KR101775361B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

플라즈마 처리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101775361B1
KR101775361B1 KR1020150175675A KR20150175675A KR101775361B1 KR 101775361 B1 KR101775361 B1 KR 101775361B1 KR 1020150175675 A KR1020150175675 A KR 1020150175675A KR 20150175675 A KR20150175675 A KR 20150175675A KR 101775361 B1 KR101775361 B1 KR 101775361B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capacitive coupling
plasma
chamber
electrode body
coupling electrodes
Prior art date
Application number
KR1020150175675A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170068779A (ko
Inventor
김규동
구자현
안효승
Original Assignee
주식회사 에이씨엔
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 주식회사 에이씨엔 filed Critical 주식회사 에이씨엔
Priority to KR1020150175675A priority Critical patent/KR101775361B1/ko
Priority to PCT/KR2015/014392 priority patent/WO2016108568A1/ko
Publication of KR20170068779A publication Critical patent/KR20170068779A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101775361B1 publication Critical patent/KR101775361B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • 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
    • H01J37/3244—Gas supply 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
    • 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
    • H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
    • 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
    • H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
    • H01J37/32752—Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용량 결합된 플라즈마를 방전시키는 다수의 용량 결합 전극을 챔버의 상부에 횡방향으로 2열로 선형 배열시킴으로써, 증착 공정시에 간섭의 발생 없이 5G 스케일(scale) 이상의 확장성이 가능할 뿐만 아니라, 공정 안정성이 우수하면서도 고밀도 박막 증착이 가능한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.

Description

플라즈마 처리장치{PLASMA PROCESS APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용량 결합된 플라즈마를 방전시키는 다수의 용량 결합 전극을 챔버의 상부에 횡방향으로 2열로 선형 배열시킴으로써, 증착 공정시에 간섭의 발생 없이 5G 스케일(scale) 이상의 확장성이 가능할 뿐만 아니라, 공정 안정성이 우수하면서도 고밀도 박막 증착이 가능한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
플라즈마는 같은 수의 양이온(positive ions)과 전자(electrons)를 포함하는 고도로 이온화된 가스이다. 플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각 (etching), 증착(deposition), 세정(cleaning), 에싱(ashing) 등에 다양하게 사용된다.
플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 소스는 여러 가지가 있는데 무선 주파수(radio frequency)를 사용한 용량 결합 플라즈마(capacitive coupled plasma)와 유도 결합 플라즈마(inductive coupled plasma)가 그 대표적인 예이다.
유도 결합 플라즈마 소스는 무선 주파수 전원의 증가에 따라 이온 밀도를 쉽게 증가시킬 수 있으며 이에 따른 이온 충격은 상대적으로 낮아서 고밀도 플라즈마를 얻기에 적합한 것으로 알려져 있다. 그럼으로 유도 결합 플라즈마 소스는 고밀도의 플라즈마를 얻기 위하여 일반적으로 사용되고 있다. 유도 결합 플라즈마 소스는 대표적으로 무선 주파수 안테나(RF antenna)를 이용하는 방식과 변압기를 이용한 방식(변압기 결합 플라즈마(transformer coupled plasma)라고도 함)으로 기술 개발이 이루어지고 있다. 여기에 전자석이나 영구 자석을 추가하거나, 용량 결합 전극을 추가하여 플라즈마의 특성을 향상 시키고 재현성과 제어 능력을 높이기 위하여 기술 개발이 이루어지고 있다.
용량 결합 플라즈마 소스는 정확한 용량 결합 조절과 이온 조절 능력이 높아서 타 플라즈마 소스에 비하여 공정 생산력이 높다는 장점을 갖는다. 반면, 무선 주파수 전원의 에너지가 거의 배타적으로 용량 결합을 통하여 플라즈마에 연결되기 때문에 플라즈마 이온 밀도는 용량 결합된 무선 주파수 전력의 증가 또는 감소에 의해서만 증가 또는 감소될 수 있다.
그러나 무선 주파수 전력의 증가는 이온 충격 에너지를 증가시킨다. 결과적으로 이온 충격에 의한 손상을 방지하기 위해서는 공급되는 무선 주파수 전력의 한계성을 갖게 된다. 또한 전극으로 공급되는 무선 주파수 전원이 균일하지 못하여 균일한 플라즈마 발생이 어려워진다.
대한민국 등록특허 제 10-1093601 호(2011년12월07일 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은용량 결합된 플라즈마를 방전시키는 다수의 용량 결합 전극을 챔버의 상부에 횡방향으로 2열로 선형 배열시킴으로써, 증착 공정시에 간섭의 발생 없이 5G 스케일(scale) 이상의 확장성이 가능할 뿐만 아니라 공정 안정성과 층착 균일성이 우수한 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 전극 몸체를 정사각판상으로 형성되어 그 하면에 형성되는 가스 분사홀의 개수를 대폭 증가시킬 수 있어 가스 분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다
본 발명의 또 다른 목적은 상기 정사각판상의 전극 몸체의 상측면 둘레를 따라 실링된 형태의 진공부가 설치되어 소스 공간 외부에서 플라즈마를 제거하여 플라즈마 발생을 방지하면서도 파워밀도를 증가시킬 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가스 분사홀을 차단하지 않는 범위에서 정사각 샤워헤드와 그 후면이 맞닿는 가장자리 부분의 표면적을 최대한 늘려 전극의 열전도율 최대화할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는, 용량 결합된 플라즈마를 방전시키며, 일방향으로 선형(線形) 배열되는 다수의 용량 결합 전극을 구비한 용량 결합 전극 어셈블리; 전원 공급원으로부터 전원을 공급받아 상기 다수의 용량 결합 전극 각각으로 전력을 분배하기 위한 전력 스플리터; 플라즈마 영역 내로 인라인 방식 도는 롤투롤 방식으로 이송하기 위한 지지롤러를 갖는 기판 이송부; 및 상기 용량 결합 전극 및 상기 기판 이송부가 내부에 구비되어 내부 방전 공간에서 상기 기판을 처리하기 위한 챔버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 용량 결합 전극 어셈블리의 상기 다수의 용량 결합 전극은, 상기 챔버의 상부에 일방향으로 2열로 선형 배열됨이 바람직하다.
또한, 상기 용량 결합 전극은 샤워 헤드 형상으로, 사각판상의 전극몸체; 상기 전극 몸체에 형성되어 공정가스가 주입되며 상기 전극 몸체로 전력을 공급하는 상기 전력 스플리터와 연결되는 파이프 형상의 가스 공급로; 및 공정가스를 상기 챔버 내로 분사하기 위하여 상기 전극 몸체의 하면에 구비되는 다수의 가스 분사홀을 포함하여 구성됨이 바람직하다.
또한, 상기 가스 공급로 상부에는 수냉식의 냉각 블록이 더 설치되어 내부의 과열을 제어함이 바람직하다.
또한, 상기 사각판상의 전극 몸체의 상부에 진공부가 더 설치됨이 바람직하다.
또한, 상기 가스 공급로는 전도성 물질로 형성됨이 바람직하다.
상술한 본 발명에 따른 우수한 플라즈마 처리장치에 의하면, 용량 결합된 플라즈마를 방전시키는 다수의 용량 결합 전극을 챔버의 상부에 횡방향으로 2열로 선형 배열시킴으로써, 증착 공정시에 간섭의 발생 없이 5G 스케일(scale) 이상의 확장성이 가능할 뿐만 아니라 저온, 고속, 및 고밀도 박막 증착이 가능한 효과가 있다.
종래의 전극 몸체 상측의 페라이트를 제거하고 진공부를 형성함으로써, 마그네트에 의한 열화의 발생 없이도 소스 공간 외부에서 플라즈마 발생을 방지하면서 파워밀도를 증가시킬 수 있는 효과도 있다.
또한, 전극 몸체를 정사각판상으로 형성되어 그 하면에 형성되는 가스 분사홀의 개수를 대폭 증가시킬 수 있어 가스 분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.
또한, 가스 분사홀을 차단하지 않는 범위에서 정사각 샤워헤드와 그 후면이 맞닿는 가장자리 부분을 최대한 늘려 전극의 열전도율 최대화할 수 있는 효과도 있다.
또한, 상기 다수의 각 용량 결합 전극의 상부에는 수냉식의 냉각 블록이 더 설치되어 내부의 과열을 제어하는 효과도 있다.
또한, 챔버의 상부에 횡방향으로 2열 선형 배열되는 다수의 용량 결합 전극을 구비한 용량 결합 전극 어셈블리를 인라인 방식 도는 롤투롤 방식에 모두 적용이 가능한 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 용량 결합 전극이 횡방향으로 2열 선형 배열된 상태를 나타내는 챔버의 개략 사시도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 용량 결합 전극의 형상을 도면이다.
도 4는 도 1의 용량 결합 전극이 횡방향으로 선형 배열된 상태를 나타내는 챔버의 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 용량 결합 전극이 횡방향으로 2열 선형 배열된 상태를 나타내는 챔버의 개략 사시도들이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치(100)는 챔버(110), 상기 챔버(110)의 상부에 횡방향으로 2열 선형 배열되는 다수의 용량 결합 전극을 구비한 용량 결합 전극 어셈블리(120), 전력 스플리터(130) 및 기판 이송부(140)로 구성된다.
상기 챔버(110)는 내부에 플라즈마 방전 공간이 형성되고, 용량 결합된 플라즈마를 발생하기 위하여 횡방향으로 2열 선형 배열된 다수의 용량 결합 전극(121)을 구비한 용량 결합 전극 어셈블리(120); 및 기판(141)을 이송하기 위한 기판 이송부(140)가 구비된다.
상기 챔버(110)에는 도면에는 도시하지 않았으나, 챔버(110) 외부로부터 공정가스가 공급되는 가스 주입구가 구비된다. 챔버(110)에는 배기펌프(114)와 연결된 가스 배기구가 구비되어 챔버(110) 내부를 진공 상태로 유지하여 플라즈마 공정을 수행할 수 있고, 챔버(110) 내부를 대기압 상태를 유지하며 플라즈마 공정을 수행할 수도 있다.
상기 챔버(110)는 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 제작될 수 있다. 또는 코팅된 금속 예를 들어, 양극 처리된 알루미늄이나 니켈 도금된 알루미늄으로 제작될 수도 있다. 또는 내화 금속(refractory metal)로 제작될 수도 있다. 또 다른 대안으로 챔버(110)를 전체적 또는 부분적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작하는 것도 가능하다. 이와 같이 챔버(110)는 의도된 플라즈마 프로세스가 수행되기에 적합한 어떠한 물질로도 제작될 수 있다. 챔버(110)의 구조는 플라즈마의 균일한 발생을 위하여 적합한 구조 예를 들어, 원형 구조나 사각형 구조 그리고 이외에도 어떠한 형태의 구조를 가질 수 있다. 상기 기판(141)은 플라즈마 처리를 위한 다양한 기판을 포함할 수 있다.
상기 용량 결합 전극 어셈블리(120)는, 상기 챔버(110)의 공정 공간에서 횡방향으로 2열(列)로 선형 배열되는 다수의 용량 결합 전극(121)으로 구성된다. 용량 결합 전극(121)은 전력 스플리터(130)로부터 전력을 공급받아 챔버(110) 내로 용량 결합된 플라즈마를 방전한다.
즉, 상기 용량 결합 전극 어셈블리(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(110)의 상부에 횡방향으로 2열로 선형 배열된 총 20개의 용량 결합 전극(21)이 구비될 수 있어 5G 스케일(scale) 이상의 확장성이 가능하게 된다.
상기 다수의 용량 결합 전극(121)은 면 전극 형태로 기판(141)을 지지하는 원통 형상의 다수의 지지롤러(142)와 이격되어 상측에 배치된다.
상기 2열로 선형 배열된 다수의 용량 결합 전극(121)은 다수의 지지롤러(142) 상에 지지되는 기판(141) 상측에 배치됨으로써 각 용량 결합 전극(121)에 의해 방전된 플라즈마가 기판상으로 집중됨으로써 기판(141)에 대한 플라즈마 처리 효율을 높일 수 있다.
한편, 복수 개의 용량 결합 전극(121) 사이에는 절연체(128)가 구비될 수 있다.
상기 전력 스플리터(130)는 용량 결합 전극 어셈블리(120)의 다수의 용량 결합 전극(121)으로 유도된 전류를 분배하여 공급한다. 이때, 전력 스플리터(130)에서 분배되는 전류는 이웃한 용량 결합 전극(121)에 서로 역위상(out of phase)의 전류를 제공함으로써 방전 효과를 극대화하여 균일하고 대면적의 고밀도 플라즈마를 방전한다.
상기 기판 이송부(140)는 인라인 방식으로 챔버(110) 내부 또는 외부에서 플라즈마 방전 공간으로 기판(141)을 이송하고, 플라즈마 처리되는 동안 기판(141)을 지지하는 구조체 역할을 한다.
여기서, 상기 지지롤러(142)에는 기판(141)에 열을 가하기 위한 가열 수단으로써 히터가 구비되어 기판(141)을 히팅할 수 있다.
한편, 도시된 예에서는, 하나의 챔버(110)의 예를 두고 있으나, 상기 챔버는 인라인 형태로 로딩 챔버, 다수의 챔버 및 언로딩 챔버로 다수 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 로딩 챔버는 기판(141)을 공급받아 플라즈마 처리를 위한 기판(141)을 이웃하는 다수의 챔버로 로딩하고, 플라즈마 처리 완료된 기판(141)을 최종적으로 언로딩 챔버로 언로드하게 된다.
이때, 상기 로딩 챔버, 다수의 챔버 및 언로딩 챔버 간의 이송 수단으로 기판 이송 로봇(미도시)이 더 구비될 수 있으며, 기판(141)을 지지하며 챔버들 간에 기판을 이동시키기 위한 이송수단으로써 컨베이어 벨트가 사용되어 연속적으로 작업을 수행할 수 있다.
한편, 컨트롤러(150)는 전력 스플리터(130)의 전류량 제어를 위한 구동 메커니즘을 구동하는 구동부(152)를 제어한다. 컨트롤러(150)는 구동부(152)를 제어함으로써 임피던스 매칭을 수행한다. 컨트롤러(150) 및 구동부(152)는 다수의 전력 스플리터(130) 각각을 제어한다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는 챔버(110)의 상부에 횡방향으로 2열로 선형 배열된 다수의 용량 결합 전극(21)을 갖는 용량 결합 전극 어셈블리(120)를 제공함으로써, 증착 공정시에 간섭의 발생 없이 5G 스케일(scale) 이상의 확장성이 가능할 뿐만 아니라 고밀도 박막 증착이 가능해진다. 또한 전력 스플리터(30)를 통해 역위상의 유도된 전류를 용량 결합 전극 어셈블리(120)로 공급함으로써 고밀도의 균일한 플라즈마를 방전할 수 있다. 또한 공정 가스의 방전 효율이 높아져 불필요한 파티클이 형성되는 것을 방지한다. 또한 롤투롤 방식으로 기판(141)을 저비용으로 대량으로 플라즈마 처리할 수 있다. 또한 플라즈마 처리 공정이 안정적이며 기생 방전을 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 용량 결합 전극의 형상을 도면이고, 도 4는 도 1의 용량 결합 전극이 횡방향으로 선형 배열된 상태를 나타내는 챔버의 개략 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(100)에 적용되는 용량 결합 전극(121)은 대략 샤워 헤드 형상으로 대략 정사각판상의 전극몸체(122); 상기 전극 몸체(122)의 상측 중앙에 수직 방향으로 길게 형성되어 공정가스가 주입되며 전도성 물질로 형성되어 전극 몸체(122)로 전력을 공급하는 전력 스플리터(130)와 연결되는 파이프 형상의 가스 공급로(123); 및 공정가스를 상기 챔버(110) 내로 분사하기 위하여 상기 전극 몸체(122)의 하면에 구비되는 다수의 가스 분사홀(124)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 파이프 형상의 가스 공급로(123) 상단에는 가스 주입구(125)가 일체 또는 분리형으로 형성되어 가스 공급원(미도시)을 통해 공정 가스를 공급받을 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 파이프 형상의 가스 공급로(123) 상부에는 수냉식의 냉각 블록(126)이 더 설치되어 내부의 과열을 효과적으로 제어할 수 있도록 되어 있다.
아울러, 상기 정사각판상의 전극 몸체(122)의 상측면 둘레를 따라 일정 크기로 밀폐된 진공부(127)가 설치되어 플라즈마를 제거할 수 있도록 하여 소스 공간 외부에서의 플라즈마 발생을 방지하면서 파워밀도를 증가시키도록 한다.
상기 전극 몸체(122)는 정사각판상으로 형성되어 그 하면에 형성되는 가스 분사홀(124)의 개수를 대폭 증가시킬 수 있어 가스 분포의 균일성을 향상시킬 수 있게 된다.
여기서, 상기 정사각판상의 전극 몸체(122)는 가스 분사홀을 차단하지 않는 범위에서 정사각 샤워헤드와 그 후면이 맞닿는 가장자리 부분의 절단량을 줄임과 동시에 살을 붙여 덧대는 형태로 그 표면적을 최대한 늘려 전극의 열전도율을 최대화하도록 함이 바람직하다.
상기 가스 공급로(123)는 전극 몸체(122) 내로 공정가스가 공급될 수 있는 통로로 가스 공급원(미도시)과 연결된다. 상기 전극 몸체(122)의 하면의 다수의 가스 분사홀(124)을 통해 가스 공급로(123)로 공급된 공정가스가 챔버(110) 내부로 공급된다. 여기서, 가스 공급로(123)는 전도성 물질로 형성되어 전극 몸체(122)로 전력을 공급하는 전력 스플리터(130)와 연결된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 실시예에서는 플라즈마마 영역내에 처리되는 기판의 이송 방식이 도 1과 같이 인라인 방식이 아니라 곡면 형태로 이송되는 롤투롤 방식을 사용하는 점에서 차이가 있다.
즉, 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리장치(200)는 전력 스플리터(130) 및 컨트롤러(150)는 도 1의 실시예와 동일하며, 다른 구성들은 롤투롤 방식을 위해 롤투롤용 챔버(210), 롤투롤용 용량 결합 전극 어셈블리(220), 및 롤투롤용 기판 이송부(240)를 포함한다.
상기 롤투롤용 챔버(210)는 내부에 플라즈마 방전 공간이 형성되고, 용량 결합된 플라즈마를 발생하기 위한 롤투롤용 용량 결합 전극 어셈블리(220)와 유연기판(241)을 이송하기 위한 롤투롤용 기판이송부(240)가 구비된다. 챔버(210)에는 도면에는 도시하지 않았으나, 챔버(210) 외부로부터 공정가스가 공급되는 가스 주입구가 구비된다. 챔버(210)에는 배기펌프(214)와 연결된 가스 배기구가 구비되어 챔버(210) 내부를 진공 상태로 유지하여 플라즈마 공정을 수행할 수 있고, 챔버(210) 내부를 대기압 상태를 유지하며 플라즈마 공정을 수행할 수도 있다.
상기 유연기판(141)은 롤투롤 방식을 위해 플렉서블한 기판으로, 플라즈마 처리를 위한 다양한 기판을 포함한다.
도 5를 참조하면, 용량 결합 전극 어셈블리(220)는 복수 개의 용량 결합 전극(221)으로 구성된다. 용량 결합 전극(221)은 전력 스플리터(130)로부터 전력을 공급받아 챔버(210) 내로 용량 결합된 플라즈마를 방전한다. 복수 개의 용량 결합 전극(221)은 면 전극 형태로 유연기판(241)을 지지하는 원통형상의 지지롤러(242)와 이격되며 지지롤러(242)의 원주방향을 따라 배치된다. 또는 복수 개의 용량 결합 전극(221)은 면 전극 형태로 챔버(210)의 천장을 형성하도록 병렬로 배치될 수도 있다. 용량 결합 전극(221)은 지지롤러(242)의 원주를 따라 배치됨으로써 지지롤러(242)의 주변으로 용량 결합 전극(221)에 의해 방전된 플라즈마가 집중됨으로써 유연기판(241)에 대한 플라즈마 처리 효율을 높일 수 있다. 플라즈마 용량 결합 전극(121)의 배치는 도면에 도시된 예시와는 별도로 다양한 형태로 배열이 가능하다.
상기 전력 스플리터(130)는, 용량 결합 전극 어셈블리(220)의 복수 개의 용량 결합 전극(221)으로 유도된 전류를 분배하여 공급한다. 이때, 전력 스플리터(130)에서 분배되는 전류는 이웃한 용량 결합 전극(221)에는 서로 역위상(out of phase)의 전류를 제공함으로써 방전 효과를 극대화하여 균일하고 대면적의 고밀도 플라즈마를 방전한다.
상기 기판이송부(240)는 롤투롤 방식으로 챔버(210) 내부 또는 외부에서 플라즈마 방전 공간으로 유연기판(241)을 이송하고, 플라즈마 처리되는 동안 유연기판(241)을 지지하는 구조체 역할을 한다. 기판이송부(240)는 유연기판(241)을 지지하기 위한 지지롤러(242) 및 지지롤러(242) 양측에 구비되어 유연기판(241)을 이송하기 위한 제1, 2 가이드 롤러(246, 248)로 구성된다. 공급롤(244)로부터 공급된 유연기판(241)은 원통 형상의 지지롤러(242)에 의해 지지되며, 용량 결합 전극 어셈블리(220)에 의해 플라즈마 처리되어 권취롤(249)로 권취된다. 여기서, 지지롤러(242)에는 유연기판(241)에 열을 가하기 위한 가열 수단으로써 히터가 구비되어 유연기판(241)을 히팅할 수 있다.
컨트롤러(150)는 전력 스플리터(130)의 전류량 제어를 위한 구동 메커니즘을 구동하는 구동부(152)를 제어한다. 컨트롤러(150)는 구동부(152)를 제어함으로써 임피던스 매칭을 수행한다.
본 발명에 따른 롤투롤 방식에 의한 플라즈마 처리 장치(200)도 실제로 횡방향으로 2열 선형 배열된 다수의 용량 결합 전극(221)을 구비한 용량 결합 전극 어셈블리(220)를 구비하도록 되어 있으며, 각 용량 결합 전극 어셈블리(220) 자체는 실제로 롤투롤 방식에 적용되도록 곡면형태를 이루는 점 외에는 도 3의 형태와 기본적으로 동일한 구조이다. 물론, 복수 개의 용량 결합 전극(221) 사이에는 곡면형태의 절연체(223)가 구비된다.
또한, 유연기판(241)을 지지하는 지지롤러(242)에는 전류가 흐르지 않기 때문에 유연기판(241)에도 전류가 흐르지 않아 플라즈마 손상(damage)을 최소화할 수 있다. 또한 전력 스플리터(130)를 통해 역위상의 유도된 전류를 용량 결합 전극 어셈블리(220)로 공급함으로써 고밀도의 균일한 플라즈마를 방전할 수 있다. 또한 공정 가스의 방전 효율이 높아져 불필요한 파티클이 형성되는 것을 방지한다. 또한 롤투롤 방식으로 유연기판(241)을 저비용으로 대량으로 플라즈마 처리할 수 있다. 또한 플라즈마 처리 공정이 안정적이며 기생방전을 최소화할 수 있다.
본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100, 200: 플라즈마 처리 장치 110: 챔버
120: 용량 결합 전극 어셈블리
121: 용량 결합 전극 122: 전극몸체
123: 가스 공급로 124: 가스 분사홀
125: 가스 주입구 126: 수냉식의 냉각 블록
127: 진공부
130: 전력 스플리터
140: 기판 이송부 141: 기판
144: 지지롤러
150: 컨트롤러 152: 구동부
162: 와이어

Claims (8)

  1. 용량 결합된 플라즈마를 방전시키며, 일방향으로 선형(線形) 배열되는 다수의 용량 결합 전극을 구비한 용량 결합 전극 어셈블리;
    전원 공급원으로부터 전원을 공급받아 상기 다수의 용량 결합 전극 각각으로 전력을 분배하기 위한 전력 스플리터;
    플라즈마 영역 내로 인라인 방식 도는 롤투롤 방식으로 이송하기 위한 지지롤러를 갖는 기판 이송부; 및
    상기 용량 결합 전극 및 상기 기판 이송부가 내부에 구비되어 내부 방전 공간에서 상기 기판을 처리하기 위한 챔버를 포함하여 이루어지며,
    상기 다수의 용량 결합 전극은 샤워 헤드 형상으로, 사각판상의 전극몸체; 상기 전극 몸체의 상측 중앙에 수직 방향으로 형성되어 공정가스가 주입되며 전도성 물질로 형성되어 상기 전극 몸체로 전력을 공급하는 전력 스플리터와 연결되는 파이프 형상의 가스 공급로; 및 공정가스를 상기 챔버 내로 분사하기 위하여 상기 전극 몸체의 하면에 구비되며 상기 파이프 형상의 가스 공급로와 연통되는 다수의 가스 분사홀을 포함하여 구성되고, 상기 다수의 용량 결합 전극 사이에는 절연체가 구비되고,
    상기 파이프 형상의 가스 공급로 상부에는 수냉식의 냉각 블록이 더 설치되어 내부의 과열을 제어하고, 상기 사각판상의 전극 몸체의 상측면 둘레를 따라 일정 크기로 밀폐된 진공부가 설치되고,
    상기 사각판상의 전극 몸체는 상기 다수의 가스 분사홀을 차단하지 않는 범위에서 그 가장자리 부분의 표면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용량 결합 전극 어셈블리의 상기 다수의 용량 결합 전극은, 상기 챔버의 상부에 일방향으로 2열로 선형 배열되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 스플리터에서 분배되는 전류는 이웃한 용량 결합 전극에 서로 역위상(out of phase)의 전류를 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
KR1020150175675A 2014-12-31 2015-12-10 플라즈마 처리장치 KR101775361B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150175675A KR101775361B1 (ko) 2015-12-10 2015-12-10 플라즈마 처리장치
PCT/KR2015/014392 WO2016108568A1 (ko) 2014-12-31 2015-12-29 플라즈마 처리장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150175675A KR101775361B1 (ko) 2015-12-10 2015-12-10 플라즈마 처리장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170068779A KR20170068779A (ko) 2017-06-20
KR101775361B1 true KR101775361B1 (ko) 2017-09-06

Family

ID=59281406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150175675A KR101775361B1 (ko) 2014-12-31 2015-12-10 플라즈마 처리장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101775361B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102402639B1 (ko) 2017-11-24 2022-05-26 삼성전자주식회사 전자 장치 및 그의 통신 방법
KR102411774B1 (ko) * 2020-08-13 2022-06-21 주식회사 제4기한국 압연박 fccl용 롤투롤 플라즈마 세정설비

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011195873A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Fujifilm Corp 成膜装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011195873A (ja) * 2010-03-18 2011-10-06 Fujifilm Corp 成膜装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170068779A (ko) 2017-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7952048B2 (en) Plasma source with discharge inducing bridge and plasma processing system using the same
US20100006543A1 (en) Plasma processing apparatus, plasma processing method and storage medium
US20070144440A1 (en) Plasma producing method and apparatus as well as plasma processing apparatus
KR101420709B1 (ko) 기판 지지 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
KR20100047237A (ko) 단일 평면 안테나를 갖는 유도성 커플링된 듀얼 구역 프로세싱 챔버
KR20060090745A (ko) 플라즈마 처리 장치용 측면 ｒｆ 코일 및 측면 히터
US20110120375A1 (en) Apparatus for processing substrate
CN111095498B (zh) 载置台、基板处理装置以及边缘环
KR101626039B1 (ko) 대면적 플라즈마를 이용한 연속 기판 처리 시스템
KR101775361B1 (ko) 플라즈마 처리장치
TWI770144B (zh) 電漿處理裝置
KR101073834B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 처리방법
KR20110131833A (ko) 선형 플라즈마 발생기 및 이를 이용한 플라즈마 처리 시스템
KR20100129368A (ko) 복합 주파수를 이용한 대면적 플라즈마 반응기
KR101112745B1 (ko) 가변형 용량 결합 전극을 구비한 플라즈마 반응기
KR101514080B1 (ko) 플라즈마 화학 기상 증착 장치
JP2008248281A (ja) プラズマ発生装置およびこれを用いた薄膜形成装置
KR101577272B1 (ko) 롤투롤 공정을 위한 플라즈마 처리장치
KR100785404B1 (ko) 유도 결합형 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 기판 처리장치와 방법
KR101073833B1 (ko) 플라즈마 처리장치
KR101173643B1 (ko) 다중 플라즈마 발생 영역을 갖는 플라즈마 반응기
KR101161169B1 (ko) 다중 용량 결합 전극 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리장치
KR101870661B1 (ko) 기판 처리 장치
KR20100129369A (ko) 수직 듀얼 챔버로 구성된 대면적 플라즈마 반응기
JP5095087B2 (ja) 成膜装置及び成膜方法

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