KR101067503B1 - Plasma reactor having injector - Google Patents
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Abstract
플라즈마 반응기는, 플라즈마를 분사하도록 구성된 플라즈마 발생기; 및 상기 플라즈마 발생기에 인접하여 위치하며 상기 플라즈마 발생기에서 분사되는 플라즈마에 전구체(precursor)를 주입하도록 구성된 인젝터를 포함할 수 있다. 상기 인젝터는, 개구부를 갖는 플랫폼; 상기 개구부에 전구체를 주입하도록 상기 플랫폼에 형성된 하나 이상의 인젝션 홀; 및 상기 하나 이상의 인젝션 홀과 연결되어 상기 플랫폼에 형성되며 전구체를 운반하도록 구성된 채널을 포함할 수 있다. 상기 플라즈마 반응기를 이용하면, 플라즈마를 전구체와 함께 공급할 수 있으며, 코로나 플라즈마(corona plasma)를 이용하는 경우 진공 상태를 필요로 하지 않으므로 넓은 공정창(wide process window)을 가질 수 있다.
플라즈마, 반응기, 인젝터, 코로나, 전구체
The plasma reactor includes a plasma generator configured to inject a plasma; And an injector positioned adjacent to the plasma generator, the injector configured to inject a precursor into the plasma emitted from the plasma generator. The injector includes a platform having an opening; At least one injection hole formed in the platform to inject a precursor into the opening; And a channel connected to the one or more injection holes and formed in the platform and configured to carry the precursor. When using the plasma reactor, the plasma can be supplied with the precursor, and when using the corona plasma (corona plasma) it does not require a vacuum state can have a wide process window (wide process window).
Plasma, reactor, injector, corona, precursor
Description
실시예들은 인젝터를 구비한 플라즈마 반응기에 관한 것이다. Embodiments relate to a plasma reactor with an injector.
원자층 증착법(atomic layer deposition; ALD) 또는 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)에 의하여 기판상에 막을 형성하는 과정에 플라즈마가 이용될 수 있다. 이때 기판에 플라즈마를 분사하기 위한 다양한 형태의 플라즈마 반응기가 이용될 수 있다. Plasma may be used in the process of forming a film on a substrate by atomic layer deposition (ALD) or chemical vapor deposition (CVD). In this case, various types of plasma reactors for injecting plasma to the substrate may be used.
플라즈마 반응기의 일 예로는 평판(parallel plate) 플라즈마 반응기가 있다. 이는 챔버 내에 위치하는 평행한 전극들 사이에 막이 형성될 기판을 위치시키고, 전극들 사이에 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시킴으로써 기판에 플라즈마를 가하는 방법이다. One example of a plasma reactor is a parallel plate plasma reactor. This is a method of applying a plasma to a substrate by placing a substrate on which a film is to be formed between parallel electrodes located in the chamber, and generating a plasma by applying power between the electrodes.
플라즈마 반응기의 다른 예로는 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma; ICP) 형태의 플라즈마 반응기가 있다. 이는 석영 등으로 이루어진 유전체 반응기 외부에 코일을 감고 전기장을 변화시키면 코일의 내부에 유도 자기장이 발생하게 되는데, 이에 따른 2차 유도 전류가 반응기 내부에 형성되는 것을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 방법이다. Another example of a plasma reactor is a plasma reactor in the form of an inductively coupled plasma (ICP). When the coil is wound around the outside of the dielectric reactor made of quartz or the like and the electric field is changed, an induced magnetic field is generated inside the coil. Accordingly, a secondary induced current is generated in the reactor to generate a plasma.
실시예들은, 코로나 플라즈마(corona plasma) 등의 플라즈마를 발생시켜 분사하는 동시에 인젝터를 이용하여 전구체(precursor) 등의 물질을 플라즈마와 함께 공급할 수 있도록 구성된 플라즈마 반응기를 제공할 수 있다.Embodiments may provide a plasma reactor configured to generate and spray a plasma, such as a corona plasma, and simultaneously supply a substance, such as a precursor, with a plasma using an injector.
일 실시예에 따른 플라즈마 반응기는, 플라즈마를 분사하도록 구성된 플라즈마 발생기; 및 상기 플라즈마 발생기에 인접하여 위치하며 상기 플라즈마 발생기에서 분사되는 플라즈마에 전구체(precursor)를 주입하도록 구성된 인젝터를 포함할 수 있다. In one embodiment, a plasma reactor includes a plasma generator configured to inject a plasma; And an injector positioned adjacent to the plasma generator, the injector configured to inject a precursor into the plasma emitted from the plasma generator.
상기 인젝터는, 개구부를 갖는 플랫폼; 상기 개구부에 전구체를 주입하도록 상기 플랫폼에 형성된 하나 이상의 인젝션 홀; 및 상기 하나 이상의 인젝션 홀과 연결되어 상기 플랫폼에 형성되며 전구체를 운반하도록 구성된 채널을 포함할 수 있다.The injector includes a platform having an opening; At least one injection hole formed in the platform to inject a precursor into the opening; And a channel connected to the one or more injection holes and formed in the platform and configured to carry the precursor.
상기 플라즈마 발생기는, 반응 기체가 주입되는 챔버; 상기 챔버 내의 반응 기체에 전기장을 인가하도록 구성되며 서로 대향하는 제1 전극 및 제2 전극; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전력을 인가하는 신호 발생기를 포함할 수 있다. The plasma generator includes a chamber into which a reaction gas is injected; A first electrode and a second electrode configured to apply an electric field to the reaction gas in the chamber and oppose each other; It may include a signal generator for applying power between the first electrode and the second electrode.
실시예들에 따른 플라즈마 반응기는, 플라즈마를 전구체(precursor)와 함께 공급함으로써, 기판상에 증착막을 형성하거나, 기판상의 물질을 도핑하거나 또는 플라즈마 처리하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 또한 플라즈마로서 코로나 플라즈마를 사용할 경우 진공 상태가 아니어도 되기 때문에 넓은 공정창(wide process window)을 가질 수 있다.The plasma reactor according to the embodiments may be used for forming a deposition film on a substrate, doping a material on the substrate, or treating the plasma by supplying a plasma together with a precursor. In addition, when the corona plasma is used as the plasma, it may have a wide process window because it does not have to be a vacuum.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings looks at in detail with respect to embodiments of the present invention.
도 1a는 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 도시한 개략적인 단면도이다. 1A is a schematic cross-sectional view illustrating a plasma reactor according to one embodiment.
도 1a를 참조하면, 플라즈마 반응기는 플라즈마 발생기(10) 및 인젝터(20)를 포함할 수 있다. 플라즈마 발생기(10)와 인젝터(20)는 서로 인접하여 위치하며, 플라즈마 발생기(10)에서 발생된 플라즈마가 인젝터(20)에서 주입되는 물질(예컨대, 전구체(precursor))과 함께 기판(1)에 분사될 수 있다.Referring to FIG. 1A, the plasma reactor may include a
플라즈마 발생기(10)는 챔버(13), 제1 전극(11), 제2 전극(12), 및 신호 생성기(14)를 포함할 수 있다. 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)은 챔버(13) 내에 플라즈마를 형성하도록 서로 대향하여 위치할 수 있다. 챔버(13)는 주입구(130)를 포함할 수 있으며 주입구(130)를 통해 챔버(13) 내에 플라즈마 발생을 위한 반응 기체가 주입될 수 있다. 제1 전극(11)은 끝부분이 뾰족한 형상(예컨대, 원뿔 형상)으로 된 원기둥 형상의 전극일 수 있으며, 제2 전극(12)은 평판 형상의 전극일 수 있다. 제2 전극(12)은 플라즈마가 토출되기 위한 홀(120)을 포함할 수 있다. 제1 전극(11)의 끝부분이 제2 전극(12)의 홀(120)에 정렬되어 위치할 수도 있다. The
신호 생성기(14)는 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 펄스(pulse) 또는 사각파(square wave) 형태의 전력을 인가할 수 있다. 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 전력이 인가되면, 챔버(13) 내의 반응 기체에 전기장이 인가되어 제1 전극(11) 및 제2 전극(12) 사이에 코로나 플라즈마(corona plasma)가 생성될 수 있다. 생성된 코로나 플라즈마는 제2 전극(12)의 홀(120)을 통하여 분사될 수 있다. The
도 1a에 도시된 실시예에서 플라즈마 발생기(10)는 코로나 플라즈마를 발생시키도록 구성되나, 이는 예시적인 것으로서 다른 실시예에서는 상이한 종류의 플라즈마 발생기가 사용될 수도 있다. In the embodiment shown in FIG. 1A, the
인젝터(20)는 플라즈마 발생기(10)와 인접하여 위치하며, 전구체 등의 물질을 주입하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 전구체란 플라즈마를 이용하여 기판(1)에 증착막을 형성하거나, 기판(1)상의 물질을 도핑하는 등의 공정에 사용될 수 있는 물질을 의미한다. 실시예들에 따른 플라즈마 반응기에 사용되는 전구체의 종류에 대해서는 상세히 후술한다.The
인젝터(20)와 플라즈마 발생기(10) 사이의 이격 거리(x)는 플라즈마 반응기의 구조에 따라 상이하게 결정될 수 있으며, 따라서 인젝터(20)는 가변 인젝터 형태일 수도 있다. 예컨대, 이격 거리(x)가 상대적으로 작을 경우, 융점이 상대적으로 높고 증기압(vapor pressure) 및 반응성(reactivity)이 상대적으로 작은 전구체를 사용할 수 있다. 이 경우 기판(1)에 대한 전구체의 확산도는 낮아지게 된다. 반면, 이격 거리(x)가 상대적으로 클 경우, 융점이 상대적으로 낮고 증기압 및 반응 성이 상대적으로 큰 전구체를 사용할 수 있다. 이 경우에는 기판(1)에 대한 전구체의 확산도가 증가하게 된다.The separation distance x between the
인젝터(20)는 플랫폼(21), 플랫폼(21)에 형성된 하나 이상의 인젝션 홀(22) 및 채널(24)을 포함할 수 있다. 플랫폼(21)은 소정의 크기(d0)를 갖는 개구부(210)를 구비할 수 있으며, 개구부(210)는 플라즈마 발생기(10)에서 플라즈마가 분사되는 제2 전극(12)의 홀(120)과 정렬되어 위치할 수 있다. 개구부(210)의 크기(d0)는 플라즈마 및 전구체를 분사하고자 하는 영역의 크기 등에 따라 적절히 결정될 수 있다.The
인젝션 홀(22)은 개구부(210)에 전구체를 주입하기 위한 부분으로, 플랫폼(21) 내에서 채널(24)에 연결될 수 있다. 인젝터(20)는 채널(24)에 전구체를 주입하기 위한 주입구(미도시)를 포함할 수도 있으며, 외부로부터 주입되어 채널(24)을 통하여 운반된 전구체가 인젝션 홀(22)을 통해 개구부(210)에 주입될 수 있다.The
일 실시예에서, 인젝터(20)는 플라즈마 발생기(10)에 결합된 챔버(23)를 포함할 수도 있다. 이 경우 플랫폼(21)은 챔버(23) 내에 위치할 수 있다. 플라즈마 발생을 위해 진공 조건이 요구되는 경우, 플랫폼(21)을 챔버(23) 내에 위치시키고 챔버(23) 내를 진공으로 유지할 수 있다. 챔버(23)는 플라즈마 및 전구체를 분사하기 위한 토출구(230)를 포함할 수 있으며, 토출구(230)는 플랫폼(21)의 개구부(210)와 정렬되어 위치할 수 있다. 토출구(230)의 크기(d1)는 플라즈마 및 전구체를 분사하고자 하는 영역의 크기 등에 따라 적절히 결정될 수 있다.In one embodiment, the
코로나 플라즈마는 진공 상태가 아니라도 발생될 수 있으므로, 다른 실시예에서는 도 1b에 도시된 것과 같이 챔버를 사용하지 않고 플랫폼(21)을 열린 공간에 위치시킬 수도 있다. 코로나 플라즈마를 사용할 경우 진공 상태가 아니어도 되기 때문에 넓은 공정창(wide process window)을 갖게 되는 이점이 있다.Since the corona plasma may be generated even in a vacuum state, in another embodiment, the
도 2a는 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기에 포함되는 인젝터를 도시한 개략적인 사시도이다. 도 1a 내지 1c에 도시된 인젝터(20)는 도 2a에 도시된 인젝터의 부분 종단면도에 대응될 수 있다. 2A is a schematic perspective view illustrating an injector included in a plasma reactor according to one embodiment. The
도 2a를 참조하면, 인젝터는 플랫폼(21), 하나 이상의 인젝션 홀(22a, 22b) 및 채널(24)을 포함할 수 있다. 플랫폼(21)은 개구부(210)를 갖는 원기둥 형상일 수 있다. 개구부(210)는 플랫폼(21)의 길이 방향을 따라 연장될 수 있으며, 길이 방향에 수직한 방향의 개구부(210)의 단면은 소정의 지름(d0)을 갖는 원 형상일 수 있다. 즉, 플랫폼(21)은 원기둥 형상의 개구부(210)를 포함하는 속이 빈 원기둥 형상일 수 있다.Referring to FIG. 2A, the injector may include a
개구부(210)에는 플랫폼(21)의 길이 방향에 수직한 방향으로 8개의 인젝션 홀(22a, 22b)이 형성될 수 있다. 즉, 플랫폼(21)의 길이 방향에 수직한 방향의 일 단면에서, 8개의 인젝션 홀(22a, 22b)이 개구부(210) 표면의 원주상에 배열될 수 있다. 상기 8개의 인젝션 홀(22a, 22b)은 일정한 각도마다 배치될 수도 있다. Eight
일 실시예에서는, 플랫폼(21)의 길이 방향을 따라 일정한 간격마다 상기 8개의 인젝션 홀(22a, 22b)이 형성될 수 있다. 이때 인젝션 홀(22a, 22b) 중 원주상에 서의 위치가 동일한 홀들은 플랫폼(21)의 길이 방향을 따라 연장되는 채널(24)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 것과 같이 플랫폼(21)의 일 단면에서 8개의 인젝션 홀(22a, 22b)이 형성되는 경우 플랫폼(21) 내에 총 8개의 채널(24)이 형성될 수 있다. In one embodiment, the eight
8개의 인젝션 홀(22a, 22b)들은, 플랫폼(21)의 중심으로부터 채널(24)까지의 거리에 따라 제1 인젝션 홀(22a) 및 제2 인젝션 홀(22b)로 분류될 수 있다. 즉, 4개의 제1 인젝션 홀(22a)들이 플랫폼(21)의 단면에서 제1 원주상에 위치할 수 있으며, 또한 4개의 제2 인젝션 홀(22b)들은 플랫폼(21)의 단면에서 제2 원주상에 위치할 수 있다. The eight
일 실시예에서는, 제1 인젝션 홀(22a) 및 제2 인젝션 홀(22b)을 통해서 서로 상이한 전구체를 주입할 수도 있다. 예컨대, 플라즈마 반응기를 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition; ALD)에 이용하는 경우, 제1 인젝션 홀(22a)을 통해 원료 전구체(source precursor)를 주입하고, 제2 인젝션 홀(22b)을 통해 반응 전구체(reaction precursor)를 주입할 수도 있다.In one embodiment, different precursors may be injected through the
도 2b는 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기에 포함되는 인젝터의 구성을 도시한 개략적인 사시도이다. 도 2b에 도시된 인젝터는 도 2a에 도시된 인젝터로부터 용이하게 이해될 수 있으므로, 이하에서는 도 2a에 도시된 인젝터와의 차이점에 대해서만 설명한다. 2B is a schematic perspective view illustrating a configuration of an injector included in a plasma reactor according to another embodiment. Since the injector shown in FIG. 2B can be easily understood from the injector shown in FIG. 2A, only the differences from the injector shown in FIG. 2A will be described below.
도 2b를 참조하면, 플랫폼(21)의 일 단면에는 총 12개의 인젝션 홀(12c, 12d, 12e)이 형성될 수도 있다. 상기 12개의 인젝션 홀(12c, 12d, 12e)은 플랫 폼(21)의 중심으로부터 해당 채널(24)까지의 거리에 따라 제3 인젝션 홀(22c), 제4 인젝션 홀(22d) 및 제5 인젝션 홀(22e)로 분류될 수 있다. 일 실시예에서는, 상기 제3 인젝션 홀(22c), 제4 인젝션 홀(22d) 및 제5 인젝션 홀(22e) 각각을 통해서 서로 상이한 전구체를 주입할 수도 있다.Referring to FIG. 2B, a total of 12 injection holes 12c, 12d, and 12e may be formed in one cross section of the
도 2a 및 2b에 도시된 인젝터에서 인젝션 홀의 형상 및 개수는 예시적인 것으로서, 인젝션 홀의 형상 및 개수는 주입하고자 하는 물질의 종류 및 특성에 따라 상이할 수도 있다. 또한 도 2a 및 2b에서는 원주상에 인젝션 홀들이 배열되는 동축 인젝터(coaxial injector) 형태를 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로서 다른 실시예에서는 인젝션 홀들이 선형적으로 배열되는 선형 인젝터(linear injector)가 사용될 수도 있다.The shape and number of injection holes in the injectors illustrated in FIGS. 2A and 2B are exemplary, and the shape and number of injection holes may vary depending on the type and characteristics of the material to be injected. 2A and 2B illustrate a coaxial injector in which injection holes are arranged on a circumference, but this is merely an example. In another embodiment, a linear injector in which the injection holes are linearly arranged may be used. have.
전술한 실시예들에 따른 플라즈마 반응기를 이용하면, 플라즈마 발생기(10)에서 발생된 플라즈마가 인젝터(20)에서 주입된 전구체와 함께 기판(1)에 분사될 수 있다. 상기 플라즈마 반응기는 플라즈마 및 전구체를 이용하여 기판(1) 상에 증착막을 형성하거나, 또는 기판(1)상의 물질을 도핑하기 위한 용도 등으로 사용될 수 있다. 또한, 인젝터(20)에서 물질을 주입하지 않고 플라즈마 발생기(10)에서 플라즈마를 분사함으로써, 기판(1) 상의 물질을 플라즈마 처리하기 위한 용도로 사용될 수도 있다. Using the plasma reactor according to the above-described embodiments, the plasma generated in the
일 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 이용하여 기판(1)상에 막을 형성하는 경우, 기판(1)에 형성고자 하는 막의 종류에 따라 플라즈마 발생기(10)에 사용되는 반응 기체 및 인젝터(20)에서 주입되는 전구체로 사용될 수 있는 물질의 종류는 하 기 표 1과 같다.When the film is formed on the
SiH4 + CH4, (CH3)SiH3,
(CH3) 3SiH, (CH3)6Si2,
CH3-SiH2-CH2-SiH3 Polycarbosilane,
SiH 4 + CH 4 , (CH 3 ) SiH 3 ,
(CH 3 ) 3 SiH, (CH 3 ) 6 Si 2 ,
CH 3 -SiH 2 -CH 2 -SiH 3
SiH2Cl2 + N2O, O2, O3 SiH 4 + N 2 O, O 2 , O 3
SiH 2 Cl 2 + N 2 O, O 2 , O 3
GeH4 + PH3, GeH4 + B2H6 SiH 4 + PH 3 , SiH 4 + B 2 H 6
GeH 4 + PH 3 , GeH 4 + B 2 H 6
트리메틸알란(trimethylalane; TMA)(Al(CH3)3)Dimethylaluminum hydride (DMAH) (Al (CH 3 ) 2 H),
Trimethylalane (TMA) (Al (CH 3 ) 3 )
상기 표 1에 기재되어 있는 것과 같이, 플라즈마 발생기(10)에 사용되는 반응 기체는 아르곤, 질소, 수소, 암모니아 또는 다른 적당한 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 반응 기체는 아르곤에 수소, 산소 또는 다른 적당한 물질을 혼합하여 이루어질 수도 있다. As described in Table 1 above, the reaction gas used in the
또한 상기 표 1에 기재되어 있는 것과 같이, 인젝터(20)에 의해 주입되는 전구체는, 실리콘, 실리콘 화합물, 게르마늄 화합물, 알루미늄 화합물, 산소, 오존, 질소, 질소 화합물, 티타늄 화합물, 탄소 화합물, 갈륨 화합물, 아연 화합물 또는 다른 적당한 물질로 이루어질 수 있으며, 이들의 2 이상의 조합으로 이루어질 수도 있다. In addition, as shown in Table 1, the precursor injected by the
도 1c는 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 도시한 개략도이다. 도 1c에 도시된 플라즈마 반응기는 도 1a에 도시된 플라즈마 반응기로부터 용이하게 이해될 수 있으므로, 이하에서는 도 1a에 도시된 플라즈마 반응기와의 차이점에 대해서만 설명한다. 1C is a schematic diagram illustrating a plasma reactor according to another embodiment. Since the plasma reactor shown in FIG. 1C can be easily understood from the plasma reactor shown in FIG. 1A, only the differences from the plasma reactor shown in FIG. 1A will be described below.
도 1c를 참조하면, 플라즈마 발생기(10)의 제2 전극(12)은 파우더를 주입하기 위한 채널(125)을 더 포함할 수도 있다. 채널(125)을 통해 챔버(13) 내로 주입된 파우더는 플라즈마의 분사를 용이하게 하는 역할을 할 수 있다. 이때, 기판(1)에 형성되는 막의 종류에 따라, 플라즈마 발생기(10)에 사용되는 반응 기체 및 파우더와, 인젝터(20)에서 주입되는 전구체로 각각 사용될 수 있는 물질의 종류는 하기 표 2와 같다.Referring to FIG. 1C, the
n-도핑 실리콘,
p-도핑 실리콘, SiCSi, Polycarbosilane-coated Si,
n-doped silicon,
p-doped silicon, SiC
p-도핑 실리콘, SiGeSi, n-doped silicon,
p-doped silicon, SiGe
GeH4 + PH3,
GeH4 + B2H6 SiH 4 + PH 3 , SiH 4 + B 2 H 6 ,
GeH 4 + PH 3 ,
GeH 4 + B 2 H 6
GeH4 + PH3,
GeH4 + B2H6 SiH 4 + PH 3 , SiH 4 + B 2 H 6 ,
GeH 4 + PH 3 ,
GeH 4 + B 2 H 6
(Copper Indium Galium Selenide; CIGS)Copper Indium Gallium Selenide
Copper Indium Galium Selenide; CIGS
Ar + H 2
SiH4 + B2H6 , GeH4, GeH4 + PH3,
GeH4 + B2H6 SiH 4 , SiH 4 + PH 3 ,
SiH 4 + B 2 H 6 , GeH 4 , GeH 4 + PH 3 ,
GeH 4 + B 2 H 6
상기 표 2에 기재된 것과 같이, 플라즈마 발생기(10)에 주입되는 파우더는 실리콘, 실리콘 화합물, 게르마늄, 게르마늄 화합물, 구리, 인듐, 셀렌, 아연 화합물 또는 다른 적당한 물질을 포함할 수 있다. 또한 파우더는 알루미늄 화합물 또는 실리콘 산화물로 이루어지는 필러(filler)를 더 포함할 수도 있다. As shown in Table 2 above, the powder injected into the
또한 다른 실시예에서, 기판(1)에 형성되는 막의 종류에 따라, 플라즈마 발생기(10)에 주입되는 반응 기체 및 파우더와, 인젝터(20)에서 주입되는 전구체로 사용될 수 있는 물질의 종류는 하기 표 3과 같다.In another embodiment, depending on the type of film formed on the
이트륨 안정화 산화 지르코늄(Yttrium Stabilized Zirconia; YSZ)Si, SiC, SiN, SiO 2 ,
Yttrium Stabilized Zirconia (YSZ)
상기 표 3에 기재된 것과 같이, 플라즈마 발생기(10)에 주입되는 반응 기체는 아르곤에 수소 또는 탄화수소를 혼합한 기체일 수 있다. 또한 파우더는 실리콘, 실리콘 화합물, 지르코늄 화합물, 티타늄, 티타늄 화합물, 텅스텐, 텅스텐 화합물, 몰리브덴, 몰리브덴 화합물 또는 다른 적당한 물질로 이루어질 수 있으며, 이들의 2 이상의 조합으로 이루어질 수도 있다. 인젝터(20)에 의해 주입되는 전구체는 폴리카보실레인, 실리콘, 또는 실리콘 화합물을 포함할 수 있다.As shown in Table 3, the reaction gas injected into the
상기 표 3에 기재된 물질들을 플라즈마 반응기에 사용함으로써, 플라즈마에 의한 증착막 형성, 플라즈마 분사, 또는 플라즈마와 폴리카보실레인을 함께 분사할 수 있다. 예컨대, Si 플라즈마 또는 SiC 플라즈마를 폴리카보실레인과 함께 기판(1)에 분사할 수 있다. 또한, 흑연(graphite)에 Si 플라즈마, SiC 플라즈마 또는 SiH4 플라즈마를 공급하거나, 흑연 또는 실리콘에 폴리카보실레인 플라즈마를 공급할 수도 있다. 나아가, 아르곤 플라즈마, 수소 플라즈마, 또는 탄화수소 플라즈마를 폴리카보실레인과 함께 기판(1)에 분사할 수도 있다.By using the materials shown in Table 3 in the plasma reactor, it is possible to spray the plasma and polycarbosilane together with the deposition film formation, plasma spraying, or plasma. For example, Si plasma or SiC plasma may be injected onto the
도 3a는 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기를 도시한 개략적인 단면도이다. 3A is a schematic cross-sectional view showing a plasma reactor according to another embodiment.
도 3a를 참조하면, 플라즈마 반응기는 플라즈마 발생기(30) 및 인젝터(40)를 포함할 수 있다. 플라즈마 발생기(30)와 인젝터(40)는 서로 인접하여 위치하며, 플라즈마 발생기(30)에서 발생된 플라즈마가 인젝터(40)에서 주입되는 물질(예컨대, 전구체(precursor))과 함께 기판(1)에 분사될 수 있다.Referring to FIG. 3A, the plasma reactor may include a
플라즈마 발생기(30)는 챔버(33), 제1 전극(31), 제2 전극(32), 및 신호 생성기(34)를 포함할 수 있다. 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)은 챔버(33) 내에 위치할 수 있다. 챔버(33)는 주입구(335)를 포함할 수 있으며, 주입구(335)를 통해 챔버(33) 내에 플라즈마 발생을 위한 반응 기체가 주입될 수 있다. 또한 챔버(33)는 플라즈마가 분사되는 토출구(330)를 포함할 수 있다. 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)은 서로 대향하여 위치할 수 있으며, 제1 전극(31)의 끝부분에는 뾰족한 형상(예컨대, 원뿔 형상)의 돌출부가 형성될 수 있다. 제1 전극(31)의 상기 돌출부는 복수 개가 일 방향으로 배열되어 있을 수도 있다.The
신호 생성기(34)는 제1 전극(31) 및 제2 전극(32) 사이에 펄스 또는 사각파 형태의 전력을 인가할 수 있다. 제1 전극(31) 및 제2 전극(32) 사이에 전력이 인가되면, 챔버(33) 내의 반응 기체에 전기장이 인가되어 제1 전극(31) 및 제2 전극(32) 사이에 코로나 플라즈마가 생성될 수 있다. 생성된 플라즈마는 챔버(33)의 토출구(330)를 통하여 분사될 수 있다. The
도 3a에 도시된 실시예에서 플라즈마 발생기(30)는 코로나 플라즈마를 발생시키도록 구성되나, 이는 예시적인 것으로서 다른 실시예에서는 상이한 종류의 플라즈마 발생기가 사용될 수도 있다. In the embodiment shown in FIG. 3A, the
인젝터(40)는 플라즈마 발생기(30)와 인접하여 위치하며, 전구체 등의 물질을 주입하도록 구성될 수 있다. 인젝터(40)와 플라즈마 발생기(30) 사이의 이격 거리는 플라즈마 반응기의 구조에 따라 상이하게 결정될 수 있으며, 따라서 인젝터(40)는 가변 인젝터 형태일 수도 있다. The
인젝터(40)는 플랫폼(41), 플랫폼(41)에 형성된 하나 이상의 인젝션 홀(42) 및 채널(44)을 포함할 수 있다. 플랫폼(41)은 소정의 크기(w0)의 개구부(410)를 가질 수 있으며, 개구부(410)는 플라즈마 발생기(30)에서 플라즈마가 분사되는 챔버(33)의 토출구(330)와 정렬되어 위치할 수 있다. 개구부(410)의 크기(w0)는 플라즈마 및 전구체를 분사하고자 하는 영역의 크기 등에 따라 적절히 결정될 수 있다.The
인젝션 홀(42)은 개구부(410)에 전구체를 주입하기 위한 부분으로, 플랫폼(41)내에서 채널(44)에 연결될 수 있다. 인젝터(40)는 채널(44)에는 전구체를 주입하기 위한 주입구(45; 도 4a 참조)를 더 포함할 수 있으며, 외부로부터 주입되어 채널(44)을 통하여 운반된 전구체가 인젝션 홀(42)을 통해 개구부(410)에 주입될 수 있다.The
일 실시예에서, 인젝터(40)는 플라즈마 발생기(30)에 결합된 챔버(43)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우 플랫폼(41)은 챔버(43) 내에 위치할 수 있다. 플라즈마 발생을 위해 진공 조건이 요구되는 경우, 플랫폼(41)을 챔버(43) 내에 위치시키고 챔버(43) 내를 진공으로 유지시킬 수 있다. 챔버(43)는 플라즈마 및 전구체를 분사하기 위해 소정의 크기(w1)의 토출구(430)를 포함할 수 있다. 토출구(430)는 플랫폼(41)의 개구부(410)와 정렬되어 위치할 수 있다. 토출구(430)의 크기(w1)는 플라즈마 및 전구체를 분사하고자 하는 영역의 크기 등에 따라 적절히 결정될 수 있다.In one embodiment, the
코로나 플라즈마는 진공 상태가 아니라도 발생될 수 있으므로, 다른 실시예에서는 도 3b에 도시된 것과 같이 챔버를 사용하지 않고 플랫폼(41)을 열린 공간에 위치시킬 수도 있다. Since the corona plasma may be generated even in a vacuum state, in another embodiment, the
도 4a는 일 실시예에 따른 플라즈마 반응기에 포함되는 인젝터를 도시한 개략적인 사시도이다. 도 3a 및 3b에 도시된 인젝터(40)는 도 4a에 도시된 인젝터의 종단면도에 대응될 수 있다.4A is a schematic perspective view illustrating an injector included in a plasma reactor according to one embodiment. The
도 4a를 참조하면, 인젝터는 플랫폼(41), 하나 이상의 인젝션 홀(42) 및 채널(44)을 포함할 수 있다. 플랫폼(41)은 개구부(410)를 구비한 다면체 형상일 수 있다. 개구부(410)는 소정의 길이(L) 및 높이(w0)를 갖는 직사각형 형상의 단면을 가질 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 개구부(410)의 단면 형상 및 크기는 플라즈마를 분사하고자 하는 영역의 형상 및 크기 등에 따라 적절히 결정될 수 있다. Referring to FIG. 4A, the injector may include a
하나 이상의 인젝션 홀(42)은 개구부(410)에 전구체를 주입하기 위한 부분으로서, 개구부(410)의 표면에서 일 방향을 따라 배열될 수 있다. 예컨대, 인젝션 홀(42)들은 플라즈마 발생기(10)에서 플라즈마가 분사되는 방향에 수직한 방향으로 배열될 수도 있다. 인젝터는 채널(44)에 전구체를 주입하기 위한 하나 이상의 주입구(45)를 포함할 수도 있다. 주입구(45)를 통해 주입된 전구체는 채널(44) 내에서 운반되어 인젝션 홀(42)을 통해 개구부(410) 내로 주입될 수 있다.The one or more injection holes 42 are portions for injecting precursors into the
도 4a에 도시된 인젝션 홀(42) 및 주입구(45)의 형상 또는 개수는 예시적인 것으로서, 인젝션 홀의 및 주입구의 형상 또는 개수는 전구체의 종류 및 특성 등에 기초하여 적절히 결정될 수 있다.The shape or number of the
도 4b는 다른 실시예에 따른 플라즈마 반응기에 포함되는 인젝터를 도시한 개략적인 사시도이다. 도 4b에 도시된 인젝터는 도 4a에 도시된 인젝터로부터 용이하게 이해될 수 있으므로, 이하에서는 도 4a에 도시된 인젝터와의 차이점에 대해서만 설명한다.4B is a schematic perspective view illustrating an injector included in a plasma reactor according to another embodiment. Since the injector shown in FIG. 4B can be easily understood from the injector shown in FIG. 4A, only the differences from the injector shown in FIG. 4A will be described below.
도 4b를 참조하면, 하나 이상의 인젝션 홀(42a, 42b)은 복수 개의 열로 구분하여 배열될 수도 있다. 즉, 인젝션 홀(42a, 42b)은 하나의 열로 배열된 하나 이상의 제1 인젝션 홀(42a)과, 또 다른 열로 배열된 하나 이상의 제2 인젝션 홀(42b)로 분류될 수 있다. 하나 이상의 제1 인젝션 홀(42a)은 채널(44a)에 의해 서로 연결될 수 있으며, 또한 하나 이상의 제2 인젝션 홀(42b)은 채널(44b)에 의해 서로 연결될 수 있다. 양 채널(44a, 44b)은 서로 연결되어 주입구(45)에 연결될 수도 있다. 그러나 다른 실시예에서는, 양 채널(44a, 44b)은 서로 연결되지 않고 각각 별개의 주입구에 연결되어 서로 상이한 전구체를 운반할 수도 있다. Referring to FIG. 4B, one or
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the present invention described above has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and variations may be made therefrom. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
도 1a 내지 1c는 실시예들에 따른 플라즈마 반응기를 도시한 개략적인 단면도이다.1A-1C are schematic cross-sectional views illustrating a plasma reactor according to embodiments.
도 2a 및 2b는 실시예들에 따른 플라즈마 반응기에 포함되는 인젝터를 도시한 개략적인 사시도이다. 2A and 2B are schematic perspective views illustrating injectors included in a plasma reactor according to embodiments.
도 3a 및 3b는 다른 실시예들에 따른 플라즈마 반응기를 도시한 개략적인 단면도이다. 3A and 3B are schematic cross-sectional views illustrating a plasma reactor according to other embodiments.
도 4a 및 4b는 다른 실시예들에 따른 플라즈마 반응기에 포함되는 인젝터를 도시한 개략적인 사시도이다. 4A and 4B are schematic perspective views illustrating an injector included in a plasma reactor according to other embodiments.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090074144A KR101067503B1 (en) | 2008-08-20 | 2009-08-12 | Plasma reactor having injector |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| KR20070101127A (en) * | 2006-04-11 | 2007-10-16 | 고이께 산소 고교 가부시끼가이샤 | Plasma torch |
| KR20070101360A (en) * | 2005-01-28 | 2007-10-16 | 테크나 플라즈마 시스템 인코포레이티드 | Induction plasma synthesis of nanopowders |
| KR100771926B1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-11-01 | 삼성전자주식회사 | Method of forming carbon polymer film using plasma chemical vapor deposition |
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-
2009
- 2009-08-12 KR KR1020090074144A patent/KR101067503B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| KR20070101360A (en) * | 2005-01-28 | 2007-10-16 | 테크나 플라즈마 시스템 인코포레이티드 | Induction plasma synthesis of nanopowders |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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