KR102165482B1 - 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치 및 그 방법 - Google Patents

레이저 플라즈마 화학기상증착 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 화학기상증착 장치에 관한 것으로서, 더욱 상하게는, 화학기상 증착 시 저온에서도 고품질의 증착층을 형성할 수 있도록 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 레이저발생부; 상기 레이저발생부에서 발생된 레이저의 초점과 경로를 조절하는 광학계부; 및 상기 광학계부로부터 출력되는 레이저의 경로 상에 반응물질을 분사하여 반응물질 증착 대상 기판에 플라즈마 화학기상증착을 수행하는 챔버부;를 포함하며, 상기 레이저는 상기 챔버부의 내부에서 상기 기판과 수평 방향으로 조사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치를 제공한다.

Description

레이저 플라즈마 화학기상증착 장치 및 그 방법{plasma chemical vapor deposition apparatus using laser and the method thereof}
본 발명은 플라즈마 화학기상증착 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 화학기상 증착 시 저온에서도 고품질의 증착층을 형성할 수 있도록 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
CVD(chemical vapor deposition)법은, 화학기상증착법을 말하는 것으로서, 기판에 증착하고자 하는 물질의 가스 또는 액체를 분사하여 챔버 내의 기판 위에서 고온분해 또는 고온화학반응을 통해 박막을 증착하는 원리를 이용한다. 이 방법은 기판과 증착된 박막 사이의 접착력이 우수하며, 기판의 형상에 상관없이 균일한 박막을 제조할 수 있으며, 고 순도의 물질을 증착하기에 용이한 방법이다.
이러한 이유로, 현재 반도체 제조공정, OLED 디스플레이 제조 등에서 가장 널리 사용되고 있는 방법이기도 하다.
CVD법 중, CVD법 중 레이저 화학기상증착법(LACVD)은 기판이 위치되는 챔버 내부로 반응물질을 주입한 후 레이저를 조사하여 반응물질이 기판과 화학반응을 수행하여 기판에 증착되게 함으로써 박막을 형성하는 방법이다.
또한, 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)은, 진공을 이루는 챔버 내부에 증착 시 필요한 반응가스 또는 반응물을 포함하는 액체 등의 반응물질을 주입하여 원하는 압력과 기판 온도가 설정되면 전원장치를 통해 전극에 초고주파를 인가함으로써 반응물질을 플라즈마 상태로 만들고, 반응물질 혹은 전구체를 이온화시켜 이온화된 전구체와 플라즈마 상태의 반응물질 중 일부가 물리적 또는 화학적 반응을 하여 기판에 증착되게 함으로써 박막을 형성하는 방법이다.
이러한 플라즈마 화학기상증착법의 효율을 높이기 위해서, 레이저(Laser)를 병행하여 사용함으로써 증착을 수행하는 방법에 대한 연구가 다수 수행되고 있다. 이러한 연구의 결과로, 대한민국 공개특허 제2018-0068637호 및 대한민국 등록특허 제1243782호는 반응물질을 공급한 후 레이저를 조사하여 플라즈마화하여 기판에 박막을 형성하는 레이저를 이용한 화학기상증착 장치를 개시하고 있다.
그러나 상술한 레이저를 이용한 플라즈마 화학기상증착법은 기판의 증착 온도를 낮추는 경우 반응물질이 충분히 분해되지 않아 증착된 박막의 품질이 저하되어 증착온도를 낮추는 것에 한계를 가지는 문제점을 가진다.
또한, 상술한 레이저 화학기상증착법의 경우에는 증착온도를 낮출 수는 있으나 증착속도가 느린 문제점 및 레이저의 균일한 조사가 어려운 문제점을 가지며, 이와 달리, 증착속도를 증가시키기 위해 레이저의 파워를 높이는 경우, 레이저가 기판을 향해 조사되기 때문에 레이저에 의해 기판이 손상될 수 있는 문제점을 가진다.
대한민국 공개특허 제2018-0068637호 대한민국 등록특허 제1243782호
따라서 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 플라즈마 화학기상증착을 수행함에 있어, 반응물질 전체로 에너지가 균일하게 분산되도록 레이저를 조사하여 반응물질의 반응성을 향상시킴으로써 화학기상증착을 위한 증착 온도를 낮추면서도, 기판에의 증착속도를 향상시키고, 증착된 박막의 품질 또한 현저히 향상시킬 수 있도록 하는 유기소재 등을 포함하는 다양한 소재의 박막 증착에 적합한 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 레이저발생부; 상기 레이저발생부에서 발생된 레이저의 초점과 경로를 조절하는 광학계부; 및 상기 광학계부로부터 출력되는 레이저의 경로 상에 반응물질을 분사하여 반응물질 증착 대상 기판에 플라즈마 화학기상증착을 수행하는 챔버부;를 포함하며, 상기 광학계부에서 초점과 경로가 조절된 레이저가 상기 챔버부 내부로 조사되는 것을 특징으로하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르는 상기 레이저는 상기 챔버부의 양측에서 상기 챔버부 내부로 조사되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르는 상기 레이저발생부에서 출력되는 레이저는, 150 내지 20,000 nm 범위의 파장을 가지는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르는 상기 레이저발생부에서 출력되는 레이저는, 상기 증착챔버 내 상기 기판 위에서 0.001 내지 100 W/mm2 범위의 파워밀도를 가지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 상기 광학계부는, 상기 레이저를 상기 레이저 조사 방향의 측 방향으로 기 설정된 간격의 다수의 라인으로 분할하여 다중라인 레이저로 변환하는 다중분할렌즈를 구비한 다초점광학계를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 상기 광학계부는, 상기 레이저를 상기 레이저 조사 방향에 수직인 z축, 상기 레이저 조사 방향인 y축 및 상기 레이저 조사 방향의 수평 방향인 x축으로 선택적으로 이동시켜 상기 레이저를 상기 챔버부의 내부로 스캔 또는 진동스캔 조사하는 레이저조사구동부를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 상기 레이저조사구동부는, 상기 레이저의 스캔 조사 중에 상기 레이저를 x축 방향에서 진동 조사하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 상기 레이저조사구동부는, 상기 레이저의 스캔 조사 중에 상기 레이저를 z축 방향에서 진동 조사하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 상기 광학계부는, 상기 레이저를 상기 기판의 길이를 기 설정된 간격으로 분할한 영역에 대응하는 조사영역을 가지고, 상기 기판의 전체 길이를 상기 조사영역별로 스캔조사하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 상기 챔버부는, 챔버; 상기 챔버의 상부에 반응물질을 상기 챔버의 내부로 반응물질을 공급하도록 형성되는 반응물질공급부; 상기 반응물질공급부의 하부에 설치되어, 음극을 가지며 반응물질을 고르게 분산시켜 기판측으로 분사하는 샤워헤드; 상기 챔버의 내부로 분사된 반응물질을 플라즈마화하기 위해 상기 챔버의 내부로 플라즈마 에너지를 공급하는 플라즈마 에너지 발생부; 및 상기 샤웨헤드의 하부에서 상기 기판을 지지하도록 배치되어 양극으로 작용하는 서셉터;를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 상기 플라즈마 에너지 발생부는, 상기 반응물질을 플라즈마화하기 위한 플라즈마 에너지 밀도가 0.01 W/cm2 ~ 10 W/cm2의 범위를 가지고 조사하도록 구성될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 챔버부, 반응물질공급부, 샤워헤드, 플라즈마 에너지 발생부 및 상기 샤웨헤드의 하부에서 상기 기판을 지지하도록 배치되어 양극으로 작용하는 서셉터를 포함하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치에 의한 화학기상증착 방법에 있어서, 상기 반응물질공급부를 통해 챔버부의 내부로 반응물질을 분사하는 반응물질 분사단계; 상기 플라즈마 에너지 발생부를 통해 상기 챔버부의 내부로 플라즈마 에너지를 공급하여 상기 반응물질을 플라즈마화 하는 플라즈마화 단계; 및 상기 플라즈마화 단계와 동시에 상기 레이저발생부에서 출력되는 레이저를 상기 챔버부의 내부로 조사하여, 상기 챔버부의 내부로 공급된 상기 반응물질들의 플라즈마화 반응을 촉진시키는 레이저조사 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르는 상기 레이저조사 단계는, 상기 레이저를 상기 챔버의 양측방향에서 상기 챔버의 내부로 조사하는 단계일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르는 상기 레이저조사 단계는, 상기 광학계부에 구비되는 다중분할렌즈에 의해 상기 레이저를 상기 레이저 조사 방향의 측 방향으로 기 설정된 간격의 다수의 라인으로 분할하여 다중라인 레이저로 변환하여 조사하는 단계일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르는 상기 레이저 조사단계에서 조사되는 레이저는, 150 내지 20,000 nm의 범위의 파장을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르는 상기 레이저 조사단계에서 조사되는 레이저는, 상기 챔버 내 상기 기판 위에서, 0.001 W/cm2 내지 100 W/mm2 범위 내의 파워를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르는 상기 플라즈마화 단계는, 상기 반응물질을 플라즈마화하기 위하여 플라즈마 에너지 밀도가 0.01 W/cm2 내지 100 W/cm2의 범위를 가지는 플라즈마 에너지를 공급하는 것일 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치는, 플라즈마 화학기상증착 시 반응물질의 측 방향에서 레이저를 조사하는 것에 의해 반응물질의 플라즈마화를 가속화하여 미 반응 가스를 줄이는 것에 의해 플라즈마 화학기상증착 온도를 낮추면서도 기판 상에 고품질의 박막을 증착시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치는, 플라즈마 화학기상증착 시 반응물질의 양측 방향에서 레이저를 조사하는 것에 의해 반응물질의 플라즈마화를 더욱 가속화시켜 미 반응 가스를 더욱 줄이는 것에 의해 플라즈마 화학기상증착 온도를 낮추면서도 반응물질의 기판 증착 속도를 높이고, 더욱 균일한 고품질의 박막을 증착시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치는, 플라즈마 화학기상증착 온도를 낮추면서도 반응물질의 기판 증착 속도를 높이는 것에 의해 유기소재 등을 포함하는 다양한 소재의 박막 증착을 고효율 및 고품질로 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치(LAPECVD: Laser Assisted Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition)(1)의 부분 평면 단면도.
도 2는 레이저발생부(100)의 레이저를 챔버부(300)의 내부로 조사하기 위한 레이저발생부(100)와 광학계부(200) 및 챔버부(300)의 연결 구성을 나타내는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치의 일부 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 다초점 광학계(220)에 구성을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저조사구동부(210)를 나타내기 위한 광학장치부(200)의 부분단면도.
도 5는 도 4의 레이저조사구동부(210)의 실제 구현 예를 나타내는 사진이다.
도 6은 다중레이저의 양방향 조사를 나타내는 도 1의 챔버부(300)의 평면 부분 단면도.
도 7은 도 1의 챔버부(300)의 양측의 레이저포트(350)를 가로지르는 방향으로 절단한 측단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD)과 종래기술의 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 형성된 박막의 WVTR (water vapor transmission rate)특성 비교 그래프.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD) 시 레이저빔을 좌우로 스캔하면서 챔버(300)의 일 측면에서 조사하여 형성된 박막과 종래기술의 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 형성된 박막의 균일도를 나타내는 그래프.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD) 시 레이저빔을 좌우로 스캔하면서 챔버(300)의 일 측면에서 조사하여 형성된 박막(TF)의 사진.
도 11 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD) 챔버(300)의 양 측면에서 동시에 양방향으로 조사하여 형성된 박막(TF)과 종래기술의 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 형성된 박막(TF)의 위치별 두께 변화를 측정한 그래프.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD) 챔버(300)의 양 측면에서 동시에 양방향으로 조사하여 형성된 박막(TF) 의 사진.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예의 레이저 플라즈마 화학기상증착 방법의 처리과정을 나타내는 순서도.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치(1)의 부분 평면 단면도이고, 도 2는 레이저발생부(100)의 레이저를 챔버부(300)의 내부로 조사하기 위한 레이저발생부(100)와 광학계부(200) 및 챔버부(300)의 연결 구성을 나타내는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치의 일부 사시도이다.
도 1과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치(1)는, 레이저발생부(100)와 레이저발생부(100)의 출력 레이저(L)를 입력 받은 후, 초점조절 및 광경로 조절을 수행하여 챔버부(300)의 내부로 조사하는 광학계부(200) 및 상기 광학계부(200)로부터 출력되는 레이저(L)의 경로 상에 반응물질을 분사하여 기판에 플라즈마 화학기상증착을 수행하는 챔버부(300)를 포함하여 구성되어, 상기 챔버부(300)의 내부에서 플라즈마화된 반응 가스의 측방향으로 레이저를 조사하여 미 반응된 반응물질을 플라즈마화 하여 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD: Laser Assisted Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition)을 수행하는 것에 의해 챔버부(300)의 내부에 장입된 기판 상에 박막을 적층 형성한다.
상기 레이저발생부(100)는 ArF(193nm) 레이저를 구비할 수 있다. 또한 상기 레이저발생부(10)에서 발생되는 레이저(L)의 파장은 150 내지 20,000nm의 범위를 가질 수 있다. 이는 상기 레이저(L)의 파장이 150 ㎚ 미만인 경우, 레이저(L) 자체의 비용이 너무 증가하여 생산비용이 증가하고 고출력을 형성하기가 힘들다는 단점이 있다. 그리고 레이저부(10)의 조사 파장이 20,000 ㎚ 초과인 경우, 저 에너지를 갖는 장파장의 레이저로 인해, 치밀한 박막(71)을 형성하기 위해 조사되는 레이저의 에너지가 부족할 수 있다.
또한, 상기 레이저 발생부(100)에서 발생된 레이저(L)는 챔버 내부 기판 위에서 파워밀도가 0.001 W/cm2 내지 100 W/mm2 범위를 가지도록 조절되어 조사될 수 있다. 상기 레이저(L)의 파워가 0.001 W/mm2 미만인 경우, 레이저 에너지의 파워가 너무 낮아, 가스분해가 효과적으로 일어나지 않을 수 있다. 그리고 레이저부(10)에서 출력되는 레이저(L)의 파워가 100 W/mm2 초과인 경우, 레이저 비용증가로 생산원가가 증가할 수 있다.
상기 광학계부(200)는 레이저(L)의 경로 및 초점 조절을 위한 다수의 볼록, 오목 또는 플라이(Fly) 렌즈 등의 렌즈와 반사경들을 포함하여 구성되어, 상기 레이저발생부(100))에서 출력된 레이저(L)를 챔버부(300)의 측방향에서 챔버부(300)의 내부로 조사하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 광학계부(200)는 상기 레이저(L)를 챔버부(300)의 양 측방향에서 챔버부(300) 내부로 동시에 조사되도록 2중 레이저 경로를 가지도록 구성될 수도 있다.
상기 광학계부(200)는 상기 레이저를 다수의 레이저 라인을 가지는 다중라인 레이저(ML)로 변환하여 조사하고, 다중라인 레이저(ML)의 수직 수평 및 진행 방향에서의 조사 방향을 가변시키도록 구성될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 다초점 광학계(220)에 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저조사구동부(210)를 나타내기 위한 광학장치부(200)의 부분단면도이며, 도 5는 도 4의 레이저조사구동부(210)의 실제 구현 예를 나타내는 사진이다.
도 3에서 (a)는 다중레이저 조사 구동 상태를 나타내는 도면이고, (b)는 다초점 광학계(220)의 실제 구현 예의 사진이며, (c)는 다초점 광학계(220)에 의해 다중 분할된 다중레이저(ML)의 초점(LP) 사진을 나타낸다.
도 3의 (b)와 같이, 상기 다초점 광학계(220)는, 상기 레이저(L)를 다수의 초점을 가지는 다중라인 레이저(ML)로 형성하기 위한 다중분할렌즈(230)와, 다중분할렌즈(230)를 고정하는 렌즈홀더(231)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 다중분할렌즈(230)는 다수의 초점을 가지는 렌즈들이 배열 구성되는 플라이(Fly) 렌즈 등일 수 있다.
상술한 구성을 가지는 상기 다초점 광학계(220)는 도 3의 (a)와 같이, 레이저발생부(100)에서 출력된 레이저(L)를 반사미러(201) 등을 통해 입력 받은 후, 서로 수평으로 진행하는 다수의 레이저 라인을 가지는 다중라인 레이저(ML)로 변환하여 출력한다. 이렇게 변환된 다중라인 레이저(ML)는 도 3의 (c)와 같이 레이저 플라즈마 화학기상증착이 수행될 기판면에 평행한 면 상에서 레이저 조사 방향의 수평 방향인 x축 방향을 따라 기 설정된 간격으로 분할된 다수의 초점(LP)을 가지게 된다. 이에 따라, 챔버부(300) 내부의 x축 방향에서 반응물질로의 레이저 조사 면적을 크게 하며, x축 방향으로 다중라인 레이저(ML)를 스캔 조사하는 것에 의해 분할된 폭의 영역에서 다중라인 레이저(ML)가 중첩 조사되어 반응물질의 플라즈마화 효율을 향상시킨다.
도 4와 같이, 상기 레이저조사구동부(210)는 단일초점광학계(미도시) 또는 상기 다초점광학계(220)가 장착되고, 상기 단일초점광학계 또는 다초점 광학계를 y축 방향을 따라 이동시키도록 구성되는 y축 구동부(ym), 상기 y축 구동부(ym)를 x축 방향으로 이동시키도록 상기 y축 구동부(y)의 하부에 설치되는 x축 구동부(xm) 및 상기 y축 구동부(yn)와 x축 구동부(xm)를 동시에 수직 방향으로 승하가 시키도록 상기 x축 구동부(xm)의 하부에 설치되는 z축 구동부(zm)를 포함하여 구성된다. 이때, x축은 상기 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML) 조사 방향에 대한 수평 방향, y축은 상기 레이저(L) 또는 상기 다중라인 레이저(ML) 조사 방향, z축은 상기 레이저(L) 또는 상기 다중라인 레이저(ML) 조사 방향의 수직 방향으로 설정된다.
상술한 도 4의 구성을 가지는 상기 레이저조사구동부(210)는 상기 단일 초점광학계 또는 상기 다초점광학계(220)의 x, y, z 축의 3축 방향에서 선택적으로 이동시키는 것에 의해 상기 단일초점광학계 또는 상기 다초점광학계(220)를 통해 조사되는 단일초점 레이저 또는 다수의 라인으로 분할되어 조사되는 다중라인 레이저(ML)의 조사 방향, 스캔 방향 또는 수평-수직 진동의 조절을 수행한다.
상술한 구성을 가지는 상기 레이저발생부(100)와 광학계부(200)는, 챔버부(300)의 내부에서 분사되는 반응물질의 플라즈마화 효율을 더욱 향상시키기 위해, 하기에 설명될 도 6과 같이 챔버부(300) 내부의 반응물질의 양측에서 단일초점을 가지는 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML)를 동시에 조사할 수 있도록 도, 1과 같이 챔버부(300)의 양측에 이중으로 구성될 수도 있다. 이때 상기 양측에서 조사되는 레이저는 동일한 에너지를 가지고 양측에서 조사됨으로써, 챔버부(300) 내부에서 흡수되더라도 반응물질 전체에 가능한 균일한 에너지가 조사되도록 하여 반응물질들의 플라즈마화가 균일하게 이루어지도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 챔버부(300)의 양측에서 조사되는 레이저는 도 1의 구성과는 달리 하나의 레이저발생부(100)와 두 개의 광학계부(20))를 통해 하나의 레이저발생부(200)에서 발생된 레이저를 두 개의 광학계부(200)에 의해 2개의 경로로 분할하여 조사되도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 레이저의 광경로가 큰 쪽의 레이저 에너지가 크도록 분할하여 조사하는 것에 의해 레이저가 지나는 광경로 상에서의 공기에 의한 레이저 에너지의 손실을 고려하여 챔버부(300)의 양측에서 조사되는 레이저가 서로 동일하거나 비슷한 세기를 가지고 중첩되도록 양방향에서 조사되도록 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 챔버부(300)의 양측면에서 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML)를 챔버부(300)의 내부로 조사하는 경우, 상기 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML)는 플라즈마화에 필요한 레이저 파워의 0.4 내지 0.6 범위의 크기를 가지도록 분할되는 것에 의해 반응물질로 과도한 레이저 에너지가 공급되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 도 1의 챔버부(300)의 구성을 설명한다.
도 6은 다중레이저의 양방향 조사를 나타내는 도 1의 챔버부(300)의 평면 부분 단면도이고, 도 7은 도 1의 챔버부(300)의 양측의 레이저포트(350)를 가로지르는 방향으로 절단한 측단면도이다.
도 6 및 도 7과 같이, 상기 챔버부(300)는 챔버(310)를 구성하는 상부의 반응물질공급부(320)와, 상기 반응물질공급부(320)의 하부에 설치되어, 음극을 가지며 반응물질을 고르게 분산시켜 분사하는 샤워헤드(330), 챔버(310)의 내부로 분사된 반응물질을 플라즈마화하기 위해 챔버(310)의 내부에 구성된 코일 등으로 플라즈마 에너지인 고주파를 공급하는 플라즈마 에너지 발생부(340), 상기 샤웨헤드(330)의 하부에서 기판(S)을 지지하도록 배치되어 양극으로 작용하는 서셉터(350) 및 챔버(310)의 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML)가 조사되는 일측 또는 양측에 설치되는 하나 또는 한 쌍의 레이저포트(360)를 포함하여 구성된다.
상기 반응물질공급부(320)는 상기 챔버(310) 내부의 레이저 플라즈마 화학기상증착을 수행하도록 하는 공간으로 반응물질을 공급하도록 구성된다. 상기 챔버부(300)의 내부로 분사되는 반응물질은 아르곤(Ar), 헬륨(He), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 네온(Ne), 수소화규소(SiH4, Si2H4), 산화질소(N2O), 산소(O2), 질소(N2), 암모니아(NH3) 등의 반응가스나 Trimethylaluminum(TMA), H2O 등의 액체를 포함할 수 있다.
상기 샤워헤드(330)는 유입되는 반응물질들이 기판(S)의 상부에 균일하게 분사되도록 반응물질을 분산시켜 분사하도록 구성된다. 그리고 플라즈마화된 반응물질이 기판(S)으로 이동되어 박막을 형성한다.
상기 플라즈마 에너지 발생부(340)는 챔버(310)의 내부에 구성되는 코일 등으로 고주파를 인가하는 것에 의해 챔버(310)의 내부로 플라즈마 에너지를 공급하도록 구성된다.
상기 플라즈마 에너지공급부(340)는 챔버(310)의 내부로 분사된 반응물질들을 플라즈마화 하기 위한 고주파 또는 전기장 등을 챔부(310)의 내부 공간에 형성시키는 RF부, 매치(match) 및 챔버(310)의 내부에 형성되는 안테나 또는 전극로드 등을 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 플라즈마 에너지공급부(340)에서 공급되는 플라즈마 에너지 밀도는 0.01 W/cm2 ~ 10 W/cm2 범위를 가질 수 있다. 이는 플라즈마 에너지 밀도가 0.01 W/cm2 이하인 경우 충분한 플라즈마가 형성되지 않을 수도 있고, 플라즈마 에너지 밀도가 10 W/cm2 이상인 경우 과도한 플라즈마의 형성에 의해 박막의 균일성이 저하될 수 있기 때문이다.
상기 서셉터(350)는 상기 샤워헤드(330)와 하부에서 샤워헤드(330)와 대향하도록 배치 형성되는 것으로서, 기판(S)을 지지하며, 양전위가 인가되어 플라즈마 중 음이온을 기판(S) 면에 증착시키도록 구성된다.
상기 레이저포트(360)는 상기 광학계부(200)에서 조사되는 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML)를 챔버부(300)의 내부로 입력받는 창의 기능을 수행한다. 이를 위해, 상기 레이저포트(350)는 내부의 상부측에 하나 이상의 에어커튼관을 구비하여 챔버부(300)의 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML)가 입사되는 면에서 광학계부(200)로 돌출되게 장착되는 관형의 레이저포트케이스와, 레이저포트케이스의 단부 개구에 설치되는 레이저 조사창을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 레이저 조사창은 기판의 상부 전체 영역에 대한 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML)의 스캔 조사를 수행할 수 있도록 폭이 박막 형성 대상 기판의 폭보다 큰 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 에어커튼관은 플라즈마화된 반응물질이 조사창에 증착되는 방지하기 이해 질소 또는 아르곤 가스 등의 반응성이 없는 가스를 아래를 향하는 사선방향으로 조사창에 분사하여 플라즈마화된 반응물질이 조사창으로 이동하는 것을 방지하는 에어커튼을 형성하도록 구성될 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예의 레이저 플라즈마 화학기상증착장치(1)는, 챔버부(300)의 내부에 기판(S)을 장착한 후 반응물질을 분사한 후 플라즈마 에너지를 공급하여 플라즈마 화학기상증착을 수행하는 과정에서, 레이저발생부(100)에서 출력되는 레이저를 광학계부(200)를 통해 초점과 경로가 조절된 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML)로 변환하여 챔버부(300)의 측 방향에서 챔버(310) 내부의 반응물질들에 조사하는 것에 의해 미 플라즈마화된 반응물질들을 플라즈마화시켜 반응물질의 플라즈마화 효율을 향상시키며, 이에 따라, 플라즈마 화학기상 증착의 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
이때, 플라즈마 화학기상 증착의 효율을 향상시키기 위해, 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML)는 광학계부(200)의 레이저조사구동부(210)에 의해 조사방향의 수평방향(x축)으로 스캔조사, 수직 방향(z축) 방향으로는 진동을 수행하며 수평방향(x축)으로는 스캔조사하거나, 수평방향(x축)으로는 스캔조사하며 수평방향(x축)에서의 진동조사를 병행하는 진동스캔조사를 수행하는 것에 의해 플라즈마화 온도를 낮추면서도 반응물질의 플라즈마화 효율을 더욱 현저히 향상시킬 수 있으며, 이에 의해, 플라즈마 화학기상증착의 효율을 더욱 현저히 향상시키는 효과 또한 제공한다.
이에 부가하여, 도 1 및 도 6과 같이, 챔버부(300)의 양측에서 초점조절된 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML)를 좌우로 스캔하면서 조사하는 것에 의해 반응물질 전체에 균일한 레이저 에너지를 조사하도록 하여 반응물질의 플라즈마화 효율 및 플라즈마 화학기상 증착의 효율을 더욱 향상시키는 효과를 제공한다. 이때, 상기 기판이 대면적인 경우 레이저(L) 또는 다중라인 레이저(ML)를 좌우로 스캔하면서 단 방향으로 조사하는 경우 레이저의 흡수로 인하여 챔버 내에서 거리에 따라 레이저 에너지가 상이하게 되어 레이저 에너지의 균일성을 잃게 되어 균일한 박막 증착을 수행할 수 없게 된다. 따라서 단방향 조사로는 대면적 챔버 내부에서의 레이저 에너지의 균일성이 깨지는 크기의 이상의 대면적 기판에 대한 박막 증착 시에는 레이저를 양방향으로 조사하는 것이 바람직하다.
<실험예>
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD)과 종래기술의 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 형성된 박막의 WVTR(water vapor transmission rate)특성 비교 그래프이다.
도 8의 WVTR (water vapor transmission rate) 특성의 측정은 하기의 <표 1>의 조건을 이용하여 레이저 파워 75mW/mm2, 80mm x 5mm로 빔사이즈를 바꾸는 광학계를 적용하여, 본 발명의 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD)과 종래기술의 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 형성된 박막을 가지는 기판들을 이용하여 수행하였다.
<표 1>
Figure 112018112897078-pat00001
상술한 조건에 의해 박막이 증착된 기판 중 두께 300nm 박막이 형성된 기판에 대하여 WVTR을 측정하였으며, 도 8에서 (a), (b) 및 (c)는 종래기술의 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 형성된 박막을 가지는 기판들의 WVTR 측정 결과를 나타내는 그래프이고, (d), (e) 및 (f)는 본 발명의 일 실시예의 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD)에 의해 형성된 박막을 가지는 기판들의 WVTR 측정 결과를 나타내는 그래프를 나타낸다.
도 8의 그래프의 비교에서와 같이, 동일 조건 하에서 종래기술의 PECVD에 의해 박막이 형성된 (a)와 비교하였을 때, 본 발명의 실시예의 LAPECVD에 의해 박막이 형성(d)의 경우 약 53% 이상의 수분투과율 감소를 보였다. 또한, 동일 조건 하에서 종래기술의 PECVD에 의해 박막이 형성된 (b)와 비교하였을 때, 본 발명의 실시예의 LAPECVD에 의해 박막이 형성된 (e)의 경우 약 57% 이상의 수분투과율 감소를 보였다. 또한, 동일 조건 하에서 종래기술의 PECVD에 의해 박막이 형성된 (c)와 비교하였을 때, 본 발명의 실시예의 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD)에 의해 박막이 형성된 (f)의 경우 약 46% 이상의 수분투과율 감소를 보였다. 즉, 본 발명의 실시예의 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD)에 의해 형성된 박막들의 경우, 종래기술의 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 형성된 박막들에 비해 약 45 % 내지 55 %의 수분 투과율 감소 효과를 보였다. 이는 플라즈마 에너지의 공급과 동시에 부가 조사된 레이저들이 부수적으로 반응가스를 분해하여 우수한 특성의 박막이 얻어진 결과이다.
도 9 및 도 10은 [표 2]의 조건으로 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD) 시 레이저빔을 좌우로 스캔하면서 챔버(300)의 일 측면에서 조사하여 형성된 박막과 종래기술의 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 형성된 박막의 균일도를 나타내는 그래프 및 본 발명의 실시예에 의해 형성된 박막의 사진이다.
[표 2]
Figure 112018112897078-pat00002
도 9 및 도 10의 경우 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD) 시 파워 2 W/mm2, 스캔조사 속도 20 mm/s, 빔사이즈 5 x 3 mm2의 레이저를 챔버(300)의 일 측면에서 일방향 조사하여 박막을 증착하고, 증착된 박막을 180도 돌려 한번 더 증착하여 박막(TF)을 형성하였다.
박막(TF)이 증착된 후 위치별 두께를 측정한 결과, 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD)에 의해 형성된 박막의 두께가 종래기술의 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 형성된 박막의 두께보다 두꺼웠다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD)에 의해 형성된 박막의 경우에는 위치별 두께가 레이저포트(460)에서 멀어질수록 ±5.5 %까지 변화되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 레이저 에너지가 반응물질에 흡수되어 레이저포트(460)로부터 멀어질수록 감소한 것에 기인한 것으로 검토되었다.
도 11 및 도 12는 [표 2]의 조건으로 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD) 챔버(300)의 양 측면에서 동시에 양방향으로 조사하여 형성된 박막(TF)과 종래기술의 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 형성된 박막(TF)의 위치별 두께 변화를 측정한 그래프와 본 발명의 실시예에 의해 형성된 박막(TF)의 사진이다.
도 11 및 도 12의 경우 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD)에서는 파워 2 W/mm2, 스캔조사 속도 20 mm/s, 빔 사이즈 5 x 3 mm2의 레이저를 좌우로 스캔하면서 챔버(300)의 양 측면에서 동시에 양방향으로 조사하여 박막을 증착하고, 형성된 박막(TF)을 180도 돌려 한번 더 공정을 수행하여 박막(TF)을 증착하였다.
박막(TF)이 증착된 후 위치별 두께를 측정한 결과, 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD)에 의해 형성된 박막의 두께가 종래기술의 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 형성된 박막의 두께보다 두꺼웠다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르는 레이저 플라즈마 화학기상증착(LAPECVD)에 의해 형성된 박막의 경우 위치별 두께가 레이저포트(460)에서 멀어지는 경우에도 두께의 변화가 ± 1.4 %로 균일한 것을 확인할 수 있었다. 이는 일 방향에서 조사되는 레이저 에너지가 반응물질에 흡수되어 레이저포트(460)로부터 멀어질수록 감소하나, 타 측 방향에서 조사된 레이저가 감소된 에너지를 보충하는 것에 의해 챔버(310) 내부 전체 영역에서 레이저 에너지의 균일성이 확보된 것에 기인한다.
도 13은 본 발명의 레이저 플라즈마 화학기상증착 방법의 처리과정을 나타내는 순서도이다.
도 13과 같이, 상술한 레이즈 플라즈마 화학기상증착 방법은 상기 챔버부(300)의 내부로 반응물질을 분사하는 반응물질 분사단계(S10)를 수행하여, 증착 대상 기판(S)이 장착된 챔버부의 내부로 반응물질을 주입한다.
이 후, 상기 챔버부(300) 내부의 플라즈마 에너지발생부(370)를 통해 고주파 등의 플라즈마 에너지를 공급하여 상기 반응물질을 플라즈마화 하는 플라즈마화 단계를 수행한다.
상기 플라즈마화 단계를 수행하는 경우에는 고주파 또는 전기장 등의 플라즈마 에너지를 공급함과 동시에, 상기 챔버부(300)의 내부에서 기판(S)과 수평 방향이 되도록 상기 레이저발생부(100)에서 출력되는 레이저를 광학계부(200)를 통해 상기 챔버부(300)의 내부로 조사하여 상기 반응물질의 플라즈마화 반응을 촉진시키는 레이저조사 단계(S30)를 수행하는 것에 의해, 상기 기판(S) 상에 반응물질을 레이저 플라즈마 화학기상증착에 의해 증착시킨다.
상술한 처리과정 중 상기 레이저조사 단계(S30)는, 상기 광학계부(200)에 구비되는 다중분할렌즈(230)에 의해 상기 레이저를 상기 레이저 조사 방향의 측 방향으로 기 설정된 간격의 다수의 라인으로 분할하여 다중라인 레이저(ML)로 변환하여 조사하는 단계일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예의, 상기 레이저조사 단계(S30)는, 상기 레이저발생부(100)와 상기 광학계부(200)를 이중으로 구비하여, 상기 챔버부(300)의 양측에서 상기 챔버부(300) 내부로 레이저를 조사하는 단계일 수 있다. 이때, 챔버부(300)의 양 측방향에서 레이저를 조사하는 경우의 레이저는 챔버부(300)의 일 측방향에서 레이저를 조사하는 경우의 레이저의 1/2의 파워를 가지도록 제어될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예는, 상기 레이저 플라즈마 화학기상증착 방법에 의해 레이저 플라즈마 화학기상증착 박막이 증착된 기판을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저 플라즈마 화학기상증착 박막이 증착된 기판은 WVTR(water vapor transmission rate) ≤ 0.5 mg/m2day 범위를 가지는 것일 수 있다.
본 발명의 실험예에서는 단일 라인 레이저 빔을 이용하여 실험을 수행하였다. 그러나 대면적 박막의 증착의 경우, 빠른 증착을 위해서는 다중 라인 레이저 빔이 적용될 수도 있다. 이 경우에는 다중 라인 레이저 빔을 구성하는 각각의 레이저 빔이 단일 라인 레이저 빔과 동일한 파워를 가질 수 있도록 레이저 빔의 출력을 증가시키는 것이 바람직하다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시 예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 레이저 플라즈마 화학기상 증착 장치(LAPECVD: Laser Assisted Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)
100: 레이저발생부 200: 광학계부
201: 반사미러
210: 레이저조사구동부
220: 다초점광학계
230: 다중분할렌즈
231: 렌즈홀더
L: 레이저
ML: 다중라인 레이저
LP: 레이저조사점
300: 챔버부
310: 챔버
320: 반응물질공급부
330: 샤워헤드(음극)
340: 플라즈마 에너지발생부
350: 서셉터(양극)스테이지
360: 레이저포트(laser port)
S: 기판

Claims (17)

  1. 레이저발생부;
    상기 레이저발생부에서 발생된 레이저의 초점과 경로를 조절하는 광학계부; 및
    상기 광학계부로부터 출력되는 레이저의 경로 상에 반응물질을 분사하여 반응물질 증착 대상 기판에 플라즈마 화학기상증착을 수행하는 챔버부;를 포함하며,
    상기 광학계부에서 초점과 경로가 조절된 레이저가 상기 챔버의 측방향에서 상기 챔버부의 내부로 조사되는 것을 특징으로 하고,
    상기 광학계부는, 상기 레이저를 상기 레이저 조사 방향의 측 방향으로 기 설정된 간격의 다수의 라인으로 분할하여 다중라인 레이저로 변환하는 다중분할렌즈를 구비한 다초점광학계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저는,
    상기 챔버부의 양측에서 상기 챔버부 내부로 조사되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저발생부에서 출력되는 레이저는,
    150 내지 20,000 nm 범위의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저발생부에서 출력되는 레이저는,
    상기 증착챔버 내 상기 기판 위에서 0.001 W/mm2 내지 100 W/mm2 범위의 파워밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치.
  5. 삭제
  6. 레이저발생부;
    상기 레이저발생부에서 발생된 레이저의 초점과 경로를 조절하는 광학계부; 및
    상기 광학계부로부터 출력되는 레이저의 경로 상에 반응물질을 분사하여 반응물질 증착 대상 기판에 플라즈마 화학기상증착을 수행하는 챔버부;를 포함하며,
    상기 광학계부에서 초점과 경로가 조절된 레이저가 상기 챔버의 측방향에서 상기 챔버부의 내부로 조사되는 것을 특징으로 하고,
    상기 광학계부는, 상기 레이저를 상기 레이저 조사 방향에 수직인 z축, 상기 레이저 조사 방향인 y축 및 상기 레이저 조사 방향의 수평 방향인 x축으로 선택적으로 이동시켜 상기 레이저를 상기 챔버부의 내부로 스캔 또는 진동스캔 조사하는 레이저조사구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 레이저조사구동부는,
    상기 레이저의 스캔 조사 중에 상기 레이저를 x축 방향에서 진동 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 레이저조사구동부는,
    상기 레이저의 스캔 조사 중에 상기 레이저를 z축 방향에서 진동 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치.
  9. 레이저발생부;
    상기 레이저발생부에서 발생된 레이저의 초점과 경로를 조절하는 광학계부; 및
    상기 광학계부로부터 출력되는 레이저의 경로 상에 반응물질을 분사하여 반응물질 증착 대상 기판에 플라즈마 화학기상증착을 수행하는 챔버부;를 포함하며,
    상기 광학계부에서 초점과 경로가 조절된 레이저가 상기 챔버의 측방향에서 상기 챔버부의 내부로 조사되는 것을 특징으로 하고,
    상기 광학계부는, 상기 레이저를 상기 기판의 길이를 기 설정된 간격으로 분할한 영역에 대응하는 조사영역을 가지고, 상기 기판의 전체 길이를 상기 조사영역별로 순차적으로 스캔 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버부는,
    챔버;
    상기 챔버의 상부에 반응물질을 상기 챔버의 내부로 반응물질을 공급하도록 형성되는 반응물질공급부;
    상기 반응물질공급부의 하부에 설치되어, 음극을 가지며 반응물질을 고르게 분산시켜 기판측으로 분사하는 샤워헤드;
    상기 챔버의 내부로 분사된 반응물질을 플라즈마화하기 위해 상기 챔버의 내부로 플라즈마 에너지를 공급하는 플라즈마 에너지 발생부; 및
    상기 샤웨헤드의 하부에서 상기 기판을 지지하도록 배치되어 양극으로 작용하는 서셉터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 플라즈마 에너지 발생부는,
    상기 반응물질을 플라즈마화하기 위한 플라즈마 에너지 밀도가 0.01 ~ 10 W/cm2의 범위를 가지고 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치.
  12. 제1항의 레이저 플라즈마 화학기상증착 장치에 의한 화학기상증착 방법에 있어서,
    반응물질공급부를 통해 챔버부의 내부로 반응물질을 분사하는 반응물질 분사단계;
    플라즈마 에너지 발생부를 통해 상기 챔버부의 내부로 플라즈마 에너지를 공급하여 상기 반응물질을 플라즈마화 하는 플라즈마화 단계; 및
    상기 레이저발생부에서 출력되는 레이저를 상기 챔버부의 측방향에서 상기 챔버부의 내부로 조사하여, 상기 챔버부 내부로 공급된 상기 반응물질들의 플라즈마화 반응을 촉진시키는 레이저조사 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 레이저조사 단계는, 상기 광학계부에 구비되는 다중분할렌즈에 의해 상기 레이저를 상기 레이저 조사 방향의 측 방향으로 기 설정된 간격의 다수의 라인으로 분할하여 다중라인 레이저로 변환하여 조사하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 레이저조사 단계는,
    상기 레이저를 상기 챔버부의 양측방향에서 상기 챔버부의 내부로 조사하는 단계인 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 방법.
  14. 삭제
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 레이저 조사단계에서 조사되는 레이저는,
    150 nm 내지 20,000 nm의 범위의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 방법
  16. 제 12항에 있어서, 상기 레이저 조사단계에서 조사되는 레이저는,
    상기 챔버부 내부의 상기 기판 위에서, 0.001 W/mm2 내지 100 W/mm2 범위 내의 파워를 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 방법.
  17. 제 12항에 있어서, 상기 플라즈마화 단계는,
    상기 반응물질을 플라즈마화하기 위한 플라즈마 에너지 밀도가 0.01 내지 100 W/cm2의 범위를 가지는 플라즈마 에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 레이저 플라즈마 화학기상증착 방법.
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