WO2012077843A1 - 플라즈마 발생 장치 - Google Patents

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WO2012077843A1
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electrode
power
electrodes
ground
disposed
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PCT/KR2010/008798
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장홍영
서상훈
인정환
이헌수
이윤성
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한국과학기술원
주성엔지니어링(주)
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32577—Electrical connecting means

Definitions

  • the present invention relates to a plasma generating apparatus. More specifically, the present invention relates to a capacitively coupled plasma generating device including a plurality of power supply electrodes and battery electrodes.
  • RF plasma may be classified into inductively coupled plasma and capacitively coupled plasma.
  • the formation of a uniform plasma over a large area is very important not only in the manufacturing process of solar cells but also in the manufacturing of large area flat panel display (FPD) devices.
  • Plasma processes require high process uniformity, high plasma uniformity over a large area, and high plasma density to achieve high process speeds.
  • a conventional capacitively coupled plasma forms an plasma by applying RF power to one of the electrodes facing each other and placing a substrate on the other electrode.
  • the capacitively coupled plasma has low plasma uniformity and process uniformity due to standing wave effects.
  • One technical problem to be solved by the present invention is to provide a plasma generation apparatus for polysilicon deposition having a small lattice defect density, high growth rate, and process uniformity.
  • a plasma generating apparatus includes a vacuum container, a plurality of ground electrodes disposed in the vacuum container and extending side by side, and a power electrode disposed in the vacuum container and interposed between the ground electrodes. And electrode dielectrics disposed inside the vacuum vessel and interposed between the power electrode and the ground electrode, the power electrodes being connected to an RF power source.
  • the upper surface of the auxiliary insulator may have the same height as the upper surface of the ground electrode.
  • the vacuum container includes a top plate, and may further include a wiring frame interposed between the top plate and the auxiliary insulator.
  • the wiring frame includes a jaw on the outside, and may further include a wiring disposed inside the wiring frame.
  • it may further include a wiring insulator interposed between the wiring and the wiring frame.
  • it may further include a shielding portion extending into the wiring frame to surround the wiring.
  • the wiring may supply power to the power electrode at a plurality of positions.
  • At least one of the power source electrode and the ground electrode may include a trench portion for causing a hollow cathode discharge on the side or bottom surface.
  • the power electrodes or the ground electrodes may be in the form of a cylinder or a polygonal pillar.
  • At least one of the power electrode and the ground electrode may include a protrusion to extend over the electrode dielectric.
  • a plasma generating apparatus includes a vacuum container, a plurality of ground electrodes disposed in the vacuum container and extending side by side, and a power electrode disposed in the vacuum container and interposed between the ground electrodes. And an electrode dielectric disposed in the vacuum vessel and disposed on the power electrode and the ground electrode, wherein the power electrodes can be connected to an RF power source.
  • At least one of the ground electrodes and power electrodes may be in the shape of a polygonal pillar.
  • a plasma generating apparatus includes a vacuum container, at least one pair of electrode structures disposed side by side inside the vacuum container, substrate holders disposed opposite the electrode structures, and the pair of And a support structure that engages the electrode structures.
  • the electrode structure includes a plurality of ground electrodes, power electrodes interposed between the power electrodes, and dielectrics interposed between the power electrode and the ground electrode, wherein the power electrodes are connected to an RF power source.
  • the substrate holders may be floated.
  • the support structure may provide a passage for supplying power of the RF power source to the power electrodes.
  • At least one of the ground electrodes and the power supply electrode may include a trench for causing a hollow cathode discharge on the surface.
  • the plasma generating apparatus may have a structure of a divided power electrode.
  • a divided ground electrode may be disposed adjacent to the divided power electrode.
  • the power electrodes and the ground electrodes may form a plasma.
  • the power supply electrodes and the ground electrodes may be disposed on substantially the same plane to provide a low energy plasma to a substrate disposed to be spaced perpendicular to the power supply electrodes.
  • the substrate may be a thin film having a low lattice defect.
  • the thin film may be polycrystalline silicon or amorphous silicon.
  • the power electrode or the ground electrode may include a trench portion.
  • the trench may provide a hollow cathode discharge to improve plasma density. Accordingly, the process speed can be increased.
  • FIGS. 1 to 3 are diagrams illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 13 are diagrams illustrating a plasma generating apparatus according to other embodiments of the present invention.
  • 14 to 16 illustrate trench portions of a power electrode or a ground electrode according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 to 3 are diagrams illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II ′ of FIG. 1.
  • the plasma generating apparatus includes a vacuum vessel 190, a plurality of ground electrodes 120 disposed in the vacuum vessel 190 and extending in parallel with each other.
  • Power electrodes 110 disposed therein and interposed between the ground electrodes 190, and disposed inside the vacuum vessel 190 and between the power electrodes 110 and the ground electrodes 120. Electrode dielectrics 130 interposed therebetween.
  • the power electrodes 110 are connected to an RF power source.
  • the vacuum vessel 190 may have a pressure below atmospheric pressure.
  • the vacuum container 190 may be a rectangular parallelepiped container.
  • a gas inlet (not shown) and a gas exhaust (not shown) may be disposed in the vacuum container 190.
  • the gas inlet may provide a process gas to the vacuum vessel 190.
  • the gas exhaust unit may discharge the process gas and the reaction by-product of the vacuum vessel 190 to the outside.
  • the plasma generating device may form amorphous or polycrystalline silicon on the substrate 192.
  • the vacuum container 190 may include a top plate 170.
  • the upper plate 170 may be disposed on an upper surface of the vacuum container 190.
  • the top plate 170 may be a metal.
  • the top plate 170 may be aluminum or stainless steel.
  • the upper plate 170 may have a square plate shape. The upper plate 170 and the vacuum container 190 may be in close contact with each other to maintain a vacuum.
  • the substrate 192 may be mounted on the substrate holder 194.
  • the substrate holder 194 may be disposed to face the ground electrodes 120 and the power electrodes 110.
  • the substrate 192 may be a semiconductor substrate, a glass substrate, or a dielectric substrate.
  • the substrate 192 may be a rectangular substrate.
  • the material deposited on the substrate 192 may be amorphous or polycrystalline silicon.
  • the substrate holder 194 may include a heating unit (not shown). The heating unit may heat the substrate 192.
  • the temperature of the substrate 192 may be room temperature to 300 degrees Celsius.
  • the substrate 192 or the substrate holder 194 may be electrically floating or grounded.
  • An interval between the substrate 192 and the power electrode 110 may be several cm or less.
  • the ground electrodes 120 may have a square pillar shape.
  • the ground electrodes 120 may be disposed between the power electrodes 110 and at both sides.
  • the ground electrodes 120 may be electrically grounded.
  • the power electrode 110 and the ground electrode 120 may form a cathode and an anode.
  • the distance D1 between the power electrode 110 and the ground electrode 120 may be smaller than the distance D2 between the power electrode 110 and the substrate 192. Accordingly, a strong electric field is formed between the power electrode 140 and the ground electrode 122 to form a plasma.
  • the plasma provided to the substrate 192 may enter the substrate 192 with low ion energy.
  • the plasma generation device in the silicon deposition process can provide low lattice defects.
  • the plasma may be mainly formed between the ground electrode 120 and the power electrode 110.
  • the ground electrode 120 may include a protrusion 129.
  • the protrusion 129 may be a means for coupling with the electrode dielectric 130.
  • the power electrodes 110 may have a square pillar shape.
  • the cross section of the power electrode 110 may have a shape different from that of the ground electrode 120.
  • the power electrode 110 may include a protrusion 119.
  • the protrusion 119 may be a means for coupling with the electrode dielectric 130.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the plasma density may increase.
  • the standing wave effect may constrain plasma uniformity and / or process uniformity.
  • the supply of RF power to the plurality of nodes N1 and N2 of the power electrode 110 may reduce the standing wave effect.
  • the plasma density distribution may be changed according to the position where the RF power is supplied to the power electrode 110.
  • the power electrodes 110 may be divided N evenly. RF power is supplied to a central portion of the N-divided portion of the power electrode 110. That is, the nodes N1 and N2 of the power electrode 110 are located at the center of the divided portion. The current distribution and / or the voltage distribution of the power electrode 110 may be symmetrical with respect to the center of the power electrode 110.
  • the power electrodes 110 may include a plurality of nodes N1 and N2.
  • the nodes N1 and N2 may supply the power of the RF power source 182 to the power electrode 110.
  • the nodes N1 and N2 include a first node N1 and a second node N2.
  • the length of the power electrode 110 is L.
  • the first node N1 may be located at L / 4, and the second node N2 may be located at 3L / 4.
  • the current at the nodes N1 and N2 may have a maximum value, and the voltage at the nodes N1 and N2 may have a minimum value.
  • the distribution of the current or the voltage may be symmetrical about the center of the nodes N1 and N2.
  • the phases of the voltages at the nodes N1 and N2 may be in phase.
  • the electrode dielectrics 130 may electrically separate the power electrode 110 and the ground electrode 120 from each other.
  • the genital electrode dielectrics 130 may be alumina, quartz, ceramic, or silicon.
  • the electrode dielectrics 130 may be supported by the protrusion 129 of the ground electrode 120 and the protrusion 119 of the power electrode 110.
  • the electrode dielectrics 130 may be made of alumina, ceramics, or the like.
  • An upper surface of the electrode dielectric 130 may coincide with an upper surface of the power electrode 110.
  • An auxiliary dielectric 140 may be disposed on the power electrode 110 and the electrode dielectric 130.
  • An upper surface of the auxiliary dielectric 140 may coincide with an upper surface of the ground electrode 120.
  • the auxiliary dielectric 140 may be Teflon, ceramic, silicon, or alumina.
  • the auxiliary dielectric 140 may include a plurality of through holes 141.
  • the power of the RF power source 182 may supply power to the power electrode 110 by a power connection unit 164 disposed through the through hole 141.
  • a wiring frame 150 may be disposed on the ground electrode 110 and the auxiliary dielectric 140.
  • the wiring frame 150 may have a jaw 151 around the wiring frame 150.
  • the wiring frame 150 may be electrically connected to the ground electrode 120 while being in contact with the ground frame 120.
  • the wiring frame 150 may be fixedly coupled to the ground electrode 120 through fixing means 154 disposed through the through hole 157.
  • the wiring frame 150 may include a nut hole 155.
  • the nut hole 155 may be fixedly coupled to a bolt (not shown) disposed through the through hole 175 formed in the upper plate.
  • the wiring 160 may be disposed in the wiring frame 150 to supply power to the power electrodes 110.
  • the wire 160 may supply power to one power electrode 110 at a plurality of positions.
  • the wiring insulator 162 may be disposed between the wiring 160 and the wiring frame 150 to electrically insulate the wiring 160 and the wiring frame 150.
  • the wiring 160 may include a wiring through hole 161a
  • the wiring insulator 162 may include an insulating through hole 163a
  • the wiring frame 150 may include a frame through hole 153a. have.
  • the auxiliary insulator 140 may include an auxiliary through hole 141.
  • the wiring through hole 161a, the insulating through hole 163a, the frame through hole 153a, and the auxiliary through hole 141 may be aligned with each other.
  • connection part 164 may be electrically connected to the power electrode 110 through the wiring through hole 161a, the insulating through hole 163a, the frame through hole 153a, and the auxiliary through hole 141. In addition, the connection part 164 may fix the wiring 160 and the power electrode 110.
  • the frequency of the RF power source 182 may be 1 Mhz or more. Preferably, the frequency of the RF power source 182 may be 1 Mhz to 200 Mhz.
  • An impedance matching circuit 180 may be disposed between the RF power source 182 and the wire input terminal IN1. The impedance matching circuit 180 may be a means for maximally transferring power of the RF power source 182 to a load.
  • the RF power source 182 may supply power to the wire input terminal IN1 through a power supply line 174.
  • the power supply line 174 and the top plate 170 may be sealed.
  • 5 to 13 are diagrams illustrating a plasma generating apparatus according to other embodiments of the present invention. Descriptions overlapping with those described in FIGS. 1 to 3 will be omitted.
  • the RF power source may include a first RF power source 182a and a second RF power source 182b.
  • the frequency of the first RF power source 182a may be greater than the frequency of the second RF power source 182b.
  • the first RF power source 182a and the second RF power source 182b may be connected in parallel.
  • the frequency of the first RF power source 182a may be 10 MHz to 100 MHz.
  • the frequency of the second RF power source 182b may be 1 Mhz to 10 Mhz.
  • the first RF power source 182a may supply power to the power electrode 110 through the first impedance matching circuit 180a.
  • the second RF power supply 182b may supply power to the power supply electrode 110 through the second impedance matching circuit 180b.
  • the substrate holder 192 may be grounded or floated.
  • the width W1 of the ground electrode 120b and the width W2 of the power electrode 110b may be the same. According to the modified embodiment of the present invention, the width W1 of the ground electrode 120b, the width W2 of the power electrode 110b, and the electrode dielectric 130b may be variously modified.
  • the cross section of the ground electrode 120c may have a rectangular shape.
  • the cross section of the power electrode 110c may be rectangular.
  • the shape of the ground electrode 120c, the power electrode 110c, and the electrode dielectric 130c may be variously modified.
  • a cross section of the ground electrode 120d may be hexagonal.
  • the cross section of the power electrode 110d may be hexagonal.
  • Three surfaces of the ground electrode 120d and the power electrode 110d may be exposed on the electrode dielectric 130d.
  • the power trench 111d may be disposed on some or all of the exposed power electrodes 110d.
  • the ground trench part 121d may be disposed on some or all of the exposed ground electrode 120d.
  • the power trench 121d and the ground trench 111d may have a hole shape.
  • Cross sections of the power trench 121d and the ground trench 111d may include a circular, elliptical, polygonal, or trench form.
  • the trench parts 121d and 111d may cause hollow cathode discharge.
  • the trench parts 121d and 111d may have a constant density and shape in the extending direction of the power electrode 120d or the ground electrode 110d. According to a modified embodiment of the present invention, the trench parts 121d and 111d may have different densities and shapes in the extending direction of the power electrode 110d or the ground electrode 120d to ensure process uniformity. have.
  • the cross section of the ground electrode 120e may have a quadrangular shape.
  • the cross section of the power electrode 110e may be rectangular. A portion of the ground electrode 120e and the power electrode 110e may be exposed. The distance between the ground electrode 120e and the power electrode 110e may be constant.
  • the power trench 111f may be disposed on the side surface of the exposed power electrode 110f.
  • the ground trench part 121f may be disposed on the side surface of the exposed ground electrode 120f.
  • the trench portions 111f and 121f may have a hole shape.
  • the cross section of the trench may include a circular, elliptical, or polygonal shape.
  • the cross section of the ground electrode 120f may have a quadrangular shape.
  • the cross section of the power electrode 110f may be rectangular.
  • the cross section of the ground electrode 120e may be rectangular.
  • the cross section of the power electrode 110e may be rectangular.
  • a portion of the ground electrode 120e and the power electrode 110e may be exposed.
  • the distance between the ground electrode 120e and the power electrode 110e may be constant.
  • the power trench 111f may be disposed on the side surface of the exposed power electrode 110f.
  • the ground trenches 111f and 121f may have a hole shape.
  • Cross-sections of the ground trench portions 111f and 121f may include a circular, elliptical, or polygonal shape.
  • a cross section of the ground electrode 120g may be triangular.
  • the cross section of the power electrode 110g may be triangular.
  • An electrode dielectric 130g may be disposed on the ground electrode 120g and the power electrode 110g.
  • An auxiliary dielectric 140 may be selectively disposed on the electrode dielectric 130g.
  • Two surfaces of the ground electrode 120g and the power electrode 110g may be disposed on the electrode dielectric 130g.
  • the electrode dielectric 130g may be disposed on the plurality of power electrodes 110g and the plurality of ground electrodes 120g.
  • the shape of the ground electrode 120g and the power electrode 110g may be variously modified into a polygon, a circle, an oval, or the like.
  • the cross section of the ground electrode 120h may be a quadrangle.
  • a cross section of the power electrode 110h may be pentagonal.
  • the electrode dielectric 130h may be disposed at both sides of the power electrode 110h.
  • the ground electrode 120h may be disposed on the bottom surface of the electrode dielectric 130h.
  • the lower surface of the power electrode 110h may be higher than the lower surface of the electrode dielectric 130h. It may be recessed to the center of the exposed portion of the power electrode 120h to provide a pentagon.
  • a cross section of the ground electrode 120i may be rectangular.
  • the cross section of the power pole 110i may be quadrangular.
  • the electrode dielectric 130i may be disposed between the power electrode 110i and the ground electrode 120i. Lower surfaces of the electrode dielectric 130i, the power electrode 120i, and the ground electrode 110i may coincide with each other.
  • An exposed surface of the power electrode 110i may include a trench portion 111i.
  • 14 to 16 illustrate trench portions of a power electrode or a ground electrode according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the power electrode 210 may have a truncated prism shape.
  • the power electrode 210 may include trench portions 211.
  • the cross section of the trench portion 211 may be circular or elliptical.
  • the depth, radius, and density of the trench may be selected to maximize plasma density or process uniformity under process conditions.
  • the power electrode 310 may have a truncated prism shape.
  • the power electrode 310 may include trench portions 311.
  • the trenches 311 may include holes 312 regularly arranged two-dimensionally, horizontal trenches 313 connecting the holes in a cross shape in a plane where the holes 312 are disposed, and the horizontal trenches horizontally. May include vertical trenches 314.
  • the power electrode 410 may have a truncated prism shape.
  • the power electrode 410 may include trench portions 411.
  • the trench portions 411 may include horizontal trenches 413 connecting in a cross shape and vertical trenches 414 crossing the horizontal trenches.
  • FIG. 17 is a view for explaining a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the plasma generating apparatus includes a vacuum vessel 590, at least one pair of electrode structures 501a and 501b disposed side by side in the vacuum vessel 590, and the electrode structures 501a, Substrate holders 594a and 594b disposed opposite to 501b, and a support structure 570 that engages the pair of electrode structures 501a and 501b.
  • the electrode structures 501a and 501b include a plurality of ground electrodes, power electrodes interposed between the power electrodes, and dielectrics interposed between the power electrode and the ground electrode.
  • the power electrodes are connected to an RF power source.
  • the electrode structures 501a and 501b are as described with reference to FIGS. 5 to 13.
  • the vacuum container 590 may have a pressure below atmospheric pressure.
  • the vacuum container 590 may be a rectangular parallelepiped container.
  • a plurality of gas inlets 503 and a gas exhaust unit 505 may be disposed in the vacuum container 590.
  • the gas inlet 503 may provide a process gas to the vacuum container 590.
  • the gas exhaust unit 504 may discharge the process gas and reaction by-products of the vacuum vessel 590 to the outside.
  • the plasma generating device may form amorphous or polycrystalline silicon on a substrate.
  • the substrate holders 594a may be floated.
  • the substrate 592a may be mounted on the substrate holder 594a and disposed to face the electrode structure 501a.
  • the support structure 570 may provide a passage for supplying the power of the RF power source 582 to the power electrodes.
  • the interior of the support structure 570 may be filled with insulators or atmospheric pressure.
  • At least one of the ground electrodes and the power electrodes may include a trench that causes hollow cathode discharge on a surface thereof.
  • the plasma generating apparatus according to the modified embodiment of the present invention can also be applied to the case of mounting a circular substrate. Accordingly, the power supply electrode and / or the battery electrode may be disposed in the azimuth direction.

Abstract

본 발명은 플라즈마 발생 장치를 제공한다. 이 장치는 진공 용기, 진공 용기의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들, 진공 용기의 내부에 배치되고 접지 전극들 사이에 개재된 전원 전극들, 및 진공 용기의 내부에 배치되고 전원 전극과 접지 전극 사이에 개재된 전극 유전체들을 포함하고, 전원 전극들은 RF 전원에 연결된다.

Description

플라즈마 발생 장치
본 발명은 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 복수의 전원 전극들 및 전지 전극들을 포함하는 축전 결합 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.
RF 플라즈마는 유도 결합 플라즈마와 축전 결합 플라즈마로 구분될 수 있다. 태양전지의 제조 공정 뿐만 아니라 대면적의 평판 패널 디스플레이(FPD) 장치의 제조공정에서 대면적에 걸친 균일한 플라즈마의 형성은 매우 중요하다. 플라즈마 공정은 높은 공정 균일도, 높은 공정 속도를 달성하기 위해 대면적에 걸친 높은 플라즈마 균일도, 높은 플라즈마 밀도가 요구되어진다.
통상적인 축전 결합 플라즈마는 서로 마주보는 전극들 중에 하나에 RF 전원을 인가하고 다른 전극에 기판을 배치하여 플라즈마를 형성한다. 대면적에서, 축전 결합 플라즈마는 정상파 효과에 의하여 플라즈마 균일도 및 공정 균일도가 낮다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 격자 흠결 밀도가 작고, 고속 성장 속도, 및 공정 균일성을 가진 폴리 실리콘 증착용 플라즈마 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 진공 용기, 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들, 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 접지 전극들 사이에 개재된 전원 전극들, 및 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에 개재된 전극 유전체들을 포함하고, 상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극 및 상기 전극 유전체 상에 배치되는 보조 절연체를 더 포함하고, 상기 보조 절연체의 상부면은 상기 접지 전극의 상부면과 동일한 높이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 진공 용기는 상판을 포함하고, 상기 상판과 상기 보조 절연체 사이에 개재되는 배선 프레임을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배선 프레임은 외곽에 턱을 포함하고,상기 배선 프레임의 내부에 배치된 배선을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배선과 상기 배선 프레임 사이에 개재된 배선 절연체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배선 프레임 내부로 연장되어 상기 배선을 감싸는 차폐부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 배선은 상기 전원 전극에 복수의 위치에서 전력을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극들 및 상기 접지 전극들 중에서 적어도 하나는 할로우 케소드 방전을 유발하는 트렌치부를 측면 또는 하부면에 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극들 또는 상기 접지 전극들은 원기둥 또는 다각 기둥 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전원 전극 및 상기 접지 전극 중에서 적어도 하나는 상기 전극 유전체에 걸치도록 돌출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 진공 용기, 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들, 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 접지 전극들 사이에 개재된 전원 전극들, 및 상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 전원 전극 및 상기 접지 전극 상에 배치되는 전극 유전체를 포함하고, 상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지 전극들 및 전원 전극들 중에서 적어도 하나는 다각 기둥의 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 진공 용기, 상기 진공 용기의 내부에 나란히 배치되는 적어도 한 쌍의 전극 구조체들, 상기 전극 구조체들에 대향하여 배치되는 기판 홀더들, 및 상기 한 쌍의 전극 구조체들과 결합하는 지지 구조체를 포함한다. 상기 전극 구조체는 복수의 접지 전극들, 상기 전원 전극들 사이에 개재된 전원 전극들, 및 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에 개재된 유전체들을 포함하고, 상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판 홀더들은 플로팅될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지 구조체는 상기 RF 전원의 전력을 상기 전원 전극들에게 공급하는 통로를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 접지 전극들 및 상기 전원 전극들 중에서 적어도 하나는 표면에 할로우 케소드 방전을 유발하는 트렌치부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 분할된 전원 전극의 구조를 가질 수 있다. 상기 분할된 전원 전극에 인접하여 분할된 접지 전극이 배치될 수 있다. 상기 전원 전극들과 상기 접지 전극들은 플라즈마를 형성할 수 있다. 상기 전원 전극들과 상기 접지 전극들은 실질적으로 동일한 평면에 배치되어, 상기 전원 전극들과 수직으로 이격되어 배치된 기판에 낮은 에너지의 플라즈마를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판은 낮은 격자 흠결을 가진 박막이 형성될 수 있다. 상기 박막은 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘일 수 있다.
또한, 상기 전원 전극 또는 상기 접지 전극은 트렌치부를 포함할 수 있다. 상기 트렌치부는 할로우 케소드 방전을 제공하여 플라즈마 밀도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 공정 속도가 증가할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 평면도이다.
도 5 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다.
도 14 내지 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 전극 또는 접지 전극의 트렌치부를 설명하는 도면들이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.
폴리 실리콘을 이용하는 태양 전지 공정에서, 상기 폴리 실리콘의 높은 성장 속도 및 낮은 격자 흠결 밀도(defects density)가 요구된다. 따라서, 격자 흠결 밀도가 작고, 높은 성장 속도, 및 공정 균일성을 가진 폴리 실리콘 플라즈마 증착 장치는 박막형 태양전지의 가장 중요한 해결 과제이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다. 도 2는 도 1의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다. 도 3은 도 1의 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치는 진공 용기(190), 상기 진공 용기(190)의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들(120), 상기 진공 용기(190)의 내부에 배치되고 상기 접지 전극들(190) 사이에 개재된 전원 전극들(110), 및 상기 진공 용기(190)의 내부에 배치되고 상기 전원 전극들(110)과 상기 접지 전극들(120) 사이에 개재된 전극 유전체들(130)을 포함한다. 상기 전원 전극들(110)은 RF 전원에 연결된다.
상기 진공 용기(190)는 대기압 이하의 압력을 가질 수 있다. 상기 진공 용기(190)는 직육면체 형상의 용기일 수 있다. 상기 진공 용기(190)에 가스 유입부(미도시) 및 가스 배기부(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 가스 유입부는 상기 진공 용기(190)에 공정 가스를 제공할 수 있다. 상기 가스 배기부는 상기 진공 용기(190)의 공정 가스 및 반응 부산물을 외부로 배출할 수 있다. 상기 플라즈마 발생 장치는 비정질 또는 다결정 실리콘을 기판(192)에 형성할 수 있다.
상기 진공 용기(190)는 상판(170)을 포함할 수 있다. 상기 상판(170)은 상기 진공 용기(190)의 상부면에 배치될 수 있다. 상기 상판(170)은 금속일 수 있다. 상기 상판(170)은 알루미늄 또는 스테인레스일 수 있다. 상기 상판(170)은 사각판 형상을 가질 수 있다. 상기 상판(170)과 상기 진공 용기(190)는 밀착되어 진공을 유지할 수 있다.
상기 기판(192)은 기판 홀더(194)에 장착될 수 있다. 상기 기판 홀더(194)는 상기 접지 전극들(120) 및 상기 전원 전극들(110)에 대향하고 배치될 수 있다. 상기 기판(192)은 반도체 기판, 유리 기판, 또는 유전체 기판일 수 있다. 상기 기판(192)은 사각형 기판일 수 있다. 상기 기판(192)에 증착되는 물질은 비정질 또는 다결정 실리콘일 수 있다. 상기 기판 홀더(194)는 가열부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 가열부는 상기 기판(192)을 가열할 수 있다. 상기 기판(192)의 온도는 상온 내지 섭씨 300 도 일 수 있다. 상기 기판(192) 또는 상기 기판 홀더(194)는 전기적으로 플로딩(flating) 또는 접지될 수 있다. 상기 기판(192)과 상기 전원 전극(110)의 사이의 간격은 수 센치미터(cm) 이하일 수 있다. 상기 기판(192)이 플로딩된 경우, 상기 기판(192)의 전위는 플라즈마 전위와 같이 움직이기 때문에 상기 기판(192)에 입사하는 이온의 에너지는 작아서 이온에 의한 박막의 손상을 줄일 수 있다.
일반적인 축전 결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma)의 경우, 서로 이격되어 마주보는 접지 전극과 파워 전극의 쉬스(sheath)에 걸리는 전압은 거의 같다. 따라서,이 경우에 상지 접지 전극 상에 배치된 기판에 형성되는 박막은 고 에너지 이온에 의한 손상을 입게 된다.
상기 접지 전극들(120)은 사각 기둥 형상일 수 있다. 상기 접지 전극들(120)은 상기 전원 전극들(110) 사이 및 양측에 배치될 수 있다. 상기 접지 전극들(120)은 전기적으로 접지될 수 있다. 상기 전원 전극(110)과 상기 접지 전극(120)은 음극 및 양극을 형성할 수 있다. 상기 전원 전극(110)과 상기 접지 전극(120)의 간격(D1)은 상기 전원 전극(110)과 상기 기판(192) 사이(D2)의 간격보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 전원 전극(140)과 상기 접지 전극(122) 사이에 강한 전계가 형성되어 플라즈마를 형성시킬 수 있다. 또한, 상기 기판(192)에 제공되는 플라즈마는 낮은 이온 에너지를 가지고 상기 기판(192)에 입사할 수 있다. 따라서, 실리콘 증착 공정에서 상기 플라즈마 발생 장치는 낮은 격자 흠결을 제공할 수 있다. 상기 기판(192)이 플로딩(floating)된 경우, 상기 플라즈마는 주로 상기 접지 전극(120)과 상기 전원 전극(110) 사이에 형성될 수 있다. 상기 접지 전극(120)은 돌출부(129)를 포함할 수 있다. 상기 돌출부(129)는 상기 전극 유전체(130)와 결합하기 위한 수단일 수 있다.
상기 전원 전극들(110)은 사각 기둥 형상일 수 있다. 상기 전원 전극(110)의 단면은 상기 접지 전극(120)의 단면과 다른 형상을 가질 수 있다. 상기 전원 전극(110)은 돌출부(119)를 포함할 수 있다. 상기 돌출부(119)는 상기 전극 유전체(130)와 결합하기 위한 수단일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 평면도이다.
도 1 내지 도 3, 및 도 4를 참조하면, RF 전원(182)의 주파수가 증가하면, 플라즈마 밀도가 증가할 수 있다. 그러나, 상기 RF 전원(182)의 주파수가 증가하면, 따라서 정상파 효과(standing wave effect)는 증가할 수 있다. 상기 정상파 효과는 플라즈마 균일도 및/또는 공정 균일도를 제약할 수 있다. 상기 전원 전극(110)의 복수의 노드들(N1,N2)에 RF 전력의 공급은 상기 정상파 효과를 감소시킬 수 있다. 상기 전원 전극(110)에 RF 전력이 공급되는 위치에 따라 플라즈마 밀도 분포는 변경될 수 있다.
상기 전원 전극들(110)은 균등하게 N 분할될 수 있다. 상기 전원 전극(110)의 N 분할된 부분의 중심부에 RF 전력이 공급된다. 즉, 상기 전원 전극(110)의 노드들(N1, N2)은 분할된 부분의 중심부에 위치한다. 상기 전원 전극(110)의 전류 분포 또는/및 전압 분포는 상기 전원 전극(110)의 중심에 대하여 대칭적일 수 있다.
상기 전원 전극들(110)은 복수의 노드들(N1,N2)을 포함할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 상기 RF 전원(182)의 전력을 상기 전원 전극(110)에 공급할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)를 포함한다. 상기 전원 전극(110)의 길이는 L이다. 상기 제1 노드(N1)는 L/4에 위치하고, 상기 제2 노드(N2)는 3L/4에 위치할 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전류는 최대값을 가질 수 있고, 상기 노드들(N1,N2)에서 전압은 최소값을 가질 수 있다. 상기 전류 또는 상기 전압의 분포는 상기 노드들(N1,N2) 중심을 좌우 대칭일 수 있다. 상기 노드들(N1,N2)에서 전압의 위상은 동위상일 수 있다.
다시, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 전극 유전체들(130)은 상기 전원 전극(110)과 상기 접지 전극(120)을 서로 전기적으로 분리할 수 있다. 성기 전극 유전체들(130)은 알루미나, 쿼츠, 세라믹, 또는 실리콘일 수 있다. 상기 전극 유전체들(130)은 상기 접지 전극(120)의 돌출부(129) 및 상기 전원 전극(110)의 돌출부(119)에 의하여 지지될 수 있다. 상기 전극 유전체들(130)은 알루미나 또는 세라믹 등으로 스퍼터링에 강한 물질일 수 있다.
상기 전극 유전체(130)의 상부면은 상기 전원 전극(110)의 상부면과 일치할 수 있다. 상기 전원 전극(110) 및 상기 전극 유전체(130) 상에 보조 유전체(140)가 배치될 수 있다. 상기 보조 유전체(140)의 상부면은 상기 접지 전극(120)의 상부면과 일치할 수 있다. 상기 보조 유전체(140)는 테프론, 세라믹, 실리콘, 또는 알루미나일 수 있다. 상기 보조 유전체(140)는 복수의 관통홀들(141)을 포함할 수 있다. 상기 RF 전원(182)의 전력은 상기 관통홀(141)을 관통하여 배치되는 전원 연결부(164)에 의하여 상기 전원 전극(110)에 전력을 공급할 수 있다.
상기 접지 전극(110) 및 상기 보조 유전체(140) 상에 배선 프레임(150)이 배치될 수 있다. 상기 배선 프레임(150)은 주위에 턱(151)을 가질 수 있다. 상기 배선 프레임(150)은 상기 접지 전극(120)과 접촉하면서 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 배선 프레임(150)은 관통홀(157)을 관통하여 배치되는 고정 수단(154)을 통하여 상기 접지 전극(120)과 고정 결합할 수 있다. 상기 배선 프레임(150)은 너트 홀(155)을 포함할 수 있다. 상기 너트 홀(155)은 상기 상판에 형성된 관통홀(175)을 관통하여 배치되는 볼트(미도시)와 고정 결합할 수 있다.
상기 배선(160)은 상기 배선 프레임(150) 내부에 배치되어 상기 전원 전극들(110)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 배선(160)은 하나의 전원 전극(110)에 복수의 위치에서 전력을 공급할 수 있다. 배선 절연체(162)는 상기 배선(160)과 상기 배선 프레임(150) 사이에 배치되어 상기 배선(160)과 상기 배선 프레임(150)을 전기적으로 절연할 수 있다. 상기 배선(160)은 배선 관통홀(161a)을 포함하고, 상기 배선 절연체(162)는 절연 관통홀(163a)을 포함하고, 상기 배선 프레임(150)은 프레임 관통홀(153a)을 포함할 수 있다. 상기 보조 절연체(140)은 보조 관통홀(141)을 포함할 수 있다. 상기 배선 관통홀(161a), 절연 관통홀(163a), 프레임 관통홀(153a), 및 보조 관통홀(141)은 서로 정렬될 수 있다. 연결부(164)는 상기 배선 관통홀(161a), 절연 관통홀(163a), 프레임 관통홀(153a), 및 보조 관통홀(141)을 통과하여 상기 전원 전극(110)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 연결부(164)는 상기 배선(160)과 상기 전원 전극(110)을 고정결합시킬 수 있다.
상기 RF 전원(182)의 주파수는 1 Mhz 이상일 수 있다. 바람직하게는, 상기 RF 전원(182)의 주파수는 1 Mhz 내지 200 Mhz 일 수 있다. 상기 RF 전원(182)과 상기 배선 입력단(IN1) 사이에 임피던스 매칭 회로(180)가 배치될 수 있다. 상기 임피던스 매칭 회로(180)는 상기 RF 전원(182)의 전력을 부하에 최대로 전달하는 수단일 수 있다. 상기 RF 전원(182)은 전원 공급 라인(174)을 통하여 상기 배선 입력단(IN1)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 전원 공급 라인(174)과 상기 상판(170)은 실링될 수 있다.
도 5 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면들이다. 도 1 내지 도 3에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 상기 RF 전원은 제1 RF 전원(182a) 및 제2 RF 전원(182b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 RF 전원(182a)의 주파수는 상기 제2 RF 전원(182b)의 주파수보다 클 수 있다. 상기 제1 RF 전원(182a)과 상기 제2 RF 전원(182b)은 병렬연결될 수 있다. 상기 제1 RF 전원(182a)의 주파수는 10 Mhz 내지 100 MHz 일 수 있다. 상기 제2 RF 전원(182b)의 주파수는 1 Mhz 내지 10 Mhz 일 수 있다. 상기 제1 RF 전원(182a)은 제1 임피던스 매칭회로(180a)를 통하여 전원 전극(110)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 제2 RF 전원(182b)은 제2 임피던스 매칭 회로(180b)를 통하여 상기 전원 전극(110)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 기판 홀더(192)는 접지되거나 플로팅될 수 있다.
도 6을 참조하면, 접지 전극(120b)의 폭(W1)과 전원 전극(110b)의 폭(W2)은 같을 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 접지 전극(120b)의 폭(W1), 상기 전원 전극(110b)의 폭(W2), 및 상기 전극 유전체(130b)은 다양하게 변형될 수 있다.
도 7을 참조하면, 접지 전극(120c)의 단면은 사각형일 수 있다. 상기 전원 전극(110c)의 단면은 사각형일 수 있다. 상기 접지 전극(120c), 전원 전극(110c), 및 전극 유전체(130c)의 형태는 다양하게 변형될 수 있다.
도 8을 참조하면, 접지 전극(120d)의 단면은 육각형일 수 있다. 전원 전극(110d)의 단면은 육각형일 수 있다. 상기 접지 전극(120d) 및 상기 전원 전극(110d)의 3면은 상기 전극 유전체(130d) 상에 노출될 수 있다. 전원 트렌치부(111d)는 상기 노출된 전원 전극(110d)의 일부 또는 전부에 배치될 수 있다. 접지 트렌치부(121d)는 상기 노출된 접지 전극(120d)의 일부 또는 전부에 배치될 수 있다. 상기 전원 트렌치부(121d) 및 상기 접지 트렌치부(111d)는 홀의 형상을 가질 수 있다. 상기 전원 트렌치부(121d) 및 상기 접지 트렌치부(111d)의 단면은 원형, 타원형, 다각형, 또는 트렌치의 형태를 포함할 수 있다. 상기 트렌치부(121d,111d)는 할로우 케소드 방전을 유발할 수 있다. 상기 트렌치부(121d,111d)는 상기 전원 전극(120d) 또는 상기 접지 전극(110d)의 연장되는 방향으로 일정한 밀도 및 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 공정 균일성을 확보하도록 상기 트렌치부(121d,111d)는 상기 전원 전극(110d) 또는 상기 접지 전극(120d)의 연장되는 방향으로 다른 밀도 및 형태를 가질 수 있다.
도 9를 참조하면, 접지 전극(120e)의 단면은 사각형일 수 있다. 전원 전극(110e)의 단면은 사각형일 수 있다. 상기 접지 전극(120e) 및 상기 전원 전극(110e)의 일부는 노출될 수 있다. 상기 접지 전극(120e)과 상기 전원 전극(110e)의 간격은 일정할 수 있다.
전원 트렌치부(111f)는 상기 노출된 전원 전극(110f)의 측면에 배치될 수 있다. 접지 트렌치부(121f)는 상기 노출된 접지 전극(120f)의 측면에 배치될 수 있다. 상기 트렌치부(111f,121f)는 홀의 형상을 가질 수 있다. 상기 트렌치부의 단면은 원형, 타원형, 또는 다각형 형태를 포함할 수 있다.
도 10을 참조하면, 접지 전극(120f)의 단면은 사각형일 수 있다. 전원 전극(110f)의 단면은 사각형일 수 있다. 접지 전극(120e)의 단면은 사각형일 수 있다. 전원 전극(110e)의 단면은 사각형일 수 있다. 상기 접지 전극(120e) 및 상기 전원 전극(110e)의 일부는 노출될 수 있다. 상기 접지 전극(120e)과 상기 전원 전극(110e)의 간격은 일정할 수 있다. 전원 트렌치부(111f)는 상기 노출된 전원 전극(110f)의 측면에 배치될 수 있다. 상기 접지 트렌치부(111f,121f)는 홀의 형상을 가질 수 있다. 상기 접지 트렌치부(111f,121f)의 단면은 원형, 타원형, 또는 다각형 형태를 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 접지 전극(120g)의 단면은 삼각형일 수 있다. 상기 전원 전극(110g)의 단면은 삼각형일 수 있다. 상기 접지 전극(120g) 및 상기 전원 전극 (110g)상에 전극 유전체(130g)가 배치될 수 있다. 상기 전극 유전체(130g) 상에 선택적으로 보조 유전체(140)가 배치될 수 있다. 상기 접지 전극(120g) 및 상기 전원 전극(110g)의 2면은 전극 유전체(130g) 상에 배치될 수 있다. 상기 전극 유전체(130g)는 복수의 전원 전극들(110g) 및 복수의 접지 전극들(120g) 상에 배치될 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 접지 전극(120g) 및 상기 전원 전극(110g)의 형태는 다각형, 원형, 타원형 등으로 다양하게 변형될 수 있다.
도 12를 참조하면, 접지 전극(120h)의 단면은 사각형일 수 있다. 상기 전원 전극(110h)의 단면은 5각형일 수 있다. 상기 전극 유전체(130h)는 상기 전원 전극(110h)의 양측에 배치될 수 있다. 상기 접지 전극(120h)은 상기 전극 유전체(130h)의 하부면에 배치될 수 있다. 상기 전원 전극(110h)의 하부면은 상기 전극 유전체(130h)의 하부면보다 높을 수 있다. 상기 전원 전극(120h)의 노출된 부분의 중심으로 함몰되어 오각형을 제공할 수 있다.
도 13을 참조하면, 접지 전극(120i)의 단면은 사각형일 수 있다. 상기 전원 전(110i)극의 단면은 4각형일 수 있다. 상기 전극 유전체(130i)는 상기 전원 전극(110i)과 상기 접지 전극(120i) 사이에 배치될 수 있다. 상기 전극 유전체(130i), 상기 전원 전극(120i), 및 상기 접지 전극(110i)의 하부면은 일치할 수 있다. 상기 전원 전극(110i)의 노출면은 트렌치부(111i)를 포함할 수 있다.
도 14 내지 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 전극 또는 접지 전극의 트렌치부를 설명하는 도면들이다.
도 14를 참조하면, 상기 전원 전극(210)은 절두 프리즘(truncated prism) 형상일 수 있다. 상기 전원 전극(210)은 트렌치부들(211)을 포함할 수 있다. 상기 트렌치부(211)의 단면은 원형 또는 타원형일 수 있다. 상기 트렌치부의 깊이, 반경, 및 밀도는 공정 조건에서 플라즈마 밀도를 최대 또는 공정 균일성을 확보하도록 선택될 수 있다.
도 15를 참조하면, 상기 전원 전극(310)은 절두 프리즘(truncated prism) 형상일 수 있다. 상기 전원 전극(310)은 트렌치부들(311)을 포함할 수 있다. 상기 트렌치부들(311)은 규칙적으로 2차원적으로 배열된 홀들(312), 상기 홀들(312)이 배치된 평면에서 상기 홀들을 십자 형태로 연결하는 가로 트렌치들(313) 및 상기 가로 트렌치들을 가로지르는 세로 트렌치들(314)을 포함할 수 있다.
도 16을 참조하면, 상기 전원 전극(410)은 절두 프리즘(truncated prism) 형상일 수 있다. 상기 전원 전극(410)은 트렌치부들(411)을 포함할 수 있다. 상기 트렌치부들(411)은 십자 형태로 연결하는 가로 트렌치들(413) 및 상기 가로 트렌치들을 가로지는 세로 트렌치들(414)을 포함할 수 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 설명하는 도면이다.
도 17을 참조하면, 상기 플라즈마 발생 장치는 진공 용기(590), 상기 진공 용기(590)의 내부에 나란히 배치되는 적어도 한 쌍의 전극 구조체들(501a,501b), 및 상기 전극 구조체들(501a,501b)에 대향하여 배치되는 기판 홀더들(594a,594b), 상기 한 쌍의 전극 구조체들(501a,501b)과 결합하는 지지 구조체(570)를 포함한다. 상기 전극 구조체(501a,501b)는 복수의 접지 전극들, 상기 전원 전극들 사이에 개재된 전원 전극들, 및 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에 개재된 유전체들을 포함한다. 상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결된다. 전극 구조체들(501a,501b)는 도 5 내지 도 13에서 설명한 바와 같다.
상기 진공 용기(590)는 대기압 이하의 압력을 가질 수 있다. 상기 진공 용기(590)는 직육면체 형상의 용기일 수 있다. 상기 진공 용기(590)에 복수의 가스 유입부(503) 및 가스 배기부(505)가 배치될 수 있다. 상기 가스 유입부(503)는 상기 진공 용기(590)에 공정 가스를 제공할 수 있다. 상기 가스 배기부(504)는 상기 진공 용기(590)의 공정 가스 및 반응 부산물을 외부로 배출할 수 있다. 상기 플라즈마 발생 장치는 비정질 또는 다결정 실리콘을 기판에 형성할 수 있다.
상기 기판 홀더들(594a)은 플로팅될 수 있다. 기판(592a)은 상기 기판 홀더(594a)에 장착되고 상기 전극 구조체(501a)를 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 지지 구조체(570)는 상기 RF 전원(582)의 전력을 상기 전원 전극들에게 공급하는 통로를 제공할 수 있다. 상기 지지 구조체(570)의 내부는 절연체로 채워지거나 대기압일 수 있다. 상기 접지 전극들 및 상기 전원 전극들 중에서 적어도 하나는 표면에 할로우 케소드 방전을 유발하는 트렌치부를 포함할 수 있다.
본 발명의 변형된 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 원형 기판을 장착하는 경우에도 적용될 수 있다. 이에 따라, 전원 전극 및/또는 전지 전극은 방위각 방향으로 배치될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 진공 용기;
    상기 진공 용기의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들;
    상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 접지 전극들 사이에 개재된 전원 전극들; 및
    상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에 개재된 전극 유전체들을 포함하고,
    상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 전극 및 상기 전극 유전체 상에 배치되는 보조 절연체를 더 포함하고,
    상기 보조 절연체의 상부면은 상기 접지 전극의 상부면과 동일한 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 진공 용기는 상판을 포함하고,
    상기 상판과 상기 보조 절연체 사이에 개재되는 배선 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배선 프레임은 외곽에 턱을 포함하고,
    상기 배선 프레임의 내부에 배치된 배선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 배선과 상기 배선 프레임 사이에 개재된 배선 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 배선 프레임 내부로 연장되어 상기 배선을 감싸는 차폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 배선은 상기 전원 전극에 복수의 위치에서 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 전극들 및 상기 접지 전극들 중에서 적어도 하나는 할로우 케소드 방전을 유발하는 트렌치부를 측면 또는 하부면에 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 전극들 또는 상기 접지 전극들은 원기둥 또는 다각 기둥 형태인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 전극 및 상기 접지 전극 중에서 적어도 하나는 상기 전극 유전체에 걸치도록 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  11. 진공 용기;
    상기 진공 용기의 내부에 배치되고 나란히 연장되는 복수의 접지 전극들;
    상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 접지 전극들 사이에 개재된 전원 전극들; 및
    상기 진공 용기의 내부에 배치되고 상기 전원 전극 및 상기 접지 전극 상에 배치되는 전극 유전체를 포함하고,
    상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 접지 전극들 및 전원 전극들 중에서 적어도 하나는 다각 기둥의 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  13. 진공 용기;
    상기 진공 용기의 내부에 나란히 배치되는 적어도 한 쌍의 전극 구조체들;
    상기 전극 구조체들에 대향하여 배치되는 기판 홀더들; 및
    상기 한 쌍의 전극 구조체들과 결합하는 지지 구조체를 포함하고,
    상기 전극 구조체는:
    복수의 접지 전극들;
    상기 전원 전극들 사이에 개재된 전원 전극들; 및
    상기 전원 전극과 상기 접지 전극 사이에 개재된 유전체들을 포함하고,
    상기 전원 전극들은 RF 전원에 연결되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판 홀더들은 플로팅된 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 상기 RF 전원의 전력을 상기 전원 전극들에게 공급하는 통로를 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 접지 전극들 및 상기 전원 전극들 중에서 적어도 하나는 표면에 할로우 케소드 방전을 유발하는 트렌치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
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