KR20100032316A - 플라즈마 발생용 전극 및 플라즈마 발생장치 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 발생장치는, 일 방향으로 연장되는 제1 전극; 및 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 대향면은 상기 일 방향을 따른 나선 형상일 수 있다. 상기 일 방향에 수직한 방향의 상기 제1 전극의 단면 및 상기 제2 전극의 단면은 적어도 부분적으로 동심원 형상을 가질 수 있다. 플라즈마 발생용 전극은, 일 방향으로 연장되는 플랫폼; 및 상기 일 방향을 따라 상기 플랫폼의 표면에 나선형으로 형성된 하나 이상의 돌출부를 포함할 수 있다.
플라즈마, 전극, 나선, 원기둥

Description

플라즈마 발생용 전극 및 플라즈마 발생장치{ELECTRODE FOR GENERATING PLAMSA AND PLASMA GENERATOR}
플라즈마 발생용 전극 및 플라즈마 발생장치가 개시된다.
화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition CVD) 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD)을 수행하는 데에 있어서, 전구체(precursor)와 플라즈마를 함께 인가할 필요가 있는 경우가 있다. 일반적으로 플라즈마는 서로 대향하는 복수 개의 전극 사이에 전력을 인가함으로써 생성될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 발생장치를 도시한 개략도이다. 도 1을 참조하면, 플라즈마 발생장치는 서로 대향하는 전극(101, 102) 및 전극(101, 102) 사이에 전력을 인가하기 위한 전원(103)을 포함할 수 있다. 하나의 전극(101)은 끝이 첨예한 돌출부(110)를 포함할 수 있다. 전원(103)에 의해 전력이 인가되면 돌출부(110)와 전극(102) 사이에 플라즈마(104)가 생성될 수 있다.
평판형의 전극을 이용하면 용량형(capacitive type) 플라즈마를 발생시킬 수 있으나, 용량형 플라즈마에는 약 1 토르(Torr) 이하의 저압이 필요하며 대기압에서는 플라즈마를 발생시키기 어렵다. 대기압 또는 압력이 비교적 높은 상태(예컨대, 약 100 Torr 초과)에서 플라즈마를 발생시키기 위해서는 유전체 장벽 방전(Dielectric Barrier Discharge; DBD)이나 펄스 코로나 방전(pulse corona discharge)을 발생시켜야 하며, 이를 이용하여 플라즈마를 발생시키기 위하여 전극(101)이 첨예한 모양의 돌출부(110)를 갖도록 구성한 것이다.
그러나 전극(101)의 돌출부(110)에 인접한 영역에만 플라즈마가 생성되므로, 플라즈마의 균일도(uniformity)가 좋지 못한 단점이 있다. 균일도를 개선하기 위하여 전극(101, 102)의 배열이나 수를 조절하는 방법이 있으나, 이 경우에도 우수한 균일도를 얻기는 어렵다.
도 2는 다른 종래 기술에 따른 플라즈마 발생장치를 도시한 개략도이다. 도 2를 참조하면, 플라즈마 발생장치는 동심원 형상의 단면을 갖는 2개의 전극(201, 202) 및 2개의 전극(201, 202) 사이에 전력을 인가하는 전원(203)을 포함할 수 있다. 하나의 전극(201)은 다른 전극(202)의 내부에 위치할 수 있다. 내부 전극(201)은 요철형의 표면을 가질 수 있다. 이때 내부 전극(201)의 돌출부(211)와 외부 전극(202) 사이에 플라즈마(204)가 발생될 수 있다.
상기 플라즈마 발생장치의 경우에도 유전체 장벽 방전이나 펄스 코로나 방전을 발생시키기 위하여 첨예한 모양의 돌출부(211)를 이용하므로, 플라즈마(204)가 인가되는 기판(200) 상에서 플라즈마(204)의 분포가 균일하지 못한 단점이 있다. 균일도를 개선하기 위하여 전극(201, 202)의 배열이나 수를 조절하는 방법이 있으나, 동심원 형태를 갖기 어려울 뿐만 아니라 전극(201)의 중심부에서는 플라즈마가 발생되지 않으므로 균일한 라디칼(radical)을 얻을 수 없다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극들 사이의 나선 형상의 대향면을 이용하여 균일하게 플라즈마를 생성할 수 있는 플라즈마 발생장치 및 나선 형상의 대향면을 갖도록 구성된 플라즈마 발생용 전극을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 플라즈마 발생장치는, 일 방향으로 연장되는 제1 전극; 및 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 대향면은 상기 일 방향을 따른 나선 형상일 수 있다.
상기 일 방향에 수직한 방향의 상기 제1 전극의 단면 및 상기 제2 전극의 단면은 적어도 부분적으로 동심원 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 전극은, 원기둥 형상의 플랫폼; 및 상기 플랫폼의 표면에 나선형으로 형성된 하나 이상의 돌출부를 포함할 수 있다. 또는, 상기 제1 전극은 원기둥 형상이며, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극을 둘러싸고 상기 일 방향을 따라 나선형으로 연장될 수도 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 플라즈마 발생용 전극은, 일 방향으로 연장되는 플랫폼; 및 상기 일 방향을 따라 상기 플랫폼의 표면에 나선형으로 형성된 하나 이상의 돌출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 플라즈마 발생장치 및 플라즈마 발생용 전극을 사 용하면, 전극 사이의 나선 형상의 대향면의 폭, 개수 및 배치를 조절함에 따라 플라즈마가 발생되는 영역을 조절할 수 있으며, 결과적으로 플라즈마의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한 넓은 압력 구간에서 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 원격 플라즈마를 인가할 수도 있다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
도 3a는 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 사시도이다.
도 3a를 참조하면, 플라즈마 발생장치는 제1 전극(301) 및 제2 전극을 포함할 수 있다. 제1 전극(301)과 제2 전극(302)은 서로 이격되어 위치할 수 있다. 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)의 길이, 제1 전극(301)과 제2 전극(302) 사이의 간격, 제1 전극(301)의 지름, 및 제2 전극(302)의 폭(W) 등은 발생시키고자 하는 플라즈마의 종류 및 플라즈마를 인가하고자 하는 영역의 크기 등에 기초하여 적절히 결정될 수 있다.
예컨대, 약 1 토르(Torr) 이하의 저압에서는 비교적 넓은 폭(W)을 갖는 제2 전극(302)을 이용하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 반면 대기압 또는 압력이 비교적 높은 상태(예컨대, 약 100 Torr 초과)에서는 제2 전극(302)의 폭(W)을 감소시켜 유전체 장벽 방전 플라즈마나 펄스 코로나 방전 플라즈마를 발생시킬 수도 있다. 제2 전극(302)의 폭(W) 또는 펄스 전압을 조절하는 것에 의하여 약 1 mTorr 내지 약 1 ATM의 넓은 압력 구간에서 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
일 실시예에서, 플라즈마 발생장치는 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)에 플 라즈마 발생을 위한 전력을 인가하는 전원(303)을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 전원(303)은 의하여 직류, 펄스 또는 RF 형태의 전력을 인가할 수 있다. 제1 전극(301) 및 제2 전극(302) 사이에는 플라즈마 발생을 위한 반응 기체가 위치하며, 전원(303)에 의해 제1 및 제2 전극(301, 302) 사이에 전력을 인가함으로써 반응 기체로부터 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
예를 들어 전원(303)은 약 10 Hz 내지 약 1 kHz의 주파수를 갖는 펄스 형태의 전력을 인가할 수 있다. 이 경우 전원(302)에 의해 인가되는 전력의 전압 크기는 약 10 kV 이하일 수도 있다. 또한 전원(302)에 의해 인가되는 펄스의 온(on) 시간과 오프(off) 시간을 조절함으로써 플라즈마에 의한 전극(301, 302)의 온도 상승 및 플라즈마의 발생 시간을 적절히 조절할 수 있다.
제1 전극(301) 및 제2 전극(302)은 일 방향으로 연장되는 형상일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(301)은 돌출된 부분을 갖는 원기둥 형상일 수 있다. 제2 전극(302)은 제1 전극(301)과 이격되어 제1 전극(301)의 길이 방향으로 연장되는 다면체 또는 곡면체 형상일 수 있다.
제1 전극(301)에 대향하는 제2 전극(302)의 표면은, 제1 전극(301)의 표면 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 돌출부를 갖는 원기둥 형상의 제1 전극(301)을 사용하는 경우, 제1 전극(301)의 길이 방향에 수직한 방향의 제2 전극(302)의 단면은 적어도 부분적으로 상기 원기둥의 단면과 동심원 형상을 가질 수 있다. 또는 다른 실시예에서 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)은 다른 상이한 단면 형상을 가질 수도 있다.
제1 전극(301)은 일 방향으로 연장되는 플랫폼(311) 및 상기 플랫폼(311)의 표면에 형성된 하나 이상의 돌출부(312)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 돌출부(312)는 상기 플랫폼(311)의 길이 방향을 따른 나선 형상으로 되어 있을 수 있다. 예컨대, 플랫폼(311)은 원기둥 형상일 수 있으며, 플랫폼(311)의 길이 방향에 수직한 방향의 돌출부(312)의 단면은 다각형 또는 폐곡면 형상일 수 있다. 상기 돌출부(312)의 단면에서 돌출부(312)와 제2 전극(302)의 대향면은 제2 전극(302)의 형상에 대응하여 휘어진 형상일 수 있다.
제1 전극(301) 및 제2 전극(302)은 금속 등 적당한 도전 물질로 이루어질 수 있으며, 유전체 장벽 방전 플라즈마의 경우 제1 전극(301) 및 제2 전극(302) 사이에 유전체가 삽입 또는 피막처리된 구조로 이루어질 수 있다. 예컨대, 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)은 스테인리스 스틸(stainless steel), 인코넬(Inconel), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 고융점 금속, 도펀트(dopant)가 첨가된 전도성 실리콘(Si), 양극산화(anodizing) 처리된 알루미늄(Al), 유전체(예컨대, SiO2, Al2O3 또는 SiN)로 피막 처리된 금속 또는 전도성 실리콘 등으로 이루어질 수 있다. 또한 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)은 상기 물질들 중 하나 이상을 포함하는 합금일 수도 있다. 제1 전극(301)에서 플랫폼(311) 및 돌출부(312)의 구성 물질은 서로 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있다.
도 3a에 도시된 실시예에서 돌출부(312)의 개수는 4개이나, 이는 예시적인 것으로서 다른 실시예에서는 더 많거나 또는 더 적은 개수의 돌출부(312)를 포함할 수도 있다. 또한 도 3a에 도시된 실시예에서 돌출부(312)는 플랫폼(311)의 외주부에 일정 각도마다 배치되나, 이는 예시적인 것으로서 다른 실시예에서 각 돌출부(312) 사이의 각도는 일정하지 않을 수도 있다.
전원(303)에 의해 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)에 전력이 인가되면, 제1 전극(301)의 하나 이상의 돌출부(312) 및 제2 전극(302) 사이의 반응 기체로부터 플라즈마가 발생될 수 있다. 이때 돌출부(312)의 폭을 조절함으로써 유전체 장벽 방전 플라즈마나 펄스 코로나 방전 플라즈마를 발생시킬 수도 있다. 한편 돌출부(312)는 제1 전극(301)의 길이 방향을 따라 나선 형상으로 위치하므로, 플라즈마의 발생 영역도 제1 전극(301)의 길이 방향을 따라 나선형으로 배열된다.
일 실시예에서, 제1 전극(301) 및/또는 제2 전극(302)은 물질을 운반하기 위한 하나 이상의 채널(미도시) 및 상기 채널에 연결된 하나 이상의 홀(미도시)을 포함할 수 있다. 이는 도 7 및 도 8을 참조하여 상세히 후술한다.
도 3b는 도 3a에 도시된 플라즈마 발생장치에서 제1 전극(301)과 제2 전극(302)의 평면도 및 이에 의한 플라즈마 발생 영역을 도시한 개략도이다.
도 3b의 그래프는 제1 전극(301)의 길이 방향으로의 거리에 따른 플라즈마 강도를 나타낸 것으로서, 전술한 바와 같이 돌출부(312)와 제2 전극(302)이 중첩되는 영역이 플라즈마의 발생 영역에 해당한다. 이때 제1 전극(301)과 인접하여 기판(미도시)을 통과시킴으로써 기판상에 플라즈마를 인가할 수 있다.
플랫폼(311) 및 플랫폼(311)에 나선 형상으로 형성된 돌출부(312)로 제1 전극(301)을 구성함으로써, 제1 전극(301)의 단위 길이 당 발생하는 플라즈마가 증가 될 수 있다. 또한, 플라즈마 발생 영역의 분포는 돌출부(312)의 개수, 플랫폼(311)의 단위 길이 당 돌출부(312)의 나선 수(즉, 돌출부(312)의 조밀도), 및 제2 전극(302)에 대한 돌출부(312)의 배치 각도 등에 영향을 받게 되므로, 돌출부(312)의 개수 및 분포를 조절하는 것에 의하여 플라즈마의 균일도를 조절할 수 있다.
도 3a 및 3b에 도시된 실시예에서 제1 전극(301)은 제작의 용이성을 위하여 돌출부를 갖는 원기둥 형상으로 제작되었다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 제1 전극(301)의 일부분을 가공하여 다른 기능을 갖도록 할 수도 있다. 제1 전극(301)의 일부분에 하나 이상의 인젝터(injector) 또는 샤워헤드(showerhead)를 구비하도록 할 수도 있다. 예컨대, 제1 전극(301)의 플랫폼(311)의 상부에는 돌출부(312)를 형성하되, 하부는 절삭하여 샤워헤드를 형성할 수도 있다. 절삭된 플랫폼(311)의 하부에 샤워헤드 구조를 부착하거나, 플랫폼(311) 자체를 가공함으로써 샤워헤드를 형성할 수 있다. 또는 제1 전극(301)은 다른 상이한 곡면체 또는 다면체 형상일 수도 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생장치에서 제1 전극(401) 및 제2 전극(402)의 평면도 및 이에 의한 플라즈마 발생 영역을 도시한 개략도이다.
도 4에 도시된 실시예에서 제2 전극(402)은 도 3b에 도시된 실시예의 제2 전극(302)에 비하여 상대적으로 큰 폭을 갖도록 한 것이다. 그 결과, 제1 전극(401)의 돌출부(412)가 제2 전극(402)과 중첩되는 각 영역의 크기가 증가될 수 있다. 도 4의 그래프는 플랫폼(411)의 길이 방향으로의 거리에 따른 플라즈마 강도를 나타낸 것으로서, 도 3b의 그래프와 비교하면 돌출부(412)의 각 나선과 제2 전극(402)이 중첩되는 영역의 크기가 증가한 결과, 각 나선에 의한 플라즈마 발생 영역이 중첩되어 위치에 영향을 받지 않고 실질적으로 일정한 크기의 플라즈마가 발생되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 플라즈마의 균일도가 향상될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예의 다른 구성 및 기능은 도 3을 참조하여 전술한 실시예로부터 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
도 5a는 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생장치를 도시한 사시도이다.
도 5a를 참조하면, 플라즈마 발생장치는 제1 전극(501) 및 복수 개의 제2 전극(502, 504)을 포함할 수 있다. 복수 개의 제2 전극(502, 504)은 서로 이격되어 위치할 수 있다. 제1 전극(501) 및 복수 개의 제2 전극(502, 504) 사이에는 전원(503)에 의하여 플라즈마 발생을 위한 전력이 인가될 수 있다. 제1 전극(501) 및 전원(503)의 구성 및 기능은 도 3a를 참조하여 전술한 실시예로부터 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
플라즈마 발생장치가 복수 개의 제2 전극(502, 504)을 포함하므로, 돌출부(512)가 제2 전극(502)과 중첩되는 영역, 및 돌출부(512)가 제2 전극(504)과 중첩되는 영역의 두 종류의 영역에서 모두 플라즈마가 발생될 수 있다. 즉, 제2 전극(502, 504)의 개수를 증가시킨 것에 비례하여 플라즈마 발생 영역의 크기가 증가된다.
도 5a에 도시된 실시예에서는 2개의 제2 전극(502, 504)을 포함하였으나, 이는 예시적인 것으로서 다른 실시예에서는 더 많은 개수의 제2 전극을 포함할 수도 있다. 또한 제2 전극(502, 504)의 배치 형태도 예시적인 것으로서, 복수 개의 제2 전극은 제1 전극(501)의 외주부에 일정 각도마다 위치하거나, 또는 불규칙하게 배치될 수도 있다. .
도 5b는 도 5a에 도시된 플라즈마 발생장치에서 제1 전극(501) 및 제2 전극(502, 504)의 평면도 및 이에 의한 플라즈마 발생 영역을 도시한 개략도이다.
도 5b를 참조하면, 그래프(520)는 제2 전극(502)과 돌출부(511)가 중첩되는 영역에서 발생하는 플라즈마의 분포 형태를 플랫폼(511)의 길이 방향으로의 거리에 따라 나타낸다. 또한 그래프(540)는 제2 전극(504)과 돌출부(511)과 중첩되는 영역에서 발생하는 플라즈마의 분포 형태를 나타낸다. 그래프(560)는 각각의 그래프(520, 540)에 도시된 플라즈마의 발생 영역을 중첩한 결과이다.
각 그래프(520, 540)에 도시되는 바와 같이, 복수 개의 제2 전극(502, 504)을 구비함으로써, 복수 개의 제2 전극(502, 504) 각각과 제1 전극(501)의 돌출부(512)가 중첩되는 영역에서 플라즈마가 발생될 수 있다. 각 영역에서 발생하는 플라즈마를 중첩하면, 그래프(560)에 도시되는 바와 같이 위치에 영향을 받지 않고 실질적으로 일정한 크기의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 즉, 플라즈마의 균일도가 향상될 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 플라즈마 발생장치는 제1 전극(601) 및 하나 이상의 제2 전극(602)을 포함할 수 있다. 제1 전극(601)과 제2 전극(602)은 서로 이격되어 위치할 수 있다. 제1 전극(601)은 일 방향으로 연장되는 원기둥 형상일 수 있다. 제2 전극(602)은 제1 전극(601)을 둘러싸고 제1 전극(601)의 길이 방향을 따라 나선 형 상으로 연장되는 곡면체 또는 다면체 형상일 수 있다. 또한, 제2 전극(602)은 서로 이격된 복수 개의 전극을 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 발생장치는 도 3 내지 도 5를 참조하여 전술한 실시예들과 같이 제1 전극(601)에 나선형의 돌출부를 구비하는 대신 제2 전극(602)의 형상을 나선 형상으로 구성한 것이다. 그 결과, 제1 전극(601)과 나선형의 제2 전극(602)이 대향하는 영역에서 플라즈마가 발생될 수 있다. 이때, 플라즈마 발생 영역은 제2 전극(602)의 개수, 제1 전극(601)의 단위 길이당 제2 전극(602)의 나선 수(즉, 제2 전극(602)의 조밀도), 제1 전극(601)과 제2 전극(602) 사이의 간격 및 제2 전극(602)의 배치 등에 의하여 조절될 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에서 제2 전극(602)의 개수는 4개이나, 이는 예시적인 것으로서 다른 실시예에서는 더 많거나 또는 더 적은 개수의 제2 전극(602)을 포함할 수도 있다. 또한 도 6에 도시된 실시예에서 제2 전극(602)의 배치 형태도 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 하나 이상의 제2 전극(602)은 제1 전극(601)을 둘러싸고 일정한 각도마다 배치되거나, 또는 불규칙하게 배치될 수도 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 플라즈마 발생용 전극(701)을 도시한 사시도이다.
도 7을 참조하면, 플라즈마 발생용 전극(701)은 원기둥 형상의 플랫폼(711) 및 플랫폼(711)의 길이 방향을 따라 플랫폼(711)의 표면에 나선 형상으로 형성된 돌출부(712)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 플랫폼(711) 내에는 하나 이상의 채널(713, 714, 715)이 형성되어 있을 수 있다. 각각의 채널(713, 714, 715)은 플랫폼(711) 내를 통하여 물질을 운반하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
채널(715)은 플랫폼(711)에 형성된 하나 이상의 홀(750)과 연결되어 있을 수 있다. 따라서, 채널(715)을 통하여 운반된 물질이 홀(750)을 통해 외부로 토출될 수 있다. 즉, 홀(750)은 채널(715)을 통해 운반된 물질을 기판 등에 주입하기 위한 주입구의 기능을 한다. 마찬가지로, 채널(714)도 플랫폼(711)에 형성된 하나 이상의 홀(미도시)과 연결될 수 있다. 각 채널(714, 715)을 통해 운반되는 물질은 서로 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있다.
채널(714, 715)을 통하여 운반되는 물질은 플라즈마 발생용 전극(701)의 용도에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 채널(714, 715)을 통해 운반되는 물질은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD)을 위한 원료전구체(source precursor) 또는 반응전구체(reactant precursor)일 수 있다. 또는, 채널(714, 715)을 통해 운반되는 물질은 아르곤(Ar), 질소(N2), 네온(He) 또는 헬륨(He)과 같은 비활성 물질로 이루어진 퍼지 기체(purge gas)일 수도 있다. 또는, 채널(714, 715)을 통해 운반되는 물질은 전력 인가에 의하여 플라즈마를 발생시키기 위한 반응 기체일 수도 있다.
일 실시예에서, 플랫폼(711)의 중심에 위치하는 채널(713)은 냉각수를 운반하기 위한 용도로 사용될 수도 있다. 플랫폼(711)의 중심에 냉각수를 흘려줌으로써, 플라즈마 발생시 생기는 열에 의하여 플라즈마 발생용 전극(701)이 가열되는 것을 방지하거나 또는 감소시킬 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생용 전극(801)을 도시한 사시도이 다.
도 8을 참조하면, 플라즈마 발생용 전극(801)은 원기둥 형상의 플랫폼(811) 및 플랫폼(811)의 표면에 플랫폼(811)의 길이 방향을 따라 나선 형상으로 형성된 돌출부(812)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 플랫폼(811)의 내부에 하나 이상의 채널(813, 814, 815, 816, 817)이 형성되어 있을 수도 있다. 각각의 채널(813, 814, 815, 816, 817)은 플랫폼(811)에 형성된 하나 이상의 홀과 연결될 수 있다. 예컨대, 채널(815)은 하나 이상의 홀(850)과 연결될 수 있으며, 채널(817)은 하나 이상의 홀(870)과 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 플랫폼(811)의 길이 방향에 수직한 방향의 단면에서 플랫폼(811)의 중심을 기준으로 상부에 위치한 2개의 채널(816, 817)은 CVD 또는 ALD를 위한 반응전구체를 주입하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 또한, 하부에 위치한 나머지 2개의 채널(814, 815)은 원료전구체를 주입하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 나아가 플랫폼(811)의 중심에 위치하는 채널(813)은 냉각수를 운반하기 위한 용도로 사용될 수도 있다. 또는, 각각의 채널(813, 814, 815, 816, 817)에 의하여 주입되는 물질은 전술한 것과 상이할 수도 있으며, 나아가 모두 동일할 수도 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 실시예들에서 채널(713~715, 813~817)의 개수 및 배치 형태와, 각 채널(713~715, 813~817)에 연결되는 홀(750, 850, 870)의 개수 및 배치 형태는 예시적인 것이다. 채널 및 홀의 개수와 배치는 플라즈마 발생용 전극을 이용하여 주입하고자 하는 물질의 성질 및 종류, 또는 주입된 물질을 이용하여 달성하고자 하는 화학 반응의 종류 등에 기초하여 적절히 결정될 수 있다.
또한 도 7 및 도 8에 도시된 실시예들에서 채널(713~715, 813~817) 및 홀(750, 850, 870)의 길이 방향의 단면은 원 형상이나, 이는 예시적인 것으로서 채널(713~715, 813~817) 및 홀(750, 850, 870)은 다른 상이한 형상의 단면을 갖도록 구성될 수도 있다. 도 7 및 도 8에 도시된 실시예들의 다른 구성 및 기능은 도 3 내지 도 6을 참조하여 전술한 실시예들로부터 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.
일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치는 도 7 및 도 8에 도시된 플라즈마 발생용 전극을 포함할 수도 있다. 즉, 플라즈마 발생장치는 도 7 및 도 8에 도시된 플라즈마 발생용 전극을 제1 전극으로 하고, 상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함하여 구성될 수 있다. 이때 제2 전극은 도 3 내지 도 6을 참조하여 전술한 실시예들에 따라 구성될 수 있다. 이 경우, 플라즈마 발생장치의 제1 전극 및 제2 전극 사이에 플라즈마를 발생시키는 한편, 제1 전극을 통해 물질을 주입할 수 있다.
다른 실시예에서는, 제1 전극 대신 제2 전극에 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같은 하나 이상의 채널 및 이에 연결된 하나 이상의 홀을 구비하여, 제2 전극을 통하여 물질을 주입할 수도 있다. 또는 제1 전극 및 제2 전극 모두에 하나 이상의 채널 및 이에 연결된 하나 이상의 홀을 구비할 수도 있다.
이상에서 살펴본 실시예들에 따른 플라즈마 발생장치 및 플라즈마 발생용 전극을 사용하면, 전극 사이의 나선 형상의 대향면의 폭, 개수 및 배치를 조절함에 따라 플라즈마가 발생되는 영역을 조절할 수 있으며, 결과적으로 플라즈마의 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한 넓은 압력 구간에서 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 원격 플라즈마를 인가할 수도 있다.
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.
도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 발생장치 및 이에 의한 플라즈마 발생 영역의 개략도이다.
도 2는 또 다른 종래 기술에 따른 플라즈마 발생장치 및 이에 의한 플라즈마 발생 영역의 개략도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 플라즈마 발생장치의 평면도 및 이에 의한 플라즈마 발생 영역의 개략도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 평면도 및 이에 의한 플라즈마 발생 영역의 개략도이다.
도 5a는 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 플라즈마 발생장치의 평면도 및 이에 의한 플라즈마 발생 영역의 개략도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 사시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 플라즈마 발생용 전극의 사시도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생용 전극의 사시도이다.

Claims (14)

  1. 일 방향으로 연장되는 제1 전극; 및
    상기 제1 전극과 이격된 제2 전극을 포함하되,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 대향면은 상기 일 방향을 따른 나선 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 일 방향에 수직한 방향의 상기 제1 전극의 단면 및 상기 제2 전극의 단면은 적어도 부분적으로 동심원 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극은,
    원기둥 형상의 플랫폼; 및
    상기 플랫폼의 표면에 나선형으로 형성된 하나 이상의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 원기둥 형상이며,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극을 둘러싸고 상기 일 방향을 따라 나선형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 서로 이격된 복수 개의 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극은,
    상기 제1 전극 내에 형성되는 하나 이상의 채널; 및
    상기 제1 전극 표면에 형성되며 상기 하나 이상의 채널 각각에 연결된 하나 이상의 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 전극은,
    상기 제2 전극 내에 형성되는 하나 이상의 채널; 및
    상기 제2 전극 표면에 형성되며 상기 하나 이상의 채널 각각에 연결된 하나 이상의 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 반응 기체; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전력을 인가하여 상기 반응 기체로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.
  9. 일 방향으로 연장되는 플랫폼; 및
    상기 일 방향을 따라 상기 플랫폼의 표면에 나선형으로 형성된 하나 이상의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생용 전극.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 플랫폼은 원기둥 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생용 전극.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 돌출부는 서로 이격된 복수 개의 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생용 전극.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 복수 개의 돌출부는 상기 일 방향에 수직한 방향의 상기 플랫폼의 단면에 일정한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생용 전극.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 플랫폼 내에 형성되는 하나 이상의 채널; 및
    상기 플랫폼의 표면에 형성되며 상기 하나 이상의 채널 각각에 연결된 하나 이상의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생용 전극.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 채널은 서로 분리된 복수 개의 채널을 포함하는 것을 특징 으로 하는 플라즈마 발생용 전극.
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