을 냉각하는 구성요소이다. 본 실시예에서 이렇게 제1 전극 냉각부(171)와 제1 자석 냉각부(172)로 나누어 냉각부(170)를 구성함으로써, 더 효과적으로 각 구성요소들을 냉각할 수 있는 장점이 있다.
다음으로 상기 제2 플라즈마 노즐부(130)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 접지부(110)의 우측에 상기 접지부(110) 방향으로 기울어져서 설치되며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 공정 가스를 플라즈마화하여 하측으로 분사하는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 제2 플라즈마 노즐부(130)는 실질적으로 구체적인 구성이 제1 플라즈마 노즐부(120)와 동일하므로 이에 대한 반복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 인라인 증착장치용 리니어 소스(100)에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1, 2 플라즈마 노즐부(120, 130)가 각각 중앙에 배치되는 상기 접지부(110) 방향으로 기울어진 상태로 설치된다. 따라서 상기 제1, 2 플라즈마 노즐부(120, 130)에서 분사되는 플라즈마는 도 1에 도시된 바와 같이, 하측의 일정한 영역(P)으로 집중되고, 이 영역(P)을 기판(S)이 지나가면서 효과적인 증착이 이루어지는 것이다.
또한 본 실시예에서는 상기 제1, 2플라즈마 노즐부(120, 130)가 좌우 대칭 형상으로 설치되므로, 기판(S)이 좌우에서 왕복하면서 공정을 다수번 반복할 수 있는 장점도 있다.
한편 본 실시예에 따른 리니어 소스(100)는 진공 챔버의 상측에 고정되어 설치되며, 그 하측으로는 증착 공정이 진행될 기판(S)이 수평이동하면서 공정이 이루어진다. 따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 리니어 소스(100)가 설치되는 증착 장치에는, 상기 제1, 2 플라즈마 노즐부(120, 130) 및 접지부(110) 하측에서 일정 간격 이격되도록 기판을(S) 일측 방향으로 수평 이동시키는 기판 수평 이동부(180)가 더 구비되는 것이 바람직하다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 증착장치용 리니어 소스
110 : 접지부 120 : 제1 플라즈마 노즐부
130 : 제2 플라즈마 노즐부 140 : 전구체 공급라인
150 : 설치 플레이트
110 : 접지부 120 : 제1 플라즈마 노즐부
130 : 제2 플라즈마 노즐부 140 : 전구체 공급라인
150 : 설치 플레이트
Claims (8)
- 중앙에 배치되며, 프리커서를 하측으로 분사하는 접지부;
상기 접지부의 좌측에 상기 접지부 방향으로 기울어져서 설치되며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 공정 가스를 플라즈마화하여 하측으로 분사하는 제1 플라즈마 노즐부;
상기 접지부의 우측에 상기 접지부 방향으로 기울어져서 설치되며, 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 공정 가스를 플라즈마화하여 하측으로 분사하는 제2 플라즈마 노즐부;를 포함하는 인라인 증착장치용 리니어 소스. - 제1항에 있어서, 제1 플라즈마 노즐부는,
제1 하우징;
상기 제1 하우징의 하부에 결합되어 설치되는 제1 절연체;
상기 제1 절연체의 하면에 결합되어 설치되는 제1 전극부;
상기 제1 전극부의 하면 양측 가장자리에 서로 마주보도록 이격되어 설치되는 한 쌍의 제1 측방 자석 설치부;
상기 제1 에너드 전극의 하면 중앙에 설치되며, 상기 제1 측방 자석 설치부에 의하여 형성되는 공간을 2분할 하는 제1 중앙 자석 설치부;
상기 제1 측방 자석 설치부에 설치되는 제1 측방 자석;
상기 제1 중앙 자석 설치부에 설치되는 제1 중앙 자석;
상기 제1 전극부 하면에 설치되며, 상기 제1 측방 자석 설치부와 상기 제1 중앙 자석 설치부에 의하여 형성되는 공간에 각각 공정 가스를 공급하는 제1 공정 가스 공급부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 인라인 증착장치용 리니어 소스. - 제2항에 있어서,
상기 제1 전극부에 형성되며, 냉매가 순환하여 상기 제1 전극부을 냉각하는 제1 전극 냉각부;
상기 제1 측방 자석 설치부 하부에 설치되며, 냉매가 순환하여 상기 제1 측방 자석 설치부 및 제1 측방 자석을 냉각하는 제1 자석 냉각부;가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 인라인 증착장치용 리니어 소스. - 제2항에 있어서, 상기 제1 측방 자석은,
상기 제1 측방 자석 설치부의 내면에 N극부와 S극부가 상하 방향으로 일정 간격 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 인라인 증착장치용 리니어 소스. - 제2항에 있어서, 상기 제1 중앙 자석은,
상기 제1 중앙 자석 설치부에 N극부와 S극부가 인접하게 설치되는 것을 특징으로 하는 인라인 증착장치용 리니어 소스. - 제2항에 있어서, 제2 플라즈마 노즐부는,
제2 하우징;
상기 제2 하우징의 하부에 결합되어 설치되는 제2 절연체;
상기 제2 절연체의 하면에 결합되어 설치되는 제2 전극부;
상기 제2 전극부의 하면 양측 가장자리에 서로 마주보도록 이격되어 설치되는 한 쌍의 제2 측방 자석 설치부;
상기 제2 전극부의 하면 중앙에 설치되며, 상기 제2 측방 자석 설치부에 의하여 형성되는 공간을 2분할 하는 제2 중앙 자석 설치부;
상기 제2 측방 자석 설치부에 설치되는 제2 측방 자석;
상기 제2 중앙 자석 설치부에 설치되는 제2 중앙 자석;
상기 제2 전극부 하면에 설치되며, 상기 제2 측방 자석 설치부와 상기 제2 중앙 자석 설치부에 의하여 형성되는 공간에 각각 공정 가스를 공급하는 제2 공정 가스 공급부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 인라인 증착장치용 리니어 소스. - 제7항에 있어서,
상기 제1, 2 하우징 상부는 진공 챔버 설치공에 설치되는 설치플레이트에 결합되어 설치되는 것을 특징으로 하는 인라인 증착 장치용 리니어 소스. - 제1항에 있어서,
상기 제1, 2 플라즈마 노즐부 및 접지부 하측을 일정 간격 이격되도록 기판을 일측 방향으로 수평 이동시키는 기판 수평 이동부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 인라인 증착 장치용 리니어 소스.
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| KR1020150173687A KR20170067246A (ko) | 2015-12-08 | 2015-12-08 | 인라인 증착장치용 리니어 소스 |
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Family Applications (1)
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