KR20190011468A - Plasma cvd apparatus - Google Patents

Plasma cvd apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR20190011468A
KR20190011468A KR1020170094041A KR20170094041A KR20190011468A KR 20190011468 A KR20190011468 A KR 20190011468A KR 1020170094041 A KR1020170094041 A KR 1020170094041A KR 20170094041 A KR20170094041 A KR 20170094041A KR 20190011468 A KR20190011468 A KR 20190011468A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnetic field
electrode
plasma
shunt
pair
Prior art date
Application number
KR1020170094041A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102085335B1 (en
Inventor
이인환
이건환
Original Assignee
(주)지비라이트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)지비라이트 filed Critical (주)지비라이트
Priority to KR1020170094041A priority Critical patent/KR102085335B1/en
Publication of KR20190011468A publication Critical patent/KR20190011468A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102085335B1 publication Critical patent/KR102085335B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266Magnetic control means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus

Abstract

The present invention relates to a plasma chemical vapor deposition (CVD) apparatus and, more specifically, to a plasma CVD apparatus which modifies a structure of an electrode and a magnetic field generator to increase the density of plasma and effectively place a plasma generation zone. According to the present invention, the plasma CVD apparatus to deposit a film on a surface of an object to be coated in a vacuum chamber comprises: an electrode unit having a pair of electrodes facing each other and spaced apart from each other; a pair of magnetic field generation units surrounding the electrode and disposed by opening a central part of a chamber; a gas supply unit to supply reaction gas between the pair of electrodes; and a precursor supply unit to supply a precursor between the pair of electrodes. A magnetic field is formed between the pair of magnetic field generation units and is also formed in each magnetic field generation unit.

Description

플라즈마 화학 기상 증착 장치 {PLASMA CVD APPARATUS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a PLASMA CVD APPARATUS,

본 발명은 플라즈마 화학 기상 증착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마의 밀도를 높이고 플라즈마 생성 존을 효과적으로 위치시키기 위하여 전극과 자기장 발생 장치의 구조를 변경시킨 플라즈마 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma chemical vapor deposition apparatus, and more particularly, to a plasma chemical vapor deposition apparatus in which structures of electrodes and a magnetic field generating apparatus are changed in order to increase plasma density and effectively position a plasma generation zone.

일반적으로 화학 기상 증착법은 원하는 물질을 포함하고 있는 기체 상태의 원료가스가 반응기 안으로 주입되면 열이나 플라즈마 등으로부터 에너지를 받게 되어 분해되는데, 이때 원하는 물질이 기판 위에 도달하여 막을 형성하는 기술을 말한다. Generally, chemical vapor deposition (CVD) is a technique for forming a film by depositing a desired material on a substrate, when a gaseous raw material gas containing a desired substance is injected into the reactor and is decomposed by receiving energy from heat or plasma.

즉, 반응기에 주입된 기체들이 가열된 기판 위에서 화학반응을 통해 박막을 형성하는 공정을 말하는 것으로서, 주로 반도체 등의 집적회로 제조공정에서 사용된다. That is, the gas injected into the reactor forms a thin film through a chemical reaction on a heated substrate, and is mainly used in an integrated circuit manufacturing process such as a semiconductor.

이 중, 플라즈마 화학 기상 증착 방법은 진공을 이루는 챔버 내부에 주입된 기체 상태의 원료가스에 전원장치를 이용해 강한 전압으로 초고주파를 인가함으로써 플라즈마 상태로 만들고, 다시 자기장 발생 장치를 이용해 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 핵으로 분리해 이온 상태를 유지한 후에 그 일부가 물리적 또는 화학적 반응을 하여 기판 위에 박막을 형성하는 방법을 말한다. In the plasma chemical vapor deposition method, a plasma is formed by applying a very high voltage to a gaseous raw material gas injected into a vacuum chamber using a power supply device, and then, by using a magnetic field generator, A method of forming a thin film on a substrate by partially or physically or chemically reacting a part thereof after maintaining the ion state by separating into a positively charged nucleus.

이러한 플라즈마 화학 기상 증착 방법은 고온의 열에너지가 필요한 일반적인 화학 기상 증착 방법과는 달리 플라즈마를 이용하여 화학 반응을 촉진하기 때문에 상대적으로 낮은 온도에서 박막 제조 공정을 수행할 수 있어 열에 의한 기판의 손상 및 기타 문제 등을 해결할 수 있다. 때문에 현재는 반도체 소자를 비롯하여 유기발광소자, 액정표시소자 등의 절연막, 금속막, 유기막 등의 박막 형성 공정에 널리 이용되고 있다. Since the plasma chemical vapor deposition method promotes a chemical reaction by using plasma, unlike a general chemical vapor deposition method which requires high temperature thermal energy, it is possible to perform a thin film manufacturing process at a relatively low temperature, Problems and the like can be solved. Therefore, it is currently widely used in thin film formation processes of semiconductor devices, insulating films such as organic light emitting devices, liquid crystal display devices, metal films, organic films and the like.

한편, 플라즈마 화학 기상 증착 방법을 통해 박막의 증착 효율을 높이기 위해서는 장치의 진공 챔버 내에서 전구체의 이온화율을 높여 생성되는 플라즈마의 밀도를 높여야 하고, 다음으로 플라즈마 상태의 반응가스들과의 결합율, 즉, 물질의 반응성을 높여야 하며, 전구체로 인한 전극의 오염을 막아 플라즈마 발생이 원활히 일어날 수 있도록 해 주어야 한다. In order to increase the deposition efficiency of the thin film through the plasma chemical vapor deposition method, it is necessary to increase the ionization rate of the precursor in the vacuum chamber of the apparatus to increase the density of the generated plasma. Next, That is, it is necessary to increase the reactivity of the material and to prevent contamination of the electrode due to the precursor, so that plasma generation can be smoothly performed.

그런데, 기존의 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서는 전극의 후면에 자기장 발생장치가 위치하여 플라즈마 존이 전극의 표면에 생성되게 되고 이로써 플라즈마 발생 위치와 전구체 실제 반응 위치가 다르게 된다. 때문에 정작 증착이 일어나는 부위에서는 플라즈마 밀도가 떨어지게 되므로 이온 일부만이 반응에 참여하게 되어 증착 효율이 떨어지는 문제점이 있다. However, in the conventional plasma chemical vapor deposition apparatus, a magnetic field generating device is positioned on the rear surface of the electrode, and a plasma zone is generated on the surface of the electrode, so that the position where the plasma is generated differs from the actual reaction position of the precursor. As a result, the plasma density is lowered at the sites where the deposition occurs, so that only a part of the ions participates in the reaction and the deposition efficiency is lowered.

관련 선행기술로는 한국공개특허 10-2011-0118622호(공개일: 2011. 10. 31)가 있다.Related prior art is Korean Patent Publication No. 10-2011-0118622 (published on October 31, 2011).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 전극에 의해 발생하는 플라즈마 상태의 이온을 자기장 발생장치를 이용해 집중시킴과 동시에 플라즈마 존의 형태 및 위치를 제어하여 실제 증착이 일어나는 위치에 플라즈마의 밀도를 높일 수 있게 하고 전구체의 유입으로 인한 전극의 오염을 막아 증착 효율을 높일 수 있는 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method in which plasma ions generated by electrodes are concentrated using a magnetic field generator, And a plasma chemical vapor deposition apparatus capable of increasing the deposition efficiency by preventing the contamination of the electrode due to the inflow of the precursor.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 진공 챔버 내에서 피코팅물의 표면에 막을 증착하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치는, 한 쌍의 전극이 서로 마주보며 이격되게 배치되는 전극부와, 상기 전극을 감싸되 상기 챔버의 중앙부 쪽으로는 개방되도록 하는 한 쌍의 자기장 발생부와, 상기 한 쌍의 전극 사이에 반응가스를 공급하는 가스 공급부 및 상기 한 쌍의 전극 사이에 전구체를 공급하는 전구체 공급부를 포함하되, 상기 한 쌍의 자기장 발생부 사이에 자기장이 형성됨과 동시에 자기장 발생부로 감싸인 내부 공간에도 자기장이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma chemical vapor deposition apparatus for depositing a film on a surface of a coating material in a vacuum chamber of the present invention. The plasma chemical vapor deposition apparatus includes an electrode unit having a pair of electrodes spaced apart from each other, And a precursor supply unit for supplying a precursor between the pair of electrodes, wherein the precursor supply unit includes a pair of magnetic field generating units that open to the center of the chamber, a gas supply unit that supplies a reaction gas between the pair of electrodes, A magnetic field is formed between the magnetic field generating portions of the pair and a magnetic field is formed in the inner space surrounded by the magnetic field generating portion.

구체적으로, 상기 전극은, 타원형으로 이루어지고 내부에는 냉각 수로를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the electrode may be formed in an elliptical shape and include a cooling water channel therein.

구체적으로, 상기 자기장 발생부는, 자기 션트로 이루어지고 내부에는 복수개의 자석이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the magnetic field generating unit may be formed of an magnetic shunt, and a plurality of magnets may be disposed inside the magnetic field generating unit.

구체적으로, 상기 복수개의 자석은, 인접한 자석끼리 서로 다른 극성으로 이어지도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the plurality of magnets may be arranged so that adjacent magnets are connected to each other at different polarities.

구체적으로, 상기 자기 션트는, 종단부가 평면이고 상기 종단부의 모서리는 양방향으로 뾰족하게 연장되는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the magnetic shunt may be characterized in that the terminal end is flat and the edge of the terminal end is pointed in both directions.

구체적으로, 상기 자기장 발생부는, 상기 자기 션트의 종단부와 중심부가 서로 다른 극성으로 대향하도록 상기 자기 션트 내부에 자석이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the magnetic field generator may be characterized in that the magnets are disposed inside the magnetic shunt such that the end portions and the central portions of the magnetic shunt face each other with different polarities.

구체적으로, 상기 자기 션트의 종단부와 중심부 사이는 전자의 회전운동을 높이는 자기장이 형성되도록 일정간격 서로 이격되는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the end portion and the central portion of the magnetic shunt may be spaced apart from each other by a predetermined distance so as to form a magnetic field for increasing the rotational motion of the electrons.

구체적으로, 상기 자기 션트의 종단부와 중심부 사이에 형성되는 자기장은 상기 전극의 내측 면과 일정각도를 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the magnetic field formed between the end portion and the center portion of the magnetic shunt maintains an angle with the inner surface of the electrode.

구체적으로, 상기 자기장 발생부는, 서로 마주 보는 자기 션트 종단부가 서로 다른 극성으로 대향하도록 상기 자기 션트 내부에 자석이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the magnetic field generator may be characterized in that the magnets are arranged inside the magnetic shunt such that mutually facing shunt ends of the magnetic shunt face each other with different polarities.

구체적으로, 상기 자기장 발생부는, 서로 마주 보는 자기 션트 종단부 사이에 전자의 회전운동을 높이는 자기장이 형성되도록 서로 마주 보는 자기 션트 종단부 사이가 일정간격 서로 이격되는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the magnetic field generator may be characterized in that magnetic shunt end portions facing each other are spaced apart from each other such that a magnetic field for increasing the rotational motion of electrons is formed between mutually facing magnetic shunt end portions.

구체적으로, 상기 자기장 발생부의 중심부에 배치되고 일정 높이의 판자 형태로 형성된 오염물 유입 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the apparatus may further include a contaminant inflow preventing portion disposed at a central portion of the magnetic field generating portion and formed in the form of a plate having a predetermined height.

구체적으로, 상기 오염물 유입 방지부는, 양이온에 의해 상기 전극이 스퍼터링 되는 것을 방지할 수 있도록 상기 전극으로부터 일정간격 이격되되 그 간격은 15mm 내지 40mm인 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the contaminant inflow preventing portion may be spaced apart from the electrodes by a predetermined distance so that the electrodes can be prevented from being sputtered by positive ions, and the distance therebetween is 15 mm to 40 mm.

구체적으로, 상기 한 쌍의 전극은, 방사형 형태로 증착 작업을 수행하기 위해서 상부가 양쪽으로 벌어진 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the pair of electrodes may be characterized in that the upper portion is widened on both sides to perform a deposition operation in a radial form.

구체적으로, 상기 전구체 공급부는, 한 쌍의 자기장 발생부 사이에 위치하되 상기 챔버의 하측에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the precursor supply unit may be located between the pair of magnetic field generating units, and may be positioned below the chamber.

구체적으로, 상기 가스 공급부는, 상기 챔버의 양측면에 다수개가 위치하되 상기 챔버의 중간 높이에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the gas supply unit may include a plurality of gas supply units disposed on both sides of the chamber, and may be located at a middle height of the chamber.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 자기장 발생장치를 이용하여 플라즈마 존을 전극의 면과 일정각도를 유지하게 하고 실제 증착 반응이 일어나는 위치에 플라즈마 이온들을 집중시킴으로써 플라즈마 밀도가 상승하여 증착 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, a plasma zone is maintained at a certain angle with the surface of an electrode using a magnetic field generator, and plasma ions are concentrated at a position where an actual deposition reaction occurs, thereby increasing plasma density and increasing deposition efficiency It is effective.

또한, 전극과 일정거리 이격된 위치에 오염물 유입장지 장치를 설치하여 전구체가 전극 쪽으로 끌려가지 않도록 함으로써 전극의 오염을 막아 증착 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.Further, the contaminant inflow / retention device is installed at a position spaced apart from the electrode by a certain distance, so that the precursor is prevented from being attracted to the electrode, thereby preventing contamination of the electrode and preventing the deposition efficiency from being lowered.

따라서, 본 발명은 종래의 장치보다 증착 효율이 더 높기 때문에 사용되는 전구체 및 반응가스의 양을 절약할 수 있어 보다 효율적인 장치의 운용이 가능한 효과가 있다. Accordingly, since the deposition efficiency of the present invention is higher than that of the conventional device, the amount of the precursor and the reactive gas used can be reduced, and the apparatus can be operated more efficiently.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 발생되는 자기장을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 플라즈마 화학 기장 증착 장치에서 형성되는 플라즈마 존을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 반응가스와 전구체의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 플라즈마 화학 기상 증착 장치에서 양이온과 전자의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 플라즈마 화학 기상 증착 장치의 또 다른 일실시예에서 반응가스와 전구체의 흐름를 나타낸 개념도이다.
1 is a conceptual diagram of a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a magnetic field generated in the plasma CVD apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a view showing a plasma zone formed in the plasma chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a view showing a flow of a reaction gas and a precursor in the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 1. FIG.
5 is a view showing flows of positive ions and electrons in the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus shown in FIG.
FIG. 6 is a conceptual view illustrating a flow of a reaction gas and a precursor in another embodiment of the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 1; FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols whenever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 화학 기상 장치의 개념도로서, 플라즈마 화학 기상 장치(100)는, 한 쌍의 전극(111, 113)이 서로 마주보며 이격되게 배치되는 전극부(110)와, 전극(111, 113)을 감싸되 챔버(10)의 중심 방향은 개방되어 배치되는 한 쌍의 자기장 발생부(120)와, 한 쌍의 전극(111, 113) 사이에 반응가스를 공급하는 가스 공급부(130) 및 한 쌍의 전극(111, 113) 사이에 전구체를 공급하는 전구체 공급부(140)를 포함한다. 1 is a conceptual diagram of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. The plasma chemical vapor deposition apparatus 100 includes an electrode unit 110, A pair of magnetic field generating units 120 surrounded by the electrodes 111 and 113 and disposed in a center direction of the chamber 10 and a pair of electrodes 111 and 113, And a precursor supply unit 140 for supplying a precursor between the gas supply unit 130 and the pair of electrodes 111 and 113.

전극부(110)는, 타원형을 이루고 있어 폐루프를 형성하는 제1 전극(111)과 제2 전극(113)을 포함하며, 챔버(10) 내부의 양쪽 측면에 설치되어 서로 마주 보며 배치되고, 내부에는 발열을 막기 위한 냉각수로(117)를 포함한다.The electrode unit 110 has an elliptical shape and includes a first electrode 111 and a second electrode 113 forming a closed loop. The electrode unit 110 is disposed on both sides of the inside of the chamber 10, facing each other, And includes a cooling water passage 117 for preventing the generation of heat.

또한, 아래에서 설명할 자기장 발생유닛(120)과 전극부(110) 사이에는 전극부(110)의 전극을 보호하기 위한 절연체(115)가 장착된다. An insulator 115 for protecting the electrode of the electrode unit 110 is mounted between the magnetic field generating unit 120 and the electrode unit 110 to be described below.

전극부(110)의 단면이 도 1에 도시되어 있는데, 제1 전극(111)은 챔버(10) 내부에서 좌측 상하에 도시되어 있고, 제2 전극(113)은 챔버(10) 내부에서 우측 상하에 도시되어 있다.1, the first electrode 111 is shown on the upper left side in the chamber 10 and the second electrode 113 is shown on the upper right and lower sides in the chamber 10 Respectively.

전극부(110)는 전원부(160)로부터 교류, 직류, 초고주파, 전자빔 등과 같은 다양한 전원을 인가 받아 챔버(10) 내부의 기체를 플라즈마 상태로 만드는 역할을 한다. The electrode unit 110 receives various power sources such as alternating current, direct current, microwave, and electron beam from the power source unit 160 to convert the gas inside the chamber 10 into a plasma state.

그 일례로 챔버(10) 내부를 약 10-3 토르(torr) 정도로 고진공 배기를 하고 공정가스를 인입한다. 그리고 전극부(110)의 전극에 교류 전원을 인가하면 제1 전극(111)과 제2 전극(113) 사이에는 양극과 음극이 교번하여 반응가스는 양이온과 1차 전자로 분리되어 플라즈마 상태가 된다. 여기서 플라즈마 상태로 된 반응가스는, 제1, 2 전극(111, 113)에 인가된 교류 전원에 의하여 양극과 음극이 제1, 2 전극(111, 113)에서 교번함에 따라 양이온과 전자는 두 전극 사이를 왕복 이동하게 된다(도 5 참조).For example, the inside of the chamber 10 is evacuated to a high vacuum of about 10 -3 torr, and the process gas is introduced. When AC power is applied to the electrodes of the electrode unit 110, the positive and negative electrodes alternate between the first electrode 111 and the second electrode 113, and the reactive gas is separated into positive ions and primary electrons to be in a plasma state . Here, the reaction gas in a plasma state is generated by alternating the positive and negative electrodes in the first and second electrodes 111 and 113 by the alternating current power applied to the first and second electrodes 111 and 113, (See Fig. 5).

자기장 발생부(120)는, 전극부(110)를 감싸되 챔버(10)의 중심 방향은 개방되어 배치되며, 자석(121)과 자기 션트(123)를 포함한다.The magnetic field generating unit 120 includes the magnet 121 and the magnetic shunt 123 which are surrounded by the electrode unit 110 and are opened in the center of the chamber 10.

도 1을 참조하면, 자기장 발생부(120)는 타원형을 이루는 제1 전극(111)의 좌측면 전체와 제1 전극(111)의 상부와 하부를 완전히 감싸고, 제1 전극(111)의 우측면은 제1 전극(111)과 맞닿는 부위만을 감싸도록 하여 우측면의 중심 부분은 개방되도록 한다. 제2 전극(113)에서도 마친가지로 방향만을 달리하여 동일한 방식으로 자기장 발생부(120)는 제2 전극(113)을 감싸게 된다.1, the magnetic field generator 120 completely surrounds the entire left surface of the first electrode 111 forming the ellipse and the upper and lower portions of the first electrode 111, and the right surface of the first electrode 111 The center portion of the right side surface is opened so that only the portion contacting the first electrode 111 is covered. The magnetic field generating unit 120 surrounds the second electrode 113 in the same manner as in the second electrode 113 but in different directions.

자기장 발생부(120)의 외형은 자기 션트(123)로 이루어지고 자기 션트(123)의 내부에는 다수개의 자석(121)이 함몰되어 배치된다. The external shape of the magnetic field generating unit 120 is composed of the magnetic shunt 123 and a plurality of magnets 121 are embedded in the magnetic shunt 123.

자기 션트(123)는 자기 분로자를 말하는 것으로 주요 자로의 분기로 또는 분기를 위해 만든 자성체를 이른다. 이러한 자기 션트(123)의 자성체는 적당한 양의 자속을 측로 시키는 역할을 한다.The magnetic shunt 123 refers to a magnetic shunt and refers to a magnetic body made for branching or branching to the main magnet. The magnetic body of the magnetic shunt 123 serves to sidestep a suitable amount of magnetic flux.

즉, 자기 션트(123)의 어느 일부분에 형성되는 자극은 각각 가장 인접한 자석(121)에서 자속이 전달되어 그 자석(121)과 동일한 극성을 가지게 된다.In other words, the magnetic poles formed on any part of the magnetic shunt 123 have the same polarity as that of the magnet 121, because the magnetic flux is transmitted from the nearest magnet 121.

일례로서, 도 1에 도시되어 있는 것처럼, 제1 전극(111)을 감싸는 자기 션트(123)의 상부와 하부, 그리고 제1 전극(111)의 우측면 상하에 각각에는 자석(121)이 다수개가 배치되어 있는데, 자기 션트(123)의 우측으로부터 자기 션트(123) 상부로 이어지는 부위에는 인접한 자극끼리 서로 다른 극성으로 이어진, 즉 S-N, S-N 과 같이 배치된 자석(121)이 내부에 배치되어 있다. 자기 션트(123)의 하부 또한 마찬가지 형태로 내부에 자석(121)배치되어 있다. 이와 같이 자석(121)이 배치됨으로써 자기 션트(123)의 좌측면의 중심부(124)에는 오염물 유입 방지부(150)의 양쪽으로 N극이 형성되게 된다. As shown in FIG. 1, a plurality of magnets 121 are disposed on the upper and lower portions of the magnetic shunt 123 surrounding the first electrode 111 and on the upper and lower surfaces of the right side of the first electrode 111, respectively. . The magnet 121 disposed adjacent to the adjacent shunt 123 from the right side of the shunt 123 to the upper side of the magnetic shunt 123 has mutually different polarities, that is, SN and SN. The magnets 121 are arranged in the lower part of the magnetic shunt 123 in a similar manner. The N pole is formed on both sides of the contaminant inflow preventing portion 150 in the center portion 124 of the left side surface of the magnetic shunt 123 by arranging the magnets 121 in this way.

또한, 제2 전극(113)을 감싸는 자기 션트(123)의 상부와 하부 및 제2 전극(113)의 좌측면 상하에 각각에 자석(121)이 다수개가 배치되어 있는데, 자기 션트(123)의 좌측면으로부터 자기 션트(123)의 상부로 이어지는 부위에는 인접한 자극끼리 서로 다른 극성으로 이어진, 즉 N-S, N-S 와 같이 자석(121)이 배치되어 있다. 자기 션트(123)의 하부 또한 마찬가지로 형태로 내부에 자석(121)이 배치되어 있다. 이와 같이 자석(121)이 배치됨으로써 자기 션트(123)의 우측면의 중심부(124)에는 S극이 형성된다.A plurality of magnets 121 are disposed on the upper and lower portions of the magnetic shunt 123 surrounding the second electrode 113 and on the upper and lower surfaces of the left and right sides of the second electrode 113, The magnet 121 is disposed at a portion extending from the left side surface to the upper portion of the magnetic shunt 123, such that NS and NS are adjacent to each other and have mutually different polarities. The magnets 121 are disposed in the lower portion of the magnetic shunt 123 in the same manner. By disposing the magnets 121 as described above, an S pole is formed at the center portion 124 of the right side surface of the magnetic shunt 123.

또한, 자기 션트(123)의 종단부(125), 즉, 제1 전극(111)의 우측면 상하와 제2 전극(113)의 좌측면 상하에 위치한 자기 션트(123)의 끝부분은 평평하게 형성되고 끝부분의 모서리는 양측으로 뾰족하게 연장된다.The end portions 125 of the magnetic shunt 123, that is, the upper and lower portions of the right side surface of the first electrode 111 and the end portions of the magnetic shunt 123 positioned above and below the left side surface of the second electrode 113, And the edges of the ends are pointed to both sides.

위와 같이 제1 전극(111)과 제2 전극(112)을 감싸는 자기 션트(123)에 자석(121)을 배치함으로써 한 쌍의 자기장 발생부(120)의 종단부(125)의 모서리끼리는 서로 다른 극성으로 대향되게 되고 그 사이에는 자기장이 형성 되는 것을 알 수 있다(도 2 참조). Since the magnets 121 are disposed in the magnetic shunt 123 surrounding the first and second electrodes 111 and 112 as described above, the edges of the ends 125 of the pair of magnetic field generating portions 120 are different from each other Polarity, and a magnetic field is formed therebetween (see FIG. 2).

이때 한 쌍의 자기장 발생부(120) 사이에 형성되는 자기장은 전체적으로 보아 도넛 형태가 되며 그 단면을 보면 자기장은 상하로 나누어져 보이게 된다. At this time, the magnetic field formed between the pair of magnetic field generators 120 is in the form of a donut as a whole, and the magnetic field is divided into upper and lower portions as viewed from the cross section.

또한, 각각의 자기장 발생부(120)의 중심부(124)와 종단부(125)의 또 다른 모서리 사이에도 서로 다른 극성끼리 대향되는데, 그 일례로서 내부에 배치된 자석(121)과 그 자석(121)으로부터 자속을 분기시키는 자기 션트(123)에 의해 제1 전극(111)을 감싸는 자기 션트(123)의 종단부(125) 상하는 S극이 되고 자기 션트(123)의 좌측의 중심부(124)는 N극이 되어 그 사이에는 상하로 자기장이 형성되게 된다(도 2 참조).In addition, the polarities of the magnetic field generating unit 120 are opposite to each other between the center 124 of the magnetic field generating unit 120 and another edge of the terminal 125. For example, the magnet 121 and the magnet 121 And the center portion 124 on the left side of the magnetic shunt 123 becomes the S pole on the end portion 125 of the magnetic shunt 123 surrounding the first electrode 111 by the magnetic shunt 123 that branches the magnetic flux from the magnetic pole The N pole is formed, and a magnetic field is formed between the upper and lower sides thereof (see FIG. 2).

그리고 마찬가지로 내부에 배치된 자석(121)과 그 자석(121)으로부터 자속을 분기시키는 자기 션트(123)에 의해 제2 전극(113)을 감싸는 자기 션트(123)의 종단부(125) 상하는 N극이 되고 자기 션트(123)의 우측 중심부(124)는 S극이 되어 그 사이에는 상하로 자기장이 형성되게 된다(도 2 참조).Similarly, an N-pole (not shown) on the terminating end 125 of the magnetic shunt 123 surrounding the second electrode 113 by the magnet 121 disposed therein and the magnetic shunt 123 for diverting the magnetic flux from the magnet 121 And the right center portion 124 of the magnetic shunt 123 becomes the S pole, and a magnetic field is formed between the upper and lower portions thereof (see FIG. 2).

이 때 하나의 자기장 발생부(120)의 종단부(125)와 중심부(124) 사이에 형성되는 자기장은 전체적으로 보아 도넛 형태이고 그 단면은 비스듬하게 보이게 되는데, 도 2에'A도'로 표시하였다.At this time, the magnetic field formed between the end portion 125 and the center portion 124 of one magnetic field generating portion 120 is in the form of a donut as a whole and the cross section of the magnetic field is obliquely seen, .

가스 공급부(130)는, 타원형의 제1,2 전극부(111, 113)의 사이에 위치하여 챔버(10)에 반응가스를 공급하게 되는데, 챔버(10)의 양측면에 다수개가 설치된다(도면 미도시). The gas supply unit 130 is disposed between the first and second elliptical electrode units 111 and 113 to supply the reaction gas to the chamber 10 and a plurality of gas supply units 130 are provided on both sides of the chamber 10 Not shown).

플라즈마 화학 기상 증착 방법에 있어서 반응 가스는 가스 공급부(130)에서 분출되어 한 쌍으로 배치된 제1,2 전극부(111,113) 사이를 지나치게 되고 이윽고 강한 전압으로 야기된 고주파에 의해 플라즈마 상태가 된다.  In the plasma chemical vapor deposition method, the reaction gas is ejected from the gas supply unit 130, passes between the first and second electrode units 111 and 113 arranged in a pair, and finally becomes a plasma state by a high frequency generated by a strong voltage.

이러한 가스 공급부(130)는 챔버(10)의 하부에 배치된 전구체 공급부(140)로부터 소정 거리 이격된 위치에 형성된다. The gas supply unit 130 is formed at a position spaced from the precursor supply unit 140 disposed at a lower portion of the chamber 10 by a predetermined distance.

챔버(10) 내부에 전구체를 공급하는 전구체 공급부(140)는, 챔버(10) 내부의 공간 중 하부에 배치되되 분출구가 챔버(10)의 중심부 까지 연장되어 제1,2 전극부(111, 113) 사이에 위치한다. The precursor supply unit 140 for supplying the precursor into the chamber 10 is disposed at a lower portion of the space inside the chamber 10 and the jet port extends to the center of the chamber 10 to form the first and second electrode units 111 and 113 .

전구체는 어떤 물질대사나 반응에서 특정 물질이 되기 전 단계의 물질, 또는 최종적으로 얻을 수 있는 물질이 되기 전의 물질을 말하는데, 화학 기상 증착에 있어서는 기판과 같은 피코팅물에 박막 형성을 하기 전의 물질을 지칭한다. A precursor is a substance before a specific substance is metabolized or reacted, or a substance that is not a substance that can be finally obtained. In chemical vapor deposition, a substance before a thin film is formed on a coating material such as a substrate Quot;

전구체도 전극부(110)의 고주파에 의해 이온화되어 플라즈마 상태가 된다. 그런 후에 플라즈마 상태의 반응가스 일부와 물리적 또는 화학적 반응을 통해 결합되어 기판과 같은 피코팅물에 증착된다.The precursor is also ionized by the high frequency of the electrode unit 110 to be in a plasma state. And then bonded to a part of the reactive gas in a plasma state through a physical or chemical reaction to be deposited on the coating material such as a substrate.

즉, 전구체는, 챔버(10)의 하부에 위치한 전구체 공급부(140)에서부터 분출되어 제1,2 전극(111, 113) 사이를 거치면서 이온화되어 플라즈마 상태가 되고, 그 때 주위에 있던 플라즈마 상태의 반응가스 중 일부와 반응하여 챔버(10)의 중앙에 위치한 반응존(180)에서 기판과 같은 피코팅물을 증착하게 된다. That is, the precursor is ejected from the precursor supply unit 140 located at the lower portion of the chamber 10, and is ionized while passing between the first and second electrodes 111 and 113 to be in a plasma state. At this time, And reacts with a part of the reaction gas to deposit a coating material such as a substrate in a reaction zone 180 located at the center of the chamber 10.

또한, 전구체 공급부(140)는 챔버(10)의 하측에 위치하여 전구체를 반응가스와 함께 챔버(10)의 상부로 상승시키게 되어 전구체나 반응가스가 챔버(10)의 양측에 위치한 전극부(110)로 유입되는 것을 방지할 수 있다(도 4 참조). The precursor supply unit 140 is positioned below the chamber 10 to raise the precursor to the upper portion of the chamber 10 together with the reaction gas so that the precursor or the reaction gas is supplied to the electrode unit 110 located on both sides of the chamber 10 (See Fig. 4).

본 발명의 플라즈마 화학 기상 장치(100)는 한 쌍의 자기장 발생부(120)의 각 중심부에는 일정 높이의 판자 형태로 배치된 오염물 유입 방지부(150)를 더 포함할 수 있다.The plasma chemical vapor deposition apparatus 100 of the present invention may further include a contaminant inflow preventing unit 150 disposed in the center of each of the pair of magnetic field generating units 120 in a plate shape having a predetermined height.

오염물 유입 방지부(150)는 챔버(10)를 기준으로 좌우측에 위치한 자기 션트(123)의 중심부(124)에 위치하여 제1, 2 전극(111, 113)의 길이와 비슷하거나 더 길게 연장된다. 즉, 도1를 참조하면 오염물 유입 방지부(150)의 전체 형상은 제1, 2 전극(111, 113)의 위치보다 각각 약간 더 연장되게 형성되어 있는 것을 볼 수 있다.The contaminant inflow preventing portion 150 is located at the center portion 124 of the magnetic shunt 123 located on the left and right sides of the chamber 10 and extends or extends longer than the length of the first and second electrodes 111 and 113 . That is, referring to FIG. 1, it can be seen that the contaminant inflow preventing portion 150 is formed to extend slightly longer than the positions of the first and second electrodes 111 and 113.

본 발명에서는 플라즈마 밀도가 높은 각 플라즈마 존(170)을 화학 기상 증착이 일어나는 반응존(180)과 일치시켜 증착 효율을 높이는데 특징이 있는 바, 이와 같이 플라즈마 존(170)과 반응존(180)을 일치시키게 되면 증착 효율은 높아지나 반응존(180) 주변의 전극부(110)를 오염시키게 되는 문제점이 있다(도 3, 도 4 참조). In the present invention, each plasma zone 170 having a high plasma density is made to coincide with the reaction zone 180 in which chemical vapor deposition occurs, thereby increasing the deposition efficiency. In this way, the plasma zone 170 and the reaction zone 180 are formed, The deposition efficiency is increased, but the electrode 110 around the reaction zone 180 is contaminated (see FIGS. 3 and 4).

때문에 전극부(110)의 각각의 전극에 원치 않은 코팅이 일어나면 전구체 및 반응가스의 플라즈마 발생을 저하시키게 되므로 이를 방지하여야 한다. Therefore, when an unwanted coating is formed on each electrode of the electrode unit 110, the generation of plasma of the precursor and the reaction gas is lowered.

이를 방지하기 위해서는 전구체가 전극부(110)가 위치한 방향으로 접근하지 못하게 하는 구조가 필요하다. 동시에 전구체와 반응을 필요로 하는 반응 가스의 흐름을 최대한 이용하여 전구체의 역류 현상을 방지할 수 있도록 할 필요가 있다.To prevent this, a structure is required to prevent the precursor from approaching the direction in which the electrode unit 110 is positioned. At the same time, it is necessary to maximize the flow of the reaction gas requiring reaction with the precursor to prevent the backflow phenomenon of the precursor.

때문에 오염물 유입 방지부(150)가 전극부(1110)로부터 약 15mm 내지 40mm 이격되도록 하고 그 형태에 있어서는 자기 션트(123)의 중심부(124)로부터 챔버의 중심 방향으로 연장되도록 형성된 것이다. The contaminant inflow preventing portion 150 is formed to extend from the electrode portion 1110 by about 15 mm to 40 mm so as to extend from the center portion 124 of the magnetic shunt 123 toward the center of the chamber.

구체적으로 오염물 유입 방지부(150)가 전극부(110)로부터 이격된 거리는 플라즈마 상태의 양이온이 음극인 전극을 가격하는 현상, 즉, 양이온인 충분한 가속에너지를 가질 수 없도록 하여 전극에 스퍼터링 되는 현상을 없앨 수 있는 거리가 된다.Specifically, the distance that the contaminant inflow preventing portion 150 is spaced apart from the electrode portion 110 is a phenomenon in which the positive ions in the plasma state are not sputtered on the electrode, It is a distance that can be eliminated.

다시 말하면, 챔버(10)의 하부에 위치한 전구체 공급부(140)로부터 분출되는 전구체는 오염물 유입 방지부(150)에 의하여 이동에 방해를 받게 되고, 일단 방해를 받아 이동 속도가 늦춰진 전구체는 전극부(110)에 의해 양이온과 전자로 용이하게 해리될 수 있음과 동시에 오염물 유입 방지부(150)로부터 전극부(110)까지 다시 이동을 시작하더라도 전극부(110)에 도달할 때에는 스퍼터링에 필요한 충분한 가속 에너지를 가질 수 없게 된다.In other words, the precursor ejected from the precursor supply unit 140 located at the lower portion of the chamber 10 is disturbed by the contaminant inflow preventing unit 150, and the precursor whose movement speed is slowed by the interruption is interrupted by the electrode unit 110 can easily dissociate into positive ions and electrons and at the same time, even when starting to move from the contaminant inflow preventing portion 150 to the electrode portion 110, when reaching the electrode portion 110, sufficient acceleration energy required for sputtering .

본 발명의 플라즈마 화학 기상 장치(100)는 챔버(10)의 외부로부터 전극부(110)로 연결되는 전원부(160)를 포함할 수 있다.The plasma chemical vapor deposition apparatus 100 of the present invention may include a power source unit 160 connected from the outside of the chamber 10 to the electrode unit 110.

전원부(160)는, 챔버(10)의 외부에 위치하고 전극부(110)에 전원을 인가하여 챔버(10) 내부의 기체를 플라즈마 상태로 만들기 위한 에너지원을 공급한다. 기체를 플라즈마 상태로 만들기 위해서는 직류, 교류, 초고주파, 전자빔 등을 가하는데, 전원부(160)는 직류, 교류, 초고주파, 또는 전자빔 등을 전극부(110)에 인가하게 된다. The power supply unit 160 is located outside the chamber 10 and supplies power to the electrode unit 110 to supply an energy source for converting the gas inside the chamber 10 into a plasma state. The power supply unit 160 applies DC, AC, microwave, or electron beam to the electrode unit 110 in order to convert the gas into a plasma state.

본 발명의 일실시예에서는 상대적으로 운영이 쉽고 운용비용이 저렴한 교류전원을 사용하는데 커패시턴스의 크기에 따라 20~100kHz의 주파수를 사용하는데, 전원부(160)와 연결되고 챔버(10)의 양 쪽에 위치한 한 쌍의 전극부(110), 즉 제1,2 전극(111, 113)에 교류 전원을 인가하여 한 쌍의 전극부(110) 사이에 전기장을 형성시키고 초고주파를 발생시킨다. According to an embodiment of the present invention, a frequency of 20 to 100 kHz is used depending on the magnitude of the capacitance, which is relatively easy to operate and low in operation cost, and is connected to the power supply unit 160 and is located on both sides of the chamber 10 An AC power is applied to the pair of electrode units 110, that is, the first and second electrodes 111 and 113 to form an electric field between the pair of electrode units 110 to generate a very high frequency.

이 때, 반응가스 및 전구체는 이러한 에너지를 받아 플라즈마 상태로 분리되게 되고, 분리된 기체의 양이온과 전자는 제1,2 전극(111, 113) 사이를 교대로 왕복하게 되어 다시 원래의 기체분자로 환원되는 것을 방지하여 플라즈마의 밀도를 높이는 역할도 하게 된다. 즉, 전원부(160)가 전극부(110)에 교류 전원을 인가함으로써 챔버(10) 내부의 플라즈마의 밀도를 더 높일 수 있게 되고 그에 따라 박막의 증착효율도 높일 수 있게 된다(도 5 참조). At this time, the reaction gas and the precursor are separated into the plasma state by receiving such energy, and the positive ions and electrons of the separated gas alternately reciprocate between the first and second electrodes 111 and 113, Thereby reducing the plasma density and increasing the density of the plasma. That is, by applying AC power to the electrode unit 110 by the power supply unit 160, the density of the plasma inside the chamber 10 can be further increased, and the deposition efficiency of the thin film can be increased accordingly (see FIG. 5).

본 발명의 플라즈마 화학 기상 장치(100)는 그 내부에서 화학 기상 증착이 일어나도록 하는 챔버(10)를 포함할 수 있다. The plasma chemical vapor deposition apparatus 100 of the present invention may include a chamber 10 for causing chemical vapor deposition to occur therein.

화학 기상 증착 방법이라 함은 진공 펌프를 이용해 챔버(10) 내부를 고진공 상태로 만든 후 화학 증착 반응 기체들을 주입하여 화학 반응에 의해 생성된 고체 생성물을 기판에 증착 시키는 방법이며, 특히, 플라즈마 화학 기상 증착 방법은 챔버(10) 내부에서 플라즈마의 생성과 증착이 동시에 일어나게 된다. The chemical vapor deposition method is a method of depositing a solid product produced by a chemical reaction on a substrate by injecting chemical vapor deposition reaction gases into a high vacuum state in the chamber 10 by using a vacuum pump, In the deposition method, plasma generation and deposition occur simultaneously in the chamber 10.

또한, 진공 펌프는 챔버(10) 내부를 진공 상태로 만드는 역할 뿐만 아니라, 챔버(10) 내부에 반응이 끝난 후에도 잔존하는 반응가스 및 전구체의 부산물들을 배출구를 통해 외부로 배출시키는 역할도 하게 된다. The vacuum pump serves not only to make the interior of the chamber 10 in a vacuum state, but also to discharge the reaction gases and precursors remaining after the reaction in the chamber 10 through the exhaust port to the outside.

본 발명의 플라즈마 화학 기상 장치(100)에서는 자기장의 위치를 반응존(180)과 일치시켜 증착 공정시 플라즈마의 밀도를 극대화할 수 있어, 기존의 화학 기상 증착 장비에서의 진공도를 보다 낮게 유지하여도 충분한 증착 효율을 달성할 수 있게 된다. In the plasma chemical vapor deposition apparatus 100 according to the present invention, the position of the magnetic field can be matched with the reaction zone 180 to maximize the density of the plasma during the deposition process. Even if the degree of vacuum in the existing chemical vapor deposition apparatus is kept low A sufficient deposition efficiency can be achieved.

도 3은 이상과 같이 구성된 플라즈마 화학 기상 장치에 전원이 인가되어 플라즈마 존(170)이 형성된 것을 나타낸 도면이고, 도 4는 전구체와 반응가스의 흐름을 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a view showing that a plasma zone 170 is formed by applying power to a plasma chemical vapor deposition apparatus configured as described above, and FIG. 4 is a view showing a flow of a precursor and a reactive gas.

챔버(10) 내부에 전극부(110)에 의해 형성된 자기장은 플라즈마 상태로 된 반응 가스 중 분리된 전자에 플레밍의 왼손 법칙에 따라 자기장과 수직한 방향으로 힘을 가하게 되고 힘이 가해진 전자는 자기장을 따라 회전 운동을 하게 된다. The magnetic field generated by the electrode unit 110 in the chamber 10 applies a force perpendicular to the magnetic field to the separated electrons in the reaction gas in the plasma state according to the Fleming's left-hand rule, So that a rotational motion is performed.

전자가 회전 운동을 하게 됨으로써 반응 가스가 전자와 양이온으로 분리되는 것을 가속화 시키고 그 결과 자기장 영역 내의 플라즈마 밀도가 높아지게 된다.As the electrons rotate, the separation of the reaction gas into electrons and cations accelerates, resulting in a higher plasma density in the magnetic field region.

즉, 상술한 자기장의 영역을 따라 플라즈마 존(170)이 형성되는데, 제1 플라즈마 존(171)은 제1, 2 전극(111, 113)을 감싸는 자기 션트(123)의 종단부(125) 상하와 자기 션트(123)의 중심부(124) 사이에 형성되는 자기장을 따라 전극부(110)의 각각의 제1, 2 전극면(112, 114)과 일정한 각도(도 1에 'A도'로 표시)인 0 ~ 45도를 유지하며 도넛 형태로 형성되어 단면에서 보아 비스듬하게 보이게 된다. That is, the plasma zone 170 is formed along the above-described magnetic field region. The first plasma zone 171 is formed between the upper and lower ends 125 of the magnetic shunt 123 surrounding the first and second electrodes 111 and 113 The first and second electrode surfaces 112 and 114 of the electrode unit 110 are formed at a predetermined angle (indicated by 'A' in FIG. 1) along the magnetic field formed between the central portion 124 of the magnetic shunt 123, ) Of 0 ~ 45 degrees and formed into a donut shape.

제2 플라즈마 존(173)은 한 쌍의 자기장 발생부(120)의 종단부 사이에 형성되는 자기장을 따라 도넛 형태로 형성되어 단면에서 보아 상하로 평행하게 보이게 된다. The second plasma zone 173 is formed in a donut shape along the magnetic field formed between the ends of the pair of magnetic field generators 120 so that the second plasma zone 173 appears parallel to the upper and lower sides in cross section.

이렇게 단면에서 보아 제1 플라즈마 존(171)이 각각의 전극면과 일정한 각도(A도)를 유지하며 형성되고 제2 플라즈마 존(173)이 챔버(10) 중앙에 상하로 평행하게 형성됨으로써 챔버(10)의 중앙에 위치한 반응존(180) 주위를 감쌀 수 있게 된다.The first plasma zone 171 is formed at a predetermined angle (A degree) with respect to the electrode faces and the second plasma zone 173 is formed vertically and parallel to the center of the chamber 10, 10) around the reaction zone (180).

또한 플라즈마 존(170)이 전극부(110)와의 각도가 0도가 되어 전극부(110)의 측면에 구성될 경우에는 플라즈마가 반응존(180)에 보다 멀리 위치하게 되는데, 제1 플라즈마 존(171)이 제1 전극면(112)과 일정각도(A도)인 0~45도를 유지하게 되면 이는 제1 전극(111)과 제2 전극(113)과 일정각도인 90도로 전자와 양이온의 이동을 용이하게 만든다. When the plasma zone 170 is formed on the side surface of the electrode unit 110 at an angle of 0 degrees with respect to the electrode unit 110, the plasma is located farther to the reaction zone 180. In the first plasma zone 171 Is maintained at 0 to 45 degrees with respect to the first electrode surface 112 at a certain angle (A degree), electrons and positive ions move at 90 degrees, which is a predetermined angle with respect to the first electrode 111 and the second electrode 113, .

이에 반해 기존의 플라즈마 화학 증착 장치의 경우에는 전극의 바로 앞에 플라즈마가 발생하는 구조로서 실제 화학 기상 증착이 일어나는 부분과 플라즈마 존 간의 간격이 50~100mm 정도 떨어져 있어 증착에 기여하는 이온의 밀도가 상대적으로 낮지만, 본 발명에서는 제1,2 플라즈마 존(171, 173)과 반응존(180)을 최대한 근접시킴으로써 피코팅물에서의 증착을 위한 화학반응을 높여 증착 효율을 높일 수 있다. On the contrary, in the case of the conventional plasma chemical vapor deposition apparatus, the plasma is generated in front of the electrode, and the interval between the actual chemical vapor deposition and the plasma zone is about 50 to 100 mm, so that the density of the ions contributing to the deposition is relatively However, in the present invention, by bringing the first and second plasma zones 171 and 173 and the reaction zone 180 as close to each other as possible, the chemical reaction for deposition in the coating material can be enhanced to increase the deposition efficiency.

다시 말하면, 본 발명에서는 전자와 양이온으로 해리되어 반응성이 커진 전구체들이 모인 영역, 즉 높은 밀도의 플라즈마 영역이 반응존(180)과 거의 일치함으로써 전구체와 반응가스의 피코팅물에서의 결합이 극대화되므로 낮은 전기장 에너지 하에서도 높은 증착률에 의한 고품질의 박막 제조를 가능하게 한다.In other words, in the present invention, the region where the precursors dissociated into electrons and cations and increased in reactivity, that is, the plasma region with a high density, substantially coincides with the reaction zone 180, so that the bonding of the precursor and the reaction gas in the coating is maximized It is possible to manufacture a high-quality thin film by a high deposition rate even under a low electric field energy.

도 6은 도 1에 도시된 플라즈마 화학 기상 증착 장치(100)에서 챔버(10)의 상부에 위치한 제1,2 전극(111, 113)의 사이 중 상부가 벌어진 본 발명의 또 다른 일실시예를 타낸 것으로 반응가스와 전구체의 흐름을 함께 나타낸 개념도이다.FIG. 6 shows another embodiment of the present invention in which the upper portion of the first and second electrodes 111 and 113 located at the upper portion of the chamber 10 is opened in the plasma CVD apparatus 100 shown in FIG. 1 It is a conceptual diagram showing the flow of the reaction gas and the precursor together.

이것은 피코팅체의 형상에 따라 방사형의 코팅 형상이 필요한 경우 전구체와 반응가스의 흐름이 방사형으로 퍼져 나갈 수 있도록 하기 위하여 제1,2 전극(111, 113)의 사이 중에서 상부에 해당하는 출구 방향의 간격을 벌려 놓은 것이다. In order to allow the flow of the precursor and the reactive gas to radially spread when a radial coating shape is required depending on the shape of the coating object, the distance between the first and second electrodes 111 and 113 It is spaced apart.

이상과 같이 본 플라즈마 화학 기상 증착 장치(100)는 자기장 발생부(120)를 전극부(110)의 감싸며 뒤편에 적절히 배치하여 반응존(180)를 감싸는 자기장을 형성함으로써 각각의 자기장을 따라 플라즈마 존(170)을 형성시켜 실제 증착 반응이 일어나는 반응존(180)과 플라즈마 존(170)을 최대한 일치시켜 플라즈마 화학 기상 증착 장치(100)의 증착 효율을 키게 되는 효과가 있다.As described above, in the plasma CVD apparatus 100, the magnetic field generating unit 120 is wrapped around the electrode unit 110 and appropriately disposed at the back thereof to form a magnetic field surrounding the reaction zone 180, And the plasma zone 170 in which the actual deposition reaction occurs can be maximally matched with the deposition zone 170 of the plasma CVD apparatus 100, thereby improving the deposition efficiency of the plasma CVD apparatus 100.

또한, 반응존(180)을 감싸는 자기장은 플라즈마 상태의 기체 중에서 전자를 무한히 회전 운동 및 호핑 운동을 시켜 반응 가스의 이온화율을 높임으로써 플라즈마 밀도를 높여 플라즈마 화학 기상 증착 장치(100)의 증착 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. In addition, the magnetic field surrounding the reaction zone 180 increases the ionization rate of the reactive gas by making the plasma infinitely rotational and hopping in the plasma state, thereby increasing the plasma density and improving the deposition efficiency of the plasma chemical vapor deposition apparatus 100 There is an effect that can be increased.

또한, 반응존(180)을 감싸는 자기장에 의하여 플라즈마 상태의 기체가 피코팅물 주변에 골고루 배치되도록 함으로써 플라즈마의 밀도를 균일하게 유지하여 박막을 균일하게 형성할 수 있는 효과가 있다. 즉, 높은 증착 효율을 가지면서도 동시에 피코팅물에 증착되는 박막을 더욱 균일하게 하여 제품의 품질을 높이게 되는 효과가 있다.Further, the gas in the plasma state is evenly distributed around the coating material by the magnetic field surrounding the reaction zone 180, so that the density of the plasma can be uniformly maintained to uniformly form the thin film. That is, the thin film to be deposited on the coating material having a high deposition efficiency is made more uniform, thereby improving the quality of the product.

또한, 전극부(11)의 전극과 일정거리 이격된 위치에 오염물 유입 방지부(150)를 형성함으로써 증착 공정시 높아진 플라즈마 밀도로 인하여 전극부(110)의 전극이 오염을 막아 플라즈마 화학 기상 증착 장치(100)의 증착 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. In addition, since the contaminant inflow preventing portion 150 is formed at a position spaced apart from the electrode of the electrode portion 11 by a predetermined distance, the electrodes of the electrode portion 110 are prevented from being contaminated due to the plasma density increased during the deposition process, It is possible to prevent the evaporation efficiency of the evaporation source 100 from being lowered.

또한, 기존의 화학 기상 증착 장비와 비교하여 같은 본 발명의 플라즈마 화학 기상 증착 장치(100)는 더 높은 증착 효율을 가지므로 챔버(10)를 기존의 화학 기상 증착 장비와 달리 낮은 진공도에서도 증착 공정을 수행할 수 있고 진공 펌프의 부담을 낮출 수 있게 되는 효과가 있다. In addition, since the plasma CVD apparatus 100 according to the present invention has a higher deposition efficiency than the conventional chemical vapor deposition apparatus, the chamber 10 can be processed at a low degree of vacuum, unlike the conventional chemical vapor deposition apparatus. So that the burden of the vacuum pump can be reduced.

또한, 이와 같이 플라즈마 밀도를 높여 기존의 플라즈마 기상 증착 장비와 비교하여 같은 조건하에서도 더 높은 증착 효율을 가질 수 있게 됨으로써 화학 기상 증착 공정에 필요한 전구체 및 반응 가스의 양을 절약할 수 있어 보다 경제적이고 효율적인 장치의 운용이 가능한 효과가 있다. In addition, by increasing the plasma density as described above, it is possible to have a higher deposition efficiency even under the same conditions as the conventional plasma vapor deposition apparatus, thereby saving the amount of the precursor and the reactive gas necessary for the chemical vapor deposition process, There is an effect that the device can be operated efficiently.

상기와 같은 본 발명의 화학 기상 증착 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다. The chemical vapor deposition apparatus of the present invention as described above is not limited to the configuration and the operation method of the embodiments described above. The embodiments may be configured so that all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made.

10: 챔버
110: 전극부 111: 제1 전극
112: 제1 전극면 113: 제2 전극
114: 제2 전극면 115: 전극 절연체
117: 냉각수로 120: 자기장 발생부
121: 자석 123: 자기 션트
130: 가스 공급부 140: 전구체 공급부
150: 오염물 유입 방지부 160: 전원부
170: 플라즈마 존 171: 제1 플라즈마 존
172: 제2 플라즈마 존 180: 반응존
10: chamber
110: electrode part 111: first electrode
112: first electrode surface 113: second electrode
114: second electrode surface 115: electrode insulator
117: cooling water passage 120: magnetic field generating portion
121: Magnet 123: Magnetic shunt
130: gas supply unit 140: precursor supply unit
150: contaminant inflow prevention part 160: power source part
170: plasma zone 171: first plasma zone
172: second plasma zone 180: reaction zone

Claims (15)

진공 챔버 내에서 피코팅물의 표면에 막을 증착하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치에 있어서,
한 쌍의 전극이 서로 마주보며 이격되게 배치되는 전극부;
상기 전극을 감싸되 상기 챔버의 중앙부 쪽으로는 개방되도록 하는 한 쌍의 자기장 발생부;
상기 한 쌍의 전극 사이에 반응가스를 공급하는 가스 공급부; 및
상기 한 쌍의 전극 사이에 전구체를 공급하는 전구체 공급부;를 포함하되, 상기 한 쌍의 자기장 발생부 사이에 자기장이 형성됨과 동시에 상기 자기장 발생부로 감싸인 내부 공간에도 자기장이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
A plasma chemical vapor deposition apparatus for depositing a film on a surface of a coating material in a vacuum chamber,
An electrode unit having a pair of electrodes spaced apart from each other;
A pair of magnetic field generators enclosing the electrodes and opened to the center of the chamber;
A gas supply unit for supplying a reaction gas between the pair of electrodes; And
And a precursor supply unit for supplying a precursor between the pair of electrodes, wherein a magnetic field is formed between the pair of magnetic field generating units, and a magnetic field is formed in the inner space surrounded by the magnetic field generating unit. Chemical vapor deposition apparatus.
청구항 1에 있어서,
상기 전극은, 타원형으로 이루어지고 내부에는 냉각 수로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode is formed in an elliptical shape and includes a cooling water channel in the inside thereof.
청구항 1에 있어서,
상기 자기장 발생부는, 자기 션트로 이루어지고 상기 자기 션트 내부에는 복수개의 자석이 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the magnetic field generating unit is made of an magnetic shunt, and a plurality of magnets are disposed in the magnetic shunt.
청구항 3에 있어서,
상기 복수개의 자석은, 인접한 자석끼리 서로 다른 극성으로 이어지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치
The method of claim 3,
Wherein the plurality of magnets are arranged such that adjoining magnets are connected to each other in polarity different from each other,
청구항 3에 있어서,
상기 자기 션트는, 종단부가 평면이고 상기 종단부의 모서리는 양방향으로 뾰족하게 연장되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method of claim 3,
Wherein the magnetic shunt is formed such that the terminal end is flat and the edge of the terminal end is pointed in both directions.
청구항 3에 있어서,
상기 자기장 발생부는, 상기 자기 션트의 종단부와 중심부가 서로 다른 극성으로 대향하도록 상기 자기 션트 내부에 자석이 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method of claim 3,
Wherein the magnetic field generating unit is arranged such that a magnet is disposed inside the magnetic shunt such that a longitudinal end portion and a central portion of the magnetic shunt face each other with different polarities.
청구항 6에 있어서,
상기 자기 션트의 종단부와 중심부 사이는 전자의 회전운동을 높이는 자기장이 형성되도록 일정간격 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method of claim 6,
Wherein the magnetic shunt is spaced apart from each other by a predetermined distance so that a magnetic field for increasing the rotational motion of electrons is formed between the end portion and the center portion of the magnetic shunt.
청구항 6에 있어서,
상기 자기 션트의 종단부와 중심부 사이에 형성되는 자기장은 상기 전극의 내측 면과 일정각도를 유지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치
The method of claim 6,
Wherein the magnetic field formed between the end portion and the center portion of the magnetic shunt maintains a certain angle with the inner surface of the electrode.
청구항 3에 있어서,
상기 자기장 발생부는, 서로 마주 보는 자기 션트 종단부가 서로 다른 극성으로 대향하도록 상기 자기 션트 내부에 자석이 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method of claim 3,
Wherein the magnetic field generating unit is arranged such that the magnets are disposed inside the magnetic shunt so that mutually facing shunt end portions face each other with different polarities.
청구항 9에 있어서,
상기 자기장 발생부는, 서로 마주 보는 자기 션트 종단부 사이에 전자의 회전운동을 높이는 자기장이 형성되도록 서로 마주 보는 자기 션트 종단부 사이가 일정간격 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method of claim 9,
Wherein the magnetic field generating unit is spaced apart from each other by mutually facing mutually shunt terminations so that a magnetic field for increasing the rotational motion of the electrons is formed between the mutually shunt terminations facing each other.
청구항 1에 있어서,
상기 자기장 발생부의 중심부에 배치되고 일정 높이의 판자 형태로 형성된 오염물 유입 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method according to claim 1,
And a contaminant inflow preventing portion disposed at a central portion of the magnetic field generating portion and formed in a plate shape having a predetermined height.
청구항 11에 있어서,
상기 오염물 유입 방지부는, 양이온에 의해 상기 전극이 스퍼터링 되는 것을 방지할 수 있도록 전극으로부터 일정간격 이격되되 그 간격은 15mm 내지 40mm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method of claim 11,
Wherein the contaminant inflow preventing portion is spaced apart from the electrodes by a predetermined distance so as to prevent the electrodes from being sputtered by positive ions, and the gap is 15 mm to 40 mm.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 전극은, 방사형 형태로 증착 작업을 수행하기 위해서 상부가 양쪽으로 벌어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the pair of electrodes are open on both sides in order to perform a deposition operation in a radial form.
청구항 1에 있어서,
상기 전구체 공급부는, 한 쌍의 자기장 발생부 사이에 위치하되 상기 챔버의 하측에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the precursor supply unit is located between the pair of magnetic field generating units and is located below the chamber.
청구항 1에 있어서,
상기 가스 공급부는, 상기 챔버의 양측면에 다수개가 위치하되 상기 챔버의 중간 높이에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학 기상 증착 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the gas supply unit is located at a middle height of the chamber, wherein a plurality of gas supply units are disposed on both sides of the chamber.
KR1020170094041A 2017-07-25 2017-07-25 Plasma cvd apparatus KR102085335B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170094041A KR102085335B1 (en) 2017-07-25 2017-07-25 Plasma cvd apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170094041A KR102085335B1 (en) 2017-07-25 2017-07-25 Plasma cvd apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190011468A true KR20190011468A (en) 2019-02-07
KR102085335B1 KR102085335B1 (en) 2020-03-05

Family

ID=65367093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170094041A KR102085335B1 (en) 2017-07-25 2017-07-25 Plasma cvd apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102085335B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080012656A (en) * 2006-08-04 2008-02-12 주식회사 탑 엔지니어링 Sputtering apparatus
KR20140043261A (en) * 2012-09-26 2014-04-09 (주)비엠씨 Apparatus for plasma enhanced chemical vapor deposition
KR20150127038A (en) * 2013-02-06 2015-11-16 아르셀러미탈 인베스티가시온 와이 데살롤로 에스엘 Plasma source

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080012656A (en) * 2006-08-04 2008-02-12 주식회사 탑 엔지니어링 Sputtering apparatus
KR20140043261A (en) * 2012-09-26 2014-04-09 (주)비엠씨 Apparatus for plasma enhanced chemical vapor deposition
KR20150127038A (en) * 2013-02-06 2015-11-16 아르셀러미탈 인베스티가시온 와이 데살롤로 에스엘 Plasma source

Also Published As

Publication number Publication date
KR102085335B1 (en) 2020-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6513124B2 (en) Plasma source and method of depositing thin film coatings using plasma enhanced chemical vapor deposition
KR101529578B1 (en) Apparatus and method for treating substrate using plasma
US6359388B1 (en) Cold cathode ion beam deposition apparatus with segregated gas flow
KR101880702B1 (en) Microwave plasma generating device and method for operating same
JP5694183B2 (en) Closed drift magnetic field ion source device including self-cleaning anode and substrate modification process using the device
EP3711078B1 (en) Linearized energetic radio-frequency plasma ion source
JP2004537825A (en) Magnetic mirror plasma source
RU2636389C2 (en) Plasma source
JPH0770754A (en) Apparatus for coating substrate
US20130333618A1 (en) Hall effect plasma source
JP2016520964A (en) Ion beam source
KR101557341B1 (en) Apparatus for plasma enhanced chemical vapor deposition
CN110998781A (en) Linear plasma source with segmented hollow cathode
US20090205950A1 (en) Film deposition apparatus and film deposition method
KR20190011468A (en) Plasma cvd apparatus
KR102156989B1 (en) Vacuum arc film forming apparatus and film forming method
KR20190011469A (en) Plasma cvd apparatus
US20170186581A1 (en) Ion source
KR102350978B1 (en) Plurality electrodes ion beam generating apparatus and surface modifying method using the same
KR101683726B1 (en) apparatus for processing substrates
KR101716848B1 (en) Ion beam generating apparatus
KR20150022958A (en) Apparatus for plasma enhanced chemical vapor deposition

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right