KR20070025823A

KR20070025823A - 효율적인 라디칼 생성을 위한 플라즈마 발생장치

Info

Publication number: KR20070025823A
Application number: KR1020050082371A
Authority: KR
Inventors: 권기청; 황철주
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2007-03-08
Also published as: KR101173568B1

Abstract

본 발명은 가스분배수단의 상부에서 플라즈마를 발생시키는 장치에 관한 것으로서, 내부에 플라즈마 형성을 위한 반응공간을 가지는 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하는 기판안치수단; 상기 기판안치수단의 상부에 설치되는 RF전극; 상기 RF전극에 연결되는 RF전원; 상기 RF전원과 상기 RF전극의 사이에서 임피던스를 정합하는 매처; 상기 RF전극과 상기 기판안치수단의 사이에 설치되고, 상기 RF전극과 절연되며, 플라즈마 쉬쓰에 의해 차폐되는 관통부를 다수 구비하는 가스분배수단; 상기 RF전극과 상기 가스분배수단 사이의 공간으로 가스를 공급하는 가스유입관을 포함하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.

본 발명의 플라즈마 발생장치에 따르면, 플라즈마의 밀도, 이온에너지 및 전자에너지를 적절히 제어할 수 있게 되어 PECVD장치에서 재결합으로 인한 활성종의 손실이 줄어들어 박막증착율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 이온충격으로 인한 박막손상이 방지되어 우수한 막질을 얻을 수 있다.

플라즈마 발생장치, 쉬쓰

Description

효율적인 라디칼 생성을 위한 플라즈마 발생장치{Plasma generation apparatus for making radical effectively}

도 1은 일반적인 PECVD장치의 개략 구성도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 개략 구성도

도 3 내지 도 6은 가스분배판의 여러 유형을 나타낸 도면

도 7은 PECVD장치에서 분사홀 직경과 쉬쓰 두께의 관계를 나타낸 도면

도 8 및 도 9는 메쉬형 가스분배판의 여러 유형을 나타낸 도면

도 10은 메쉬 주변에 형성되는 쉬쓰를 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 플라즈마 발생장치 110 : 챔버

120 : 서셉터 122 : 서셉터 지지대

130 : 가스분배판 132 : 분사홀

134 : 분사슬릿 138 : 메쉬형 가스분배판

138a : 프레임 138b : 메쉬

140 : RF전극 150 : 절연부재

160 : RF전원 164 : 매처(matcher)

170 : 가스유입관 180 : 배기구

본 발명은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출소자(FieldEmission Display, FED), 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode Device, OLED) 등의 디스플레이 장치나 반도체소자를 제조하기 위해 플라즈마를 이용하여 글래스 또는 웨이퍼(이하 '기판'이라 함)를 처리하는 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.

도 1은 상기 플라즈마 발생장치의 한 예로서, 원료물질을 플라즈마 상태로 변환시킨 후 이를 이용하여 기판에 박막을 증착하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 장치의 일반적인 구성을 개략적으로 도시한 것이다.

이를 살펴보면, PECVD 장치(10)는 일정한 반응영역을 정의하는 챔버(11), 상기 챔버(11)의 내부에 위치하며 상면에 기판(30)을 안치하는 서셉터(12), 상기 서셉터(12)의 상부로 원료물질을 분사하는 가스분배판(13), 상기 가스분배판(13)의 상부에 위치하는 RF전극(15), 상기 RF 전극(15)의 중앙부에 관통하여 연결되는 가스유입관(16), 챔버(11)의 저면에 형성되어 잔류가스를 배기하는 배기구(19)를 포함한다.

RF전극(15)은 RF전원(17)과 연결되며, RF전원(17)과 RF전극(15)의 사이에는 임피던스를 정합시키는 매처(matcher, 18)가 설치된다.

서셉터(12)는 서셉터 지지대(12a)에 의해 지지되며, 미도시된 구동장치가 서셉터 지지대(12a)에 연결되어 서셉터(12)를 상하로 이동시킨다.

가스분배판(13)은 그 주연부가 RF전극(15)에 결합되어 RF전극(15)과의 사이에 버퍼공간(14)을 형성하며, 가스분배판(13)과 RF전극(15)은 통상 아노다이징(anodizing) 처리된 알루미늄 재질로 제조되기 때문에 양자는 전기적으로 연결된 상태에 있다.

챔버(11)는 통상 접지되고, 가스분배판(13) 및 RF전극(15)은 챔버(11)로부터 절연부재(20)를 이용하여 절연된다.

이러한 구성을 가지는 PECVD장치(10)에서 플라즈마가 발생하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 진공펌핑 등을 통해 챔버(11) 내부에서 공정분위기를 조성한 후 가스유입관(16)과 가스분배판(13)을 거쳐 원료물질을 서셉터(12)의 상부로 분사한다. 동시에 RF전극(15)에 RF전력이 인가되는데 RF전력은 RF전극(15)과 전기적으로 연결된 가스분배판(13)으로 전달되며, 가스분배판(13)으로 전달된 RF전력은 접지된 서셉터(12)와의 사이에서 RF전기장을 생성하게 되며, 이렇게 생성된 RF전기장에 의해 원료물질내의 전자가 가속되어 중성기체와 충돌하게 된다.

충돌로 인해 원료물질은 전자와 이온의 혼합체인 플라즈마 상태가 되며, 이 온으로 해리되지 않는 경우에도 충돌에너지로 인해 여기상태의 활성종(radical)이 생성된다.

원료물질이 플라즈마 상태로 해리되는 비율은 10^-5 내지 10^-6 정도로 매우 낮으므로, 플라즈마가 생성되더라도 실제로는 중성상태인 활성종의 밀도가 훨씬 높으며, 따라서 박막증착공정에서는 밀도가 높은 활성종이 주로 이용된다.

그런데 PECVD 장치(10)에서 플라즈마가 발생하면, 플라즈마와 기판사이에 쉬쓰(Sheath)가 발생한다. 쉬쓰는 플라즈마와 주변물질의 경계면에서 전자와 이온의 이동도(mobility)의 차이로 인하여 발생하는 현상으로서, 경계면에 먼저 도달한 전자와 플라즈마 표면의 양이온 사이에 일종의 빌트인(built-in) 전계가 형성되어 플라즈마 벌크(bulk)의 밀도를 준안정적으로 유지시켜 주는 역할을 한다.

그러나 쉬쓰는 이러한 긍정적인 역할만을 하는 것이 아니라 쉬쓰에 트랩된 양이온을 가속시키는 역할도 하게 되는데, 이렇게 가속된 양이온은 주변물질에 충격(ion bombardment)을 주어 제품을 열화시키거나 불필요한 파티클을 발생시키게 되고, 박막증착 공정에서는 증착된 박막의 손상을 초래하게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 전자에너지 및 이온에너지를 적절히 제어하여 이온충격을 최소화함으로써 막질을 향상시키는 플라즈마 발생장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 내부에 플라즈마 형성을 위한 반응공간을 가지는 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하는 기판안치수단; 상기 기판안치수단의 상부에 설치되는 RF전극; 상기 RF전극에 연결되는 RF전원; 상기 RF전원과 상기 RF전극의 사이에서 임피던스를 정합하는 매처; 상기 RF전극과 상기 기판안치수단의 사이에 설치되고, 상기 RF전극과 절연되며, 플라즈마 쉬쓰에 의해 차폐되는 관통부를 다수 구비하는 가스분배수단; 상기 RF전극과 상기 가스분배수단 사이의 공간으로 가스를 공급하는 가스유입관을 포함하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.

상기 가스분배수단의 관통부는, 최대 직경(D)이 플라즈마 쉬쓰 두께(S)의 2배 이하인 분사홀이며, 이때 상기 관통부의 최대 직경(D)은 1㎛이상 11mm 이하인 것이 바람직하다.

또한 상기 관통부는 플라즈마 쉬쓰 두께(S)의 2배 이하인 폭을 가지는 분사 슬릿일 수도 있다.

상기 RF 전극과 상기 가스분배수단의 간격을 조절하는 위치조절수단을 포함할 수 있으며, 이때 상기 가스분배수단과 상기 RF전극 사이의 간격은10mm 내지 100mm 인 것이 바람직하다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(100)의 구성을 개략적으 로 나타낸 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(100)가 가지는 가장 큰 특징은 RF전극(140)과 가스분배판(130)이 서로 절연되어 있고, 적절한 크기를 가지는 분사홀(132)을 가지는 가스분배판(130)에 의해 챔버의 내부가 플라즈마 및 활성종의 발생영역(Ⅰ, 이하 발생영역)과 플라즈마 및 활성종이 기판(30)과 반응하는 반응영역(Ⅱ, 이하 반응영역)으로 나누어진다는 점이다.

즉, RF전극(140)과 가스분배판(130) 사이의 발생영역(Ⅰ)에서 플라즈마 및 활성종이 생성되고, 이렇게 생성된 플라즈마 및 활성종이 가스분배판(130)과 서셉터(120) 사이의 반응영역(Ⅱ)으로 확산하여 기판(30)과 반응하도록 구성된다.

가스분배판(130)과 RF전극(140)은 서로 절연시켜야 하므로 가스분배판(130)의 주연부는 종래처럼 RF전극(140)에 연결하지 않고, 별도의 지지부재(131)를 이용하여 챔버(110) 내부의 소정 위치에 고정한다. 상기 지지부재(131)는 챔버(110)의 내측벽에 고정될 수도 있고, 후술하는 바와 같이 RF전극(140)과 가스분배판(130)의 간격조절을 위해 구동수단에 의해 상하로 이동할 수도 있다.

또한 가스분배판(130)의 주연부 상부에 환형 또는 링형의 절연부재(150)를 설치하고 절연부재(150)의 상부에 RF전극(140)을 거치한다.

가스분배판(130)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 사각 또는 원형의 평판모재에 다수의 분사홀(132)이 형성된 것일 수도 있고, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 분사슬릿(134)이 형성된 것일 수도 있다.

이러한 가스분배판(130)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 아노다이징 처리된 알 루미늄을 이용하는 것이 바람직하나, 세라믹, Si, SiC, SiO₂와 같은 절연재질을 이용하여도 무방하다.

가스분배판(130)은 최소한의 강도를 유지하기 위해서는 적어도 1㎛ 이상의 두께로 제작되어야 하는 한편, 무게나 비용을 감안하여 50mm 이하의 두께(t)로 제작되는 것이 바람직하다.

이때 1mm 이상 50mm 이상의 두께로 제작할 경우에는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 평판 모재에 분사홀(132) 또는 분사슬릿(134)이 형성된 샤워헤드형으로 제작하는 것이 바람직하고, 1㎛ 이상 1mm 미만의 두께로 제작하는 경우에는 후술하는 그물망 구조의 메쉬(mesh)형(도 8 및 도 9 참조)으로 제작하는 것이 바람직한데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(100)를 이용하여 이온에너지 및 전자에너지를 제어하는 원리를 설명하면 다음과 같다.

발생영역(Ⅰ)에서 생성된 플라즈마 및 활성종은 가스분배판(130)의 분사홀(132) 또는 분사슬릿(134)을 통해서 반응영역(Ⅱ)으로 확산되는데, 활성종은 여기상태에 있을 뿐이고 전기적으로는 중성이기 때문에 전기적인 제재없이 분사홀(132)을 통과할 수 있다.

그러나 플라즈마 내의 이온과 전자는 전기를 띄기 때문에 분사홀(132) 또는 분사슬릿(134) 부근의 쉬쓰에 의해 영향을 받는다. 보통 이온이 더 많은 영향을 받 는데 쉬쓰 내부로 확산된 이온은 쉬쓰 전계에 의해 트랩되어 주변물질 또는 중성기체와 충돌하여 재결합으로 인해 중성입자로 변환되거나 이온에너지가 저하되기 때문이다.

한편, PECVD장치에서는 발생영역(Ⅰ)의 고에너지 이온이 반응영역(Ⅱ)으로 확산되지 않아야 박막에 대한 이온충격을 줄일 수 있으므로 도 7에 도시된 바와 같이 가스분배판(130)의 분사홀(132) 내부가 쉬쓰에 의해 완전히 덮혀 쉬쓰와 등전위가 되도록 하는 것이 바람직하다.

따라서 분사홀(132)의 최대직경을 D, 분사홀 부근에 형성되는 쉬쓰(점선으로 표시)의 두께를 S라 하면, D≤2S 인 것이 바람직하다. 즉, 분사홀(132)에서 벌크 플라즈마 또는 글로우 방전이 일어나지 않는 조건인 것이 바람직하다.

이와 같은 가스분배판(130)을 이용하면 발생영역(Ⅰ)에서 생성된 플라즈마의 이온들이 쉬쓰에 트랩되어 반응영역(Ⅱ)으로 확산되는 것이 제한되며, 쉬쓰를 뚫고 확산되는 이온의 경우에도 이온에너지가 크게 저하된다.

따라서 반응영역(Ⅱ)에서의 이온밀도 및 이온에너지가 현저하게 낮아지므로 이온충격으로 인한 박막손상이 줄어들게 되어 우수한 막질을 얻을 수 있다.

이상에서 분사홀(132)의 최대직경(D)을 결정하기 위해서는 쉬쓰의 두께(S)가 어느 정도인지 확인하는 것이 중요한데, 본 발명에서는 플라즈마와 관련하여 자주 사용되는 Debye length(λ_D)를 이용하여 바람직한 쉬쓰 두께(S)를 제안한다.

일반적으로 Debye length(λ_D)는 다음의 수식으로 표현될 수 있다.

λ_D= 7400(T_e/n_e)^1/2 [mm]

여기서 T_e는 전자온도(eV), n_e는 플라즈마 밀도(cm^-3)이다. 그런데 통상 쉬쓰 두께(S)와 λ_D는 S≒10λ_D 의 관계가 있는 것으로 알려져 있으므로, 전자온도(T_e)가 높을수록, 플라즈마 밀도(n_e)가 낮을수록 쉬쓰 두께(S)가 두꺼워짐을 알 수 있다.

평판전극을 이용하는 용량결합형 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma, CCP) 발생장치에서는 일반적으로, 전자온도(Te)가 3 내지 10 eV 의 값을 가지고, 플라즈마 밀도(n_e)가 5*10⁸ 내지 1*10¹⁰ cm^-3의 값을 가진다.

따라서 이러한 범위의 T_e 및 n_e 를 이용하면 다음의 표와 같이 λ_D 및 S를 구할 수 있고, 이를 이용하여 기준이 되는 분사홀의 직경 D(=2S)를 구할 수 있다.

[표]

T_e(eV)	n_e(cm^-3)	λ_D(mm)	S(mm)	D(mm)	t(mm)
3	5*10⁸	0.573	5.732	11.464	28.66
3	1*10¹⁰	0.013	0.128	0.256	0.64
10	5*10⁸	0.105	1.047	2.093	5.235
10	1*10¹⁰	0.023	0.234	0.468	1.17

가스분배판(130)의 두께(t)는 5S 이상인 것이 바람직하므로 표에서는 t=5S 인 경우를 나타내었다.

따라서 PECVD 장치에서 예를 들어 전자온도 및 밀도가 각각 3eV, 1*10¹⁰cm^-3 인 플라즈마를 이용하는 경우에는 분사홀의 최대직경(D)이 0.26mm 이하인 가스분배판(130)을 이용하는 것이 바람직하다.

또한 전자온도 및 밀도가 각각 3eV, 5*10⁸cm^-3 인 플라즈마를 이용하는 PECVD장치에서는 분사홀의 최대직경(D)이 약 11mm 이하인 가스분배판(130)을 이용하는 것이 바람직하다.

한편 분사홀(132)의 직경을 D>2S 로 하는 경우에는 박막을 식각하는 에처(Etcher)에 효과적으로 적용될 수 있다. 이온이 쉬쓰영역에서 트랩되지 않고 분사홀(132)을 통과할 수 있도록 직경이 커야 한다.

한편 플라즈마 밀도(n_e)는 가스분배판(130)과 RF전극(140) 사이의 간격에 의해 영향 받게 되는데, 양자 사이의 간격은 10mm 이상 100mm 이하인 것이 바람직하다.

간격이 10mm 미만인 때에는 플라즈마의 밀도(n_e)가 너무 높아지므로 본 발명의 목적대로 이온에너지를 적절히 제어하기 위해서는 가스분배판(130)의 분사홀(132) 직경이 지나치게 작아져야 하는 부담이 있고, 간격이 100mm 이상으로 넓어지면 발생영역(Ⅰ)에서 생성된 활성종이 가스분배판(130)의 상면에 증착될 우려가 높 아지기 때문이다.

이상에서는 분사홀(132)의 직경(D)을 산출하는 방법에 대하여 설명하였으나, 분사슬릿(134)을 가지는 가스분배판(130)인 경우에는 분사슬릿(134)의 폭에 상기 값을 동일하게 적용할 수 있다.

한편 기판(30)을 안치하는 서셉터(120)는 통상 접지되는데, 다만 공정에 따라서는 서셉터(120)에 제2 RF전원이 연결되는 경우도 있다.

서셉터(120)와 가스분배판(130) 사이의 간격이 지나치게 넓으면 활성종 및 이온의 밀도가 너무 낮아져 공정효율이 저하되고, 너무 좁으면 공정균일도에 악영향을 미칠 수 있으므로, 서셉터(120)와 가스분배판(130) 사이의 간격은 10mm 이상 30mm 이하로 제한되는 것이 바람직하다.

가스분배판(120)에 의해서 RF 전극(140)과 서셉터(120) 사이가 발생영역(Ⅰ)과 반응영역(Ⅱ)으로 나누어 지는데, 가스분배판(130)과 RF 전극(140) 사이의 간격과 가스분배판(130)과 서셉터(120) 사이의 간격은 공정효율을 높이기 위해 공정조건에 따라 선택적으로 조절될 수도 있다.

이를 위해서 가스분배판(120)과 RF 전극(140)사이의 간격을 조절할 수 있도록 가스분배판(120)을 이동시키는 가스분배판(130)의 위치조절수단이 설치될 수도 있다.

이러한 가스분배판(130)의 위치조절은 가스분배판 지지부재(131)를 미도시된 구동수단을 이용하여 상하로 이동시킬 수 있도록 함으로써 가능해진다.

한편, 가스분배판(120)과 RF 전극(140) 사이의 간격을 이와 같이 변화시키더라도 발생영역(Ⅰ)의 원료물질은 가스분배판(120)의 분사홀(132)을 통해서만 반응영역(Ⅱ)으로 분사되는 것이 바람직하기 때문에 가스분배판(130)의 주연부를 통해서 원료물질이 누설(leak)되지 않도록 오링(131) 등의 시일수단을 적절히 설치하는 것이 바람직하다.

이상에서는 샤워헤드형 가스분배판(130)을 이용하는 경우에 대하여 설명하였으나, 전술한 바와 같이 0.1㎛ 이상 1mm 미만의 두께인 경우에는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같은 메쉬형 가스분배판(138)을 이용하는 것이 바람직하다.

메쉬형 가스분배판(138)은 사각형 또는 원형 프레임(138a)의 내측에 그물망 형태의 메쉬(138b)가 촘촘히 설치된 구조를 가진다.

이러한 메쉬형 가스분배판(138)은 알루미늄 또는 기타 도전성 재료를 습식 식각(wet etching)으로 가공하여 제조할 수 있고, 세라믹, Si, SiC, SiO₂ 등과 같은 절연체 재질이나 직물로 메쉬패턴을 형성할 수도 있다.

상기 프레임(138a)은 챔버(110)의 내측벽에 고정되며, 메쉬(138b)와 동일한 재질로 제작될 수도 있고 다른 재질로도 제작될 수 있다.

샤워헤드형 가스분배판(130)과 마찬가지로 메쉬형 가스분배판(138)도 RF전극(140)과 절연되어야 하므로, RF전극(140)은 절연부재(150)를 이용하여 챔버(110) 및 메쉬형 가스분배판(138)과 절연된다.

메쉬형 가스분배판(138)도 샤워헤드형 가스분배판(130)과 마찬가지로 발생영역(Ⅰ)에서 생성된 이온 및 전자가 반응영역(Ⅱ)으로 확산하는 과정에서 에너지 및 밀도를 제어하는 역할을 하므로 메쉬간격이 적절하게 설계되어야 한다.

따라서 도 10에 도시된 바와 같이 메쉬의 최대간격을 D, 메쉬(138b)의 주위에 발생하는 쉬쓰의 두께를 S라 하면, PECVD장치에서는 메쉬(138b) 사이가 쉬쓰에 의해 완전히 덮이는 것이 바람직하므로 D≤2S 이어야 한다.

이러한 메쉬형 가스분배판(138)을 이용하면 발생영역(Ⅰ)에서 생성된 플라즈마의 이온들이 쉬쓰에 트랩되거나 충돌로 인한 재결합으로 중성입자로 변환됨으로써, 반응영역(Ⅱ)에서의 이온밀도 및 에너지를 크게 낮출 수 있어 이온충격으로 인한 박막손상을 방지할 수 있다.

또한 플라즈마 밀도가 줄어듦으로써 재결합에 의한 활성종의 손실율도 줄어들게 되어 박막증착율이 높아진다.

이와 같은 구성을 가지는 플라즈마 발생장치(100) 중에서 PECVD장치의 동작과정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 진공펌핑으로 배기구(180)를 통해 오염물질을 제거하는 한편 공정분위기를 조성하고, 챔버(110) 내부로 기판(30)을 반입하여 서셉터(120)의 상부에 안치한다.

이어서 가스유입관(170)을 통해 RF전극(140)과 가스분배판(130) 사이의 발생 영역(Ⅰ)으로 원료물질을 공급하고 RF전극(140)에 RF전원(160)을 연결하면 플라즈마 및 활성종이 생성된다.

이렇게 생성된 플라즈마 및 활성종은 가스분배판(130)의 분사홀(132)을 통해 발생영역(Ⅰ)에서 반응영역(Ⅱ)으로 확산되며, 이 과정에서 활성종은 분사홀(132)을 통해 원활히 확산되지만, 플라즈마 내의 이온은 분사홀(132) 근방의 쉬쓰에 트랩되어 가스분배판(130)의 표면이나 중성기체와 충돌함으로써 재결합으로 인해 중성입자로 변환되거나 이온에너지가 저하된다.

따라서 반응영역(Ⅱ)에서의 이온 밀도 및 에너지가 저하되어 기판(30)에 대한 이온충격이 최소화되고, 중성의 활성종만이 박막증착에 기여하게 되므로 WER(Wet Etching Ratio), RI 등이 우수한 박막을 얻을 수 있다.

또한 SiH₄ 또는 Si₂H₆를 원료물질로 이용하는 SiO₂박막이나, NH₃를 원료물질로 이용하는 Si₃N₄ 박막을 형성하는 경우에는, 원료물질이 해리되어 발생하는 수소기(H+)가 박막내에 함유되는 비율을 획기적으로 감소시킬 수 있다.

수소기가 박막내에 지나치게 함유되어 있으면, 고온과정에서 수소가 폭발적으로 발생하여 박막에 큰 손상을 주기 때문에 수소기의 박막내 함유비율은 엄격하게 제한되어야 하는데 본 발명의 플라즈 발생장치(100)를 이용하면 수소기의 함량을 최소한으로 줄일 수 있다.

또한 DLC(Diamond-Like Carbon) 박막증착이나 CNT(Carbon Nano-Tube) 제조공정에서도 이온의 에너지 및 밀도를 제어하는 것이 가능해지므로 우수한 막질을 얻 을 수 있다.

만일 서셉터(120)에 제2의 RF전원을 연결하여 에처로 이용하는 경우에도, 전술한 바와 같이 가스분배판(130)이 이온 밀도 및 에너지를 제어하는 역할을 하므로 이온충격을 줄여 다공성의 소프트한 박막도 정밀하게 에칭할 수 있게 된다. 특히 ArF 광원을 이용하는 포토리소그래피 공정에서 상부막인 포토레지스터의 손상없이 하부막을 에칭하는 것이 가능해진다.

본 발명의 플라즈마 발생장치에 따르면, 플라즈마의 밀도, 이온에너지 및 전자에너지를 적절히 제어할 수 있게 되어 PECVD장치에서 이온충격으로 인한 박막손상이 방지되어 우수한 막질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 재결합으로 인한 활성종의 손실률이 줄어들어 박막증착율을 높일 수 있게 된다.

Claims

내부에 플라즈마 형성을 위한 반응공간을 가지는 챔버;

상기 챔버의 내부에 위치하는 기판안치수단;

상기 기판안치수단의 상부에 설치되는 RF전극;

상기 RF전극에 연결되는 RF전원;

상기 RF전원과 상기 RF전극의 사이에서 임피던스를 정합하는 매처;

상기 RF전극과 상기 기판안치수단의 사이에 설치되고,상기 RF전극과 절연되며, 플라즈마 쉬쓰에 의해 차폐되는 관통부를 다수 구비하는 가스분배수단;

상기 RF전극과 상기 가스분배수단 사이의 공간으로 가스를 공급하는 가스유입관

을 포함하는 플라즈마 발생장치
제1항에 있어서,

상기 가스분배수단의 관통부는, 최대 직경(D)이 플라즈마 쉬쓰 두께(S)의 2배 이하인 분사홀인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치
제2항에 있어서,

상기 관통부의 최대 직경(D)은 1㎛이상 11mm 이하인 플라즈마 발생장치
제1항에 있어서,

상기 가스분배수단의 관통부는, 플라즈마 쉬쓰 두께(S)의 2배 이하인 폭을 가지는 분사 슬릿인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치
제1항에 있어서,

상기 RF 전극과 상기 가스분배수단의 간격을 조절하는 위치조절수단을 포함하는 플라즈마 발생장치
제5항에 있어서,

상기 RF 전극과 상기 가스분배수단 사이의 간격은10mm 내지 100mm인 플라즈마 발생장치