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KR101456549B1 - Plassma Enhanced Chemical Vapour Deposition Apparatus And Plassma Enhanced Chemical Vapour Deposition Method - Google Patents

Plassma Enhanced Chemical Vapour Deposition Apparatus And Plassma Enhanced Chemical Vapour Deposition Method Download PDF

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KR101456549B1
KR101456549B1 KR1020120099710A KR20120099710A KR101456549B1 KR 101456549 B1 KR101456549 B1 KR 101456549B1 KR 1020120099710 A KR1020120099710 A KR 1020120099710A KR 20120099710 A KR20120099710 A KR 20120099710A KR 101456549 B1 KR101456549 B1 KR 101456549B1
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KR
South Korea
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dielectric tube
metal
plasma
substrate
vacuum chamber
Prior art date
Application number
KR1020120099710A
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Inventor
김정형
유신재
이주인
성대진
신용현
Original Assignee
한국표준과학연구원
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Publication date
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Abstract

본 발명은 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치 및 방법을 제공한다. 이 장치는 기판을 장착하는 기판 홀더를 포함하는 진공 챔버, 일단은 진공 챔버의 상부면에 형성된 관통홀에 장착되는 유전체 튜브, 유전체 튜브를 감싸도록 배치되고 RF 전력을 제공받아 유전체 튜브의 내부에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생부, 및 유전체 튜브에 금속 증기를 제공하는 증발원을 포함한다. 금속 증기는 플라즈마를 통과하여 기판에 제공되어 금속-질화막 또는 금속-산화막을 형성한다.The present invention provides a plasma assisted chemical vapor deposition apparatus and method. The apparatus includes a vacuum chamber including a substrate holder for mounting a substrate, a dielectric tube mounted on a through hole formed in an upper surface of the vacuum chamber, a dielectric tube arranged to surround the dielectric tube, And an evaporation source for supplying metal vapor to the dielectric tube. The metal vapor passes through the plasma and is provided to the substrate to form a metal-nitride film or a metal-oxide film.

Description

플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치 및 플라즈마 도움 화학 기상 증착 방법{Plassma Enhanced Chemical Vapour Deposition Apparatus And Plassma Enhanced Chemical Vapour Deposition Method}[0001] Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition Apparatus and Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition [

본 발명은 플라즈마 도움 화학기상 증착 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로, 증발원이 형성한 금속 증기 및 플라즈마가 형성되는 유전체 튜브를 통과하여 기판에 제공되고, 상기 금속 증기는 상기 플라즈마를 통과하여 활성화되어 상기 기판에 제공되어 박막을 형성하는 화학 기상 증착 장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a plasma assisted chemical vapor deposition apparatus, and more particularly, to a plasma assisted chemical vapor deposition apparatus, which is provided with a substrate through which a metal vapor and a plasma are formed, the metal vapor being activated by passing through the plasma, And a chemical vapor deposition apparatus provided on a substrate to form a thin film.

GaN 박막은 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 기술, HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 기술, 또는 분자 빔 에피택시(MBE) 방법 등으로 제조된다. The GaN thin film is manufactured by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) technique, a hydride vapor phase epitaxy (HVPE) technique, or a molecular beam epitaxy (MBE) technique.

MOCVD 기술은 3-5족 물질을 합성할 때 금속 유기 전구체(metal organic precursor)를 사용하여 공정을 진행하는데, 금속 유기 전구체의 비용이 고가이며 또한 불순물(impurity) 문제가 있다. 그리고 금속 유기 소스(metal organic source)는 액체상태로 있기 때문에, 버블러(bubbler)를 사용해야하는 장치의 복잡함이 있다. 또한, 미세 제어가 어려다. 예를 들어, GaN 박막을 증착하기 위한 MOCVD 기술은 Ga 소스로 금속 유기 전구체(metal organic precursor)를 사용한다. 또한, 기판의 온도는 섭씨 1000 도 이상으로 매우 높다. The MOCVD technique uses a metal organic precursor to process the 3-5 group material. The cost of the metal organic precursor is high and there is an impurity problem. And because the metal organic source is in a liquid state, there is a complexity of devices that require the use of bubblers. In addition, fine control is difficult. For example, the MOCVD technique for depositing a GaN thin film uses a metal organic precursor as a Ga source. In addition, the temperature of the substrate is very high, more than 1000 degrees centigrade.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 하향식 대면적 플라즈마 도움화학 기상 증착 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a top-down large area plasma assisted chemical vapor deposition apparatus.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치는 기판을 장착하는 기판 홀더를 포함하는 진공 챔버; 일단은 상기 진공 챔버의 상부면에 형성된 관통홀에 장착되는 유전체 튜브; 상기 유전체 튜브를 감싸도록 배치되고 RF 전력을 제공받아 상기 유전체 튜브의 내부에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생부; 및 상기 유전체 튜브에 금속 증기를 제공하는 증발원을 포함한다. 상기 금속 증기는 상기 플라즈마를 통과하여 상기 기판에 제공되어 금속-질화막 또는 금속-산화막을 형성한다.A plasma assisted chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a vacuum chamber including a substrate holder for mounting a substrate; A dielectric tube mounted at one end to the through hole formed in the upper surface of the vacuum chamber; A plasma generator arranged to surround the dielectric tube and generating plasma inside the dielectric tube by receiving RF power; And an evaporation source for providing metal vapor to the dielectric tube. The metal vapor is supplied to the substrate through the plasma to form a metal-nitride film or a metal-oxide film.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증발원은 상기 플라즈마 발생부와 이격되고 상기 플라즈마 발생부 상부에서 상기 유전체 튜브를 감싸도록 배치되는 전자기 부양 코일; 및 상기 전자기 부양 코일에 교류 전력을 제공하는 교류 전원을 포함하고, 상기 전자기 부양 코일은 상기 유전체 튜브 내부에서 금속 물질을 전자기 부양하고 가열하여 증발시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the evaporation source is an electromagnetic levitation coil spaced apart from the plasma generating portion and disposed to surround the dielectric tube at an upper portion of the plasma generating portion. And an alternating current source for providing alternating current power to the electromagnetic levitation coil, wherein the electromagnetic levitation coil is capable of electronically levitating and heating the metallic material within the dielectric tube to evaporate.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증발원은 일단이 개방된 보조 유전체 튜브; 상기 보조 유전체 튜브를 감싸도록 배치되는 전자기 부양 코일; 상기 전자기 부양 코일에 교류 전력을 제공하는 교류 전원; 상기 보조 유전체 튜브의 일단과 상기 유전체 튜브의 타단을 연결하고 곡선부를 포함하는 연결관; 및 상기 연결관을 가열하는 가열부를 포함할 수 있다. 상기 전자기 부양 코일은 상기 보조 유전체 튜브 내부에 금속 물질을 전자기 부양하고 가열하여 상기 금속 물질을 증발시킬 수 있다. 상기 금속 물질이 증발되어 형성된 상기 금속 증기는 상기 연결관을 통하여 상기 유전체 튜브의 타단을 통하여 제공될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the evaporation source includes an auxiliary dielectric tube having an open end; An electromagnetic float coil disposed to surround the auxiliary dielectric tube; An alternating-current power supply for providing alternating-current power to the electromagnetic levitation coil; A connection pipe connecting one end of the auxiliary dielectric tube and the other end of the dielectric tube and including a curved portion; And a heating unit for heating the connection pipe. The electromagnetic lifting coil can evaporate the metallic material by heating and heating the metallic material inside the auxiliary dielectric tube. The metal vapor formed by evaporation of the metal material may be provided through the other end of the dielectric tube through the connection pipe.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증발원은 개구부를 포함하는 보조 용기; 상기 보조 용기를 감싸도록 배치되는 유도 코일; 상기 유도 코일에 교류 전력을 제공하는 교류 전원; 상기 보조 용기의 상기 개구부와 상기 유전체 튜브의 타단을 연결하고 곡선 부를 포함하는 연결관; 및 상기 연결관을 가열하는 가열부를 포함할 수 있다. 상기 유도 코일은 상기 보조 용기 내부에 금속 물질을 가열하여 증발시키고, 상기 금속 물질이 증발하여 형성된 상기 금속 증기는 상기 연결관을 통하여 상기 유전체 튜브의 타단을 통하여 제공될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the evaporation source includes an auxiliary container including an opening; An induction coil disposed to surround the auxiliary container; An AC power supply for supplying AC power to the induction coil; A connection pipe connecting the opening of the auxiliary container and the other end of the dielectric tube and including a curved portion; And a heating unit for heating the connection pipe. The induction coil evaporates the metallic material inside the auxiliary vessel. The metallic vapor formed by evaporation of the metallic material may be supplied through the other end of the dielectric tube through the coupling tube.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 튜브의 타단에 연결된 제1 가스 공급부; 및 상기 진공 챔버의 측면에 연결된 제2 가스 공급부를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 가스 공급부는 공정 가스를 제공하고, 상기 제2 가스 공급부는 불활성 가스를 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a first gas supply unit connected to the other end of the dielectric tube; And a second gas supply unit connected to a side surface of the vacuum chamber. The first gas supply part may provide a process gas, and the second gas supply part may provide an inert gas.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속-질화막은 GaN, InN 중에서 어느 하나이고, 상기 금속-산화막은 AlO, ZnO 중에서 어느 하나일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the metal-nitride film may be any one of GaN and InN, and the metal-oxide film may be any one of AlO and ZnO.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 상기 유전체 튜브 주위에 감긴 유도 결합 플라즈마 발생용 안테나 또는 상기 유전체 튜브 주위를 감고 있는 축전 결합 플라즈마 발생용 전극일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plasma generating unit may be an antenna for generating an inductively coupled plasma wound around the dielectric tube, or an electrode for generating a capacitive coupling plasma around the dielectric tube.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 도움 화학 기상 증착 방법은 금속 물질을 증발시켜 금속 증기를 생성하는 단계; 상기 금속 증기를 유전체 튜브 내부에 제공하는 단계; 상기 유전체 튜브의 내부에 공정 가스를 제공하여 플라즈마를 형성하는 단계; 및 상기 플라즈마를 통과한 상기 금속 증기 및 상기 플라즈마는 진공 챔버 내부에 설치된 기판에 제공하여 금속-질화막 또는 금속 산화막을 형성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a plasma assisted chemical vapor deposition method comprising: evaporating a metal material to produce metal vapor; Providing said metal vapor within a dielectric tube; Providing a process gas inside the dielectric tube to form a plasma; And supplying the metal vapor and the plasma that have passed through the plasma to a substrate provided inside the vacuum chamber to form a metal-nitride film or a metal oxide film.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 증기를 생성하는 단계는 전자기 부양 방법 또는 열 증발법으로 상기 금속 물질을 증발시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of generating the metal vapor may evaporate the metal material by an electromagnetic levitation method or a thermal evaporation method.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판을 장착하는 기판 홀더에 바이어스 RF 전력을 인가하여 자체 바이어스 전압(self bias voltage)을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method may further comprise the step of applying a bias RF power to a substrate holder to which the substrate is mounted to provide a self bias voltage.

본 발명은 금속 소스를 증발시킬 때 금속 소스만 가열하여 금속 증기를 생성하기 때문에 장치가 간단하고 불순물이 섞일 가능성이 낮다. 또한, 상기 금속 증기는 플라즈마 생성 영역을 통과하여 기판에 플라즈마와 함께 제공되어, 기판의 증착온도를 낯출 수 있다. 또한, 기판은 진공 챔버의 하부면에 배치되어, 금속 증기와 플라즈마는 상부에서 제공되어 구조적으로 간단하다. Since the present invention evaporates a metal source, only the metal source is heated to produce the metal vapor, so that the apparatus is simple and the possibility of mixing of impurities is low. Further, the metal vapor may be supplied to the substrate along with the plasma through the plasma generation region, so that the deposition temperature of the substrate may be unknown. Further, the substrate is disposed on the lower surface of the vacuum chamber, and the metal vapor and the plasma are provided at the upper part, which is structurally simple.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예들에 따른 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치를 설명하는 도면들이다.
도 4는 도 1의 전자기 부양 코일을 설명하는 사시도이다.
1 to 3 are views illustrating a plasma assisted chemical vapor deposition apparatus according to one embodiment of the present invention.
Fig. 4 is a perspective view illustrating the electromagnetic levitation coil of Fig. 1. Fig.

통상적인 열 증발 증착 장치는 챔버의 하부면에 장착된 열 증발원과 상부면에 장착된 기판을 포함한다. 따라서, 기판이 챔버의 상부면에 장착되는 기구적 어려움이 있다.A typical thermal evaporation deposition apparatus includes a thermal evaporation source mounted on the lower surface of the chamber and a substrate mounted on the upper surface. Therefore, there is a mechanical difficulty that the substrate is mounted on the upper surface of the chamber.

또한, 통상적인 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치는 유도 결합 플라즈마가 형성되는 플라즈마 영역과 금속 함유 가스가 제공되는 가스 공급 영역이 서로 달라, 균일한 박막 증착에 한계가 있다. 또한, 금속 증기를 제공하기 위하여 열 증발원이 챔버의 하부면에 배치되면, 유도 결합 플라즈마는 챔버의 상부면에 배치되어, 챔버의 하부면에 배치된 기판 상에 대면적의 균일한 박막을 형성하는 것이 어렵다.Further, in a conventional plasma-assisted chemical vapor deposition apparatus, the plasma region where the inductively coupled plasma is formed and the gas supply region where the metal-containing gas is provided are different from each other, which limits a uniform thin film deposition. Further, when a thermal evaporation source is disposed on the lower surface of the chamber to provide the metal vapor, the inductively coupled plasma is disposed on the upper surface of the chamber to form a uniform thin film of a large area on the substrate disposed on the lower surface of the chamber It is difficult.

본 발명은 이러한 점들을 극복하기 위하여 증발(vaporization) 기술을 이용하여 금속 소스를 증발시키고, 금속 증기를 플라즈마 통과시켜 기판에 제공하고, 플라즈마는 활성종을 형성하고, 활성종과 금속 증기가 기판 표면에서 반응하면서 기판에 박막을 형성하는 기술을 제공한다.The present invention overcomes these problems by using a vaporization technique to vaporize a metal source, pass a metal vapor through a plasma to provide a substrate, the plasma forms an active species, And forming a thin film on the substrate while reacting.

본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는 금속 증기와 플라즈마 를 기판에 제공하여, 기판 상에 박막을 형성할 수 있다. 상기 금속 증기가 플라즈마가 형성되는 플라즈마 영역을 관통하기 위하여, 증발원은 전자기 부양 방식을 사용할 수 있다. 또는, 상기 증발원은 열 증발원에서 증발된 증기를 곡선 부위를 가지는 가열된 연결관을 통하여 상기 플라즈마 영역에 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 플라즈마 영역은 공정 가스를 해리 또는 여기 하여 활성종을 형성한다. 또한, 상기 플라즈마 영역을 관통하는 상기 금속 증기는 가열된 공정 가스 또는 상기 플라즈마에 의하여 가열되어 상기 기판 상에 전달될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마는 상기 기판에 에너지를 줄 수 있다. 이에 따라, 상기 기판의 증착 온도가 섭씨 800 도씨 이하로 감소할 수 있다. A chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention can provide a substrate with a metal vapor and a plasma to form a thin film on a substrate. In order to allow the metal vapor to pass through the plasma region where the plasma is formed, the evaporation source may use an electromagnetic levitation method. Alternatively, the evaporation source may be provided in the plasma region through a heated connection tube having a curved portion of the vapor evaporated in the thermal evaporation source. The plasma region thus dissociates or excites the process gas to form the active species. Further, the metal vapor passing through the plasma region may be heated by the heated process gas or the plasma and transferred onto the substrate. In addition, the plasma can energize the substrate. Accordingly, the deposition temperature of the substrate can be reduced to 800 degrees Celsius or less.

금속을 포함한 신소재(예를 들어: GaN)의 경우, 금속(Ga) 소스를 금속 유기 전구체(metal organic precurosor)를 사용하는 대신에 순수 금속(pure metal) 소스가 사용된다. 상기 순수 금속 소스는 전자기 부양 방법 또는 열 증발 방법 등에 의하여 가열되고 증발되어, 신소재의 합성에 사용될 수 있다. 이에 따라, 상기 신소재의 불순물은 감소될 수 있으며, 조성 제어가 용이하다. In the case of a new material including metal (for example: GaN), a pure metal source is used instead of using a metal organic precursor as a metal (Ga) source. The pure metal source may be heated and evaporated by an electromagnetic levitation method or a thermal evaporation method to be used for synthesis of new materials. Accordingly, the impurity of the new material can be reduced, and composition control is easy.

본 발명의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 방법은 기존의 방법으로 합성하기 어려운 신물질 박막을 불순물 없이 저온에서 합성할 수 있다. 이 방법은 금속-질화막 또는 금속-산화막을 합성할 수 있다. 상기 금속-질화막 또는 금속-산화막은 태양 전지, 넓은 파장의 포토다이오드(photodiode), 반도체 소자, LED 소자 등에 응용할 수 있다.The chemical vapor deposition method according to an embodiment of the present invention can synthesize a thin film of a new material, which is difficult to synthesize by an existing method, at a low temperature without impurities. This method can synthesize a metal-nitride film or a metal-oxide film. The metal-nitride film or the metal-oxide film can be applied to a solar cell, a photodiode having a wide wavelength, a semiconductor device, an LED device, and the like.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are being provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the components have been exaggerated for clarity. Like numbers refer to like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치를 설명하는 도면이다.1 is a view illustrating a plasma assisted chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 1의 전자기 부양 코일을 설명하는 사시도이다.Fig. 4 is a perspective view illustrating the electromagnetic levitation coil of Fig. 1. Fig.

도 1 및 도 4를 참조하면, 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치(100)는 기판(144)을 장착하는 기판 홀더(142)를 포함하는 진공 챔버(140), 일단은 상기 진공 챔버()의 상부면에 형성된 관통홀(147)에 장착되는 유전체 튜브(110), 상기 유전체 튜브(110)를 감싸도록 배치되고 RF 전력을 제공받아 상기 유전체 튜브(110)의 내부에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생부(150), 및 상기 유전체 튜브(110)에 금속 증기를 제공하는 증발원(120)을 포함한다. 상기 금속 증기는 상기 플라즈마를 통과하여 상기 기판에 제공되어 금속-질화막 또는 금속-산화막을 형성한다.1 and 4, the plasma assisted chemical vapor deposition apparatus 100 includes a vacuum chamber 140 including a substrate holder 142 on which a substrate 144 is mounted, A plasma generator 150 disposed to surround the dielectric tube 110 and configured to generate plasma in the dielectric tube 110 by being supplied with RF power, And an evaporation source 120 for supplying metal vapor to the dielectric tube 110. The metal vapor is supplied to the substrate through the plasma to form a metal-nitride film or a metal-oxide film.

상기 진공 챔버(140)는 상판(141)을 포함하는 금속 용기일 수 있다. 상기 진공 챔버(140)는 배기 라인(148)에 연결된 배기 펌프(미도시)를 통하여 배기된다. 상기 진공 챔버(140)는 z축 방향에 대칭적 구조를 가질 수 있다. 상기 기판 홀더(142)는 상기 진공 챔버(140)의 하부면에 인접하여 장착되고, 중력에 반하여 상기 기판(144)을 지지할 수 있다. 상기 진공 챔버(140)는 원통형 또는 사각통 형상일 수 있다. 상기 기판(144)은 반도체 기판 또는 유리 기판일 수 있다. The vacuum chamber 140 may be a metal container including an upper plate 141. The vacuum chamber 140 is evacuated through an exhaust pump (not shown) connected to the exhaust line 148. The vacuum chamber 140 may have a symmetrical structure in the z-axis direction. The substrate holder 142 is mounted adjacent to the lower surface of the vacuum chamber 140 and can support the substrate 144 against gravity. The vacuum chamber 140 may have a cylindrical or rectangular cross-sectional shape. The substrate 144 may be a semiconductor substrate or a glass substrate.

상기 기판 홀더(142)는 상기 기판(142)을 장착하고, 가열할 수 있다. 상기 기판(144)은 섭씨 800 도 정도까지 가열될 수 있다. 또한, 바이어스 RF 전원(145)은 상기 기판 홀더(142)에 연결되어 자기 바어어스 전압(self bias voltage)을 상기 기판(144)에 제공할 수 있다. 상기 바이어스 RF 전원(145)은 임피던스 매칭 네트워크(146) 및 블록킹 축전기(blocking capacitor)를 통하여 상기 기판 홀더(142)에 RF 전력을 인가할 수 있다. 상기 바이어스 RF 전원(145)은 상기 기판(144)에 입사하는 이온의 에너지를 조절할 수 있다.The substrate holder 142 can mount and heat the substrate 142. The substrate 144 may be heated to about 800 degrees Celsius. In addition, a bias RF power supply 145 may be coupled to the substrate holder 142 to provide a self bias voltage to the substrate 144. The bias RF power source 145 may apply RF power to the substrate holder 142 through an impedance matching network 146 and a blocking capacitor. The bias RF power source 145 may control the energy of ions incident on the substrate 144.

상기 유전체 튜브(110)의 일단은 상기 상판(141)에 형성된 관통홀(147)의 주위에 결합한다. 상기 유전체 튜브(110)는 z축 방향으로 연장된다. 상기 유전체 튜브(110)는 쿼츠, 알루미나, 또는 세라믹 재질일 수 있다. 상기 유전체 튜브(110)의 타단에는 제1 가스 공급부(162)가 연결될 수 있다. 상기 제1 가스 공급부(162)는 제1 가스를 상기 유전체 튜브(110)에 제공할 수 있다. 상기 제1 가스는 산소 또는 질소와 같은 공정 가스일 수 있다. 상기 기판(144)에 증착되는 물질이 금속-질화물인 경우, 상기 공정 가스는 질소 가스일 수 있다. 상기 기판(144)에 증착되는 물질이 금속-산화물인 경우, 상기 공정 가스는 산소 가스일 수 있다. 상기 진공 챔버(140)의 측면 또는 상부면에는 제2 가스 공급부(164)가 장착되고, 상기 제2 가스 공급부(164)는 제2 가스를 상기 진공 챔버에 제공할 수 있다. 상기 제2 가스는아르곤과 같은 불활성 가스일 수 있다. 상기 불활성 가스는 상기 플라즈마의 특성 및 박막의 특성을 조절할 수 있다.One end of the dielectric tube 110 is coupled to the perimeter of the through hole 147 formed in the upper plate 141. The dielectric tube 110 extends in the z-axis direction. The dielectric tube 110 may be a quartz, alumina, or ceramic material. A first gas supply unit 162 may be connected to the other end of the dielectric tube 110. The first gas supply 162 may provide a first gas to the dielectric tube 110. The first gas may be a process gas such as oxygen or nitrogen. If the material deposited on the substrate 144 is a metal-nitride, the process gas may be nitrogen gas. If the material deposited on the substrate 144 is a metal-oxide, the process gas may be oxygen gas. A second gas supply unit 164 is mounted on a side surface or an upper surface of the vacuum chamber 140 and the second gas supply unit 164 may supply a second gas to the vacuum chamber. The second gas may be an inert gas such as argon. The inert gas can control the properties of the plasma and the properties of the thin film.

상기 플라즈마 발생부(150)는 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 안테나(152)와 상기 안테나(152)에 RF 전력을 공급하는 RF 전원(154)을 포함할 수 있다. 상기 RF 전원(154)과 상기 안테나(152) 사이에 임피던스 매칭 네트워크(155)가 배치될 수 있다. 상기 RF 전원(154)의 주파수는 수 MHz 내지 수십 MHz일 수 있다. 상기 안테나(152)는 유도 기전력을 상기 유전체 튜브(110) 내에 발생시키고, 상기 유도 기전력은 유도 결합 플라즈마를 생성할 수 있다. 상기 유도 결합 플라즈마는 상기 유전체 튜브(110)에서 기판 방향으로 확산할 수 있다. 상기 유도 결합 플라즈마는 상기 기판(144)에 에너지를 전달하여, 상기 기판(144)에서 박막의 형성 온도를 감소시킬 수 있다. 상기 기판(144)에 형성되는 박막은 다결정 또는 결정일 수 있다. 상기 유도 결합 플라즈마는 공정 가스를 활성화시키어 활성종을 생성할 수 있다. 상기 유도 결합 플라즈마 내에서 만들어진 활성종과 상기 금속 증기는 상기 기판(144)에서 반응하여 박막을 증착할 수 있다.The plasma generating unit 150 may include an antenna 152 for generating an inductively coupled plasma and an RF power source 154 for supplying RF power to the antenna 152. An impedance matching network 155 may be disposed between the RF power supply 154 and the antenna 152. The frequency of the RF power supply 154 may be several MHz to several tens MHz. The antenna 152 generates an induced electromotive force in the dielectric tube 110, and the induced electromotive force can generate an inductively coupled plasma. The inductively coupled plasma may diffuse from the dielectric tube 110 toward the substrate. The inductively coupled plasma may transfer energy to the substrate 144 to reduce the formation temperature of the thin film on the substrate 144. The thin film formed on the substrate 144 may be polycrystalline or crystalline. The inductively coupled plasma may activate the process gas to produce active species. The active species produced in the inductively coupled plasma and the metal vapor may react on the substrate 144 to deposit a thin film.

상기 증발원(120)은 상기 금속 증기를 상기 유전체 튜브(110)에 제공할 수 있다. 상기 증발원(120)은 상기 안테나(152)와 이격되고 상기 안테나(152) 상부에서 상기 유전체 튜브(110)를 감싸도록 배치되는 전자기 부양 코일(122), 및 상기 전자기 부양 코일(122)에 교류 전력을 제공하는 교류 전원(124)을 포함할 수 있다. 상기 전자기 부양 코일(122)은 상기 유전체 튜브(110) 내부에서 금속 물질(102)을 전자기 부양하고 가열하여 증발시킬 수 있다.The evaporation source 120 may provide the metal vapor to the dielectric tube 110. The evaporation source 120 includes an electromagnetic levitation coil 122 spaced from the antenna 152 and disposed to surround the dielectric tube 110 above the antenna 152, And an alternating current (AC) power supply 124 for providing the AC power. The electromagnetic lifting coil 122 can lift and heat the metal material 102 within the dielectric tube 110 by electromagnetic levitation.

상기 전자기 부양 코일(122)은 상기 유전체 튜브(110)의 상부에 감기고, 상기 안테나(152)는 상기 유전체 튜브(110)의 하부에 감길 수 있다. The electromagnetic lifting coil 122 is wound on the upper portion of the dielectric tube 110 and the antenna 152 can be wound on the lower portion of the dielectric tube 110.

상기 전자기 부양 코일(122)은 z축 방향으로 이격된 상부 코일(122a), 하부 코일(122b), 및 상기 상부 코일(122a)과 상기 하부 코일(122b)을 연결하는 연결부(122c)를 포함할 수 있다. 상기 상부 코일(122a)에 흐르는 전류의 방향과 상기 하부 코일(122b)에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대일 수 있다. 상기 상부 코일은 2 턴(turn)이고, 상기 하부 코일은 4 턴일 수 있다.이에 따라, 상기 상부 코일(122a)과 상기 하부 코일(122b)의 경계면에서 상기 금속 물질(102)은 부양될 수 있다. 또한, 상기 금속 물질(102)은 유도 기전력에 의하여 가열되고, 증발되어 상기 금속 증기를 발생시킬 수 있다. 상기 금속 증기는 상기 유전체 튜브(110)의 하단으로 이동하면서, 플라즈마에 의하여 가열될 수 있다. 이에 따라, 상기 가열된 금속 증기, 상기 공정 가스, 상기 활성종, 및 상기 플라즈마는 상기 기판(144)에 제공되어 박막을 형성할 수 있다.The electromagnetic lifting coil 122 includes an upper coil 122a and a lower coil 122b spaced apart from each other in the z axis direction and a connecting portion 122c connecting the upper coil 122a and the lower coil 122b . The direction of the current flowing in the upper coil 122a and the direction of the current flowing in the lower coil 122b may be opposite to each other. The upper coil may be two turns and the lower coil may be four turns so that the metal material 102 may be lifted at the interface between the upper coil 122a and the lower coil 122b . In addition, the metal material 102 may be heated by an induction electromotive force and evaporated to generate the metal vapor. The metal vapor may be heated by the plasma while moving to the lower end of the dielectric tube 110. Accordingly, the heated metal vapor, the process gas, the active species, and the plasma may be provided to the substrate 144 to form a thin film.

상기 교류 전원(124)은 상기 전자기 부양 코일(122)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 교류 전원(124)의 주파수는 수십 kHz 내지 수백 kHz일 수 있다. The AC power source 124 may supply power to the electromagnetic lifting coil 122. The frequency of the AC power supply 124 may be several tens of kHz to several hundreds of kHz.

상기 전자기 부양 코일(122)에 의한 상기 금속 물질(102)의 증발은 불순물없는 금속 증기를 생성할 수 있다. 또한, 상기 전자기 부양 코일(122)에 인가되는 전력을 조절하여 증발되는 금속 증기의 양은 조절될 수 있다. 이에 따라, 상기 박막의 조성 및 특성은 용이하게 조절될 수 있다. 또한, 상기 금속 증기가 플라즈마를 통과하면서 상기 금속 증기는 가열되어, 상기 기판(144)의 증착 온도는 감소될 수 있다.Evaporation of the metallic material 102 by the electromagnetic levitation coil 122 can produce impure metal-free vapor. In addition, the amount of metal vapor to be evaporated by controlling the electric power applied to the electromagnetic lifting coil 122 can be adjusted. Accordingly, the composition and characteristics of the thin film can be easily controlled. Further, as the metal vapor passes through the plasma, the metal vapor is heated, and the deposition temperature of the substrate 144 can be reduced.

상기 금속-질화막은 GaN, InN 중에서 어느 하나이고, 상기 금속-산화막은 AlO, ZnO 중에서 어느 하나일 수 있다. The metal-nitride layer may be any one of GaN and InN, and the metal-oxide layer may be any one of AlO and ZnO.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치를 설명하는 도면이다.2 is a view illustrating a plasma assisted chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치(200)는 기판(144)을 장착하는 기판 홀더(142)를 포함하는 진공 챔버(140), 일단은 상기 진공 챔버(140)의 상부면에 형성된 관통홀(147)에 장착되는 유전체 튜브(110), 상기 유전체 튜브(110)를 감싸도록 배치되고 RF 전력을 제공받아 상기 유전체 튜브(110)의 내부에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생부(150), 및 상기 유전체 튜브(110)에 금속 증기를 제공하는 증발원(220)을 포함한다. 상기 금속 증기는 상기 플라즈마를 통과하여 상기 기판에 제공되어 금속-질화막 또는 금속-산화막을 형성한다.2, the plasma assisted chemical vapor deposition apparatus 200 includes a vacuum chamber 140 including a substrate holder 142 on which a substrate 144 is mounted, one end of which is formed on the upper surface of the vacuum chamber 140 A plasma generator 150 disposed to surround the dielectric tube 110 and generating plasma in the dielectric tube 110 by receiving RF power, a dielectric tube 110 mounted to the through hole 147, And an evaporation source 220 for supplying metal vapor to the dielectric tube 110. The metal vapor is supplied to the substrate through the plasma to form a metal-nitride film or a metal-oxide film.

상기 유전체 튜브(110)는 양단이 개방된 구조를 가질 수 있다. 일단은 상기 진공 챔버(140)의 상판(141)에 형성된 관통홀(147)에 연결되고, 타단은 상기 증발원(220)에 연결될 수 있다.The dielectric tube 110 may have a structure in which both ends are opened. One end of the vacuum chamber 140 may be connected to the through hole 147 formed in the upper plate 141 of the vacuum chamber 140 and the other end may be connected to the evaporation source 220.

상기 유전체 튜브(110)의 상부 측면에는 제1 가스 공급부(162)가 배치되어 있다. 상기 제1 가스 공급부(162)는 공정 가스를 상기 유전체 튜브(162)에 제공하고, 상기 안테나(152)는 상기 공정 가스를 방전시키어 플라즈마를 형성할 수 있다.A first gas supply unit 162 is disposed on the upper side of the dielectric tube 110. The first gas supply unit 162 supplies a process gas to the dielectric tube 162, and the antenna 152 discharges the process gas to form a plasma.

상기 증발원(220)은 일단이 개방된 보조 유전체 튜브(221), 상기 보조 유전체 튜브(221)를 감싸도록 배치되는 전자기 부양 코일(222), 상기 전자기 부양 코일(122)에 교류 전력을 제공하는 교류 전원(224), 및 상기 보조 유전체 튜브(221)의 일단과 상기 유전체 튜브(110)의 타단을 연결하고 곡선부(225a)을 포함하는 연결관(225), 및 상기 연결관(225)을 가열하는 가열부(226)를 포함한다.  The evaporation source 220 includes an auxiliary dielectric tube 221 having an open end, an electromagnetic lifting coil 222 disposed to surround the auxiliary dielectric tube 221, an alternating current (AC) A power source 224 and a coupling tube 225 connecting the one end of the auxiliary dielectric tube 221 and the other end of the dielectric tube 110 and including a curved portion 225a, And a heating unit 226 for heating the substrate.

상기 전자기 부양 코일(222)은 상기 보조 유전체 튜브(221) 내부에 금속 물질(102)을 전자기 부양하고 가열하여 상기 금속 물질(102)을 증발시키고, 상기 금속 물질(102)이 증발되어 형성된 상기 금속 증기는 상기 연결관(225)을 통하여 상기 유전체 튜브(110)의 타단에 제공된다.The electromagnetic lifting coil 222 is configured to support and heat the metal material 102 inside the auxiliary dielectric tube 221 to evaporate the metal material 102 and to evaporate the metal material 102, The steam is supplied to the other end of the dielectric tube 110 through the coupling pipe 225.

상기 보조 유전체 튜브(221)는 z축 방향으로 연장될 수 있다. 상기 보조 유전체 튜브(221)는 쿼츠, 알루미나, 또는 세라믹 재질일 수 있다. The auxiliary dielectric tube 221 may extend in the z-axis direction. The auxiliary dielectric tube 221 may be a quartz, alumina, or ceramic material.

상기 전자기 부양 코일(222)은 상기 보조 유전체 튜브(221)를 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 전자기 부양 코일(222)은 상부 코일과 하부 코일으로 포함하고, 상기 상부 코일에 흐르는 전류의 방향과 상기 하부 코일에 흐르는 전류의 방향은 서로 반대일 수 있다. 상기 전자기 부양 코일(222)은 상기 보조 유전체 튜브(221) 내부에 배치된 상기 금속 물질(102)을 전자기 부양하고, 가열하여, 증발시켜 상기 금속 증기를 발생시킬 수 있다. The electromagnetic lifting coil 222 may be disposed to surround the auxiliary dielectric tube 221. The electromagnetic lifting coil 222 includes an upper coil and a lower coil, and the direction of the current flowing in the upper coil and the direction of the current flowing in the lower coil may be opposite to each other. The electromagnetic lifting coil 222 can generate the metal vapor by levitating, heating, and evaporating the metal material 102 disposed within the auxiliary dielectric tube 221.

상기 연결관(225)의 일단은 상기 보조 유전체 튜브(221)의 일단에 연결되고, 상기 연결관(225)의 타단은 상기 유전체 튜브(110)의 타단에 연결될 수 있다. 상기 연결관(225)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 연결관(225)은 직선부(225b)와 곡선부(225a)를 포함할 수 있다. 상기 곡선부(225b)는 상기 보조 유전체 튜브(221)를 z축 방향으로 설치되도록 할 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 물질(102)이 상기 보조 유전체 튜브(221) 내에서 전자기 부양에 실패하면, 상기 금속 물질(102)은 상기 보조 유전체 튜브(221)의 바닥면에 떨어질 수 있다. 이에 따라, 상기 금속 물질(102)이 상기 기판(144)을 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 상기 곡선부(225a)는 "U" 자 형태일 수 있다. 상기 연결관(225)의 내부 직경은 상기 유전체 튜브(110)의 내부 직경보다 작을 수 있다.One end of the coupling pipe 225 is connected to one end of the auxiliary dielectric tube 221 and the other end of the coupling pipe 225 is connected to the other end of the dielectric tube 110. The connection pipe 225 may be formed of a metal material. The coupling pipe 225 may include a straight portion 225b and a curved portion 225a. The curved portion 225b may be provided in the z-axis direction of the auxiliary dielectric tube 221. Thus, if the metal material 102 fails to levitate in the auxiliary dielectric tube 221, the metallic material 102 may fall on the bottom surface of the auxiliary dielectric tube 221. Thus, the metal material 102 can be prevented from falling off the substrate 144. The curved portion 225a may be in a "U" shape. The inner diameter of the coupling tube 225 may be smaller than the inner diameter of the dielectric tube 110.

상기 연결관(225)은 도전성 물질로 형성되어, 상기 가열부(226)는 상기 연결관(225)을 가열할 수 있다. 이에 따라, 상기 연결관(225)의 내부의 상기 금속 증기는 상기 연결관(225)의 내측면에 증착되지 않고 상기 유전체 튜브(110)의 타단으로 전달될 수 있다. 상기 가열부(226)는 유도 가열 코일과 상기 유도 가열 코일에 전력을 공급하는 유도 가열 교류 전원(227)을 포함할 수 있다. 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 가열부(226)는 저항성 소재를 이용하여 상기 연결관을 가열할 수 있다.The connection pipe 225 is formed of a conductive material, and the heating unit 226 can heat the connection pipe 225. Accordingly, the metal vapor inside the connection pipe 225 can be transferred to the other end of the dielectric tube 110 without being deposited on the inner surface of the connection pipe 225. The heating unit 226 may include an induction heating coil and an induction heating AC power source 227 for supplying power to the induction heating coil. According to a modified embodiment of the present invention, the heating unit 226 can heat the connection pipe using a resistive material.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치를 설명하는 도면이다.3 is a view illustrating a plasma assisted chemical vapor deposition apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치(300)은 기판(144)을 장착하는 기판 홀더(142)를 포함하는 진공 챔버(140), 일단은 상기 진공 챔버(140)의 상부면에 형성된 관통홀(147)에 장착되는 유전체 튜브(110), 상기 유전체 튜브(110)를 감싸도록 배치되고 RF 전력을 제공받아 상기 유전체 튜브(110)의 내부에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생부(350), 및 상기 유전체 튜브(110)에 금속 증기를 제공하는 증발원(320)을 포함한다. 상기 금속 증기는 상기 플라즈마를 통과하여 상기 기판(144)에 제공되어 금속-질화막 또는 금속-산화막을 형성한다.Referring to FIG. 3, the plasma assisted chemical vapor deposition apparatus 300 includes a vacuum chamber 140 including a substrate holder 142 on which a substrate 144 is mounted, one end of which is formed on the upper surface of the vacuum chamber 140 A plasma generating unit 350 disposed to surround the dielectric tube 110 and generating RF plasma within the dielectric tube 110 by applying RF power to the dielectric tube 110, And an evaporation source 320 for supplying metal vapor to the dielectric tube 110. The metal vapor passes through the plasma and is supplied to the substrate 144 to form a metal-nitride film or a metal-oxide film.

상기 플라즈마 발생부(350)는 상기 유전체 튜브(110)를 감싸는 원통 형상의 전극(352) 및 상기 전극(352)에 RF 전력을 공급하는 RF 전원(354)을 포함할 수 있다. 상기 RF 전원(354)과 상기 전극(352) 사이에는 임피던스 매칭 네트워크(355)가 배치될 수 있다. 상기 전극(352)은 상기 유전체 튜브(110) 내부에 축전 결합 플라즈마를 발생시킬 수 있다.The plasma generating unit 350 may include a cylindrical electrode 352 surrounding the dielectric tube 110 and an RF power source 354 supplying RF power to the electrode 352. An impedance matching network 355 may be disposed between the RF power source 354 and the electrode 352. The electrode 352 may generate a capacitive coupling plasma in the dielectric tube 110.

상기 증발원(320)은 개구부를 포함하는 보조 용기(321), 상기 보조 용기(321)를 감싸도록 배치되는 유도 코일(322), 상기 유도 코일(322)에 교류 전력을 제공하는 교류 전원(324), 상기 보조 용기(321)의 상기 개구부(325)와 상기 유전체 튜브(110)의 타단을 연결하고 곡선부(325a)를 포함하는 연결관(325), 및 상기 연결관(325)을 가열하는 가열부(326)를 포함할 수 있다. 상기 유도 코일(322)은 상기 보조 용기(321) 내부에 금속 물질(329)을 가열하여 증발시킬 수 있다. 상기 금속 물질(329)이 증발하여 형성된 상기 금속 증기는 상기 연결관(325)을 통하여 상기 유전체 튜브(110)의 타단에 제공될 수 있다.The evaporation source 320 includes an auxiliary container 321 including an opening portion, an induction coil 322 disposed to surround the auxiliary container 321, an AC power source 324 for providing AC power to the induction coil 322, A connecting pipe 325 connecting the opening 325 of the auxiliary container 321 and the other end of the dielectric tube 110 and including a curved portion 325a, (326). The induction coil 322 can heat and evaporate the metal material 329 in the auxiliary container 321. The metal vapor formed by evaporation of the metal material 329 may be supplied to the other end of the dielectric tube 110 through the connection pipe 325.

상기 보조 용기(321)는 내부에 고체 상태의 상기 금속 물질(329)을 수납할 수 있다. 상기 보조 용기(321)는 도전성 물질 또는 유전체일 수 있다. 상기 보조 용기(321)가 도전성 물질인 경우, 상기 유도 코일(322)은 상기 보조 용기(321) 및 상기 금속 물질(329)을 유도 가열하고, 상기 금속 물질(329)은 용융될 수 있다. 한편, 상기 보조 용기(321)의 녹는점은 상기 금속 물질(329)의 녹는점보다 높다. 이에 따라, 상기 금속 물질(329)은 증발하여 금속 증기를 발생시킬 수 있다. The auxiliary container 321 can receive the metallic material 329 in a solid state. The auxiliary container 321 may be a conductive material or a dielectric material. If the auxiliary container 321 is a conductive material, the induction coil 322 induces the auxiliary container 321 and the metallic material 329 to induce heating, and the metallic material 329 can be melted. On the other hand, the melting point of the auxiliary container 321 is higher than the melting point of the metallic material 329. Accordingly, the metal material 329 may evaporate to generate metal vapor.

상기 보조 용기(321)가 유전체인 경우, 상기 유도 코일(321)은 상기 금속 물질(329)을 직접 가열하여, 상기 금속 물질(329)을 용융시킬 수 있다. If the auxiliary container 321 is a dielectric, the induction coil 321 may directly heat the metallic material 329 to melt the metallic material 329.

상기 보조 용기(321)의 상부면에는 개구부(325)가 형성된다. 상기 연결관(325)의 일단은 상기 개구부(325)에 연결되고, 상기 연결관(325)의 타단은 상기 유전체 튜브(110)의 타단에 연결될 수 있다. 상기 금속 증기는 상기 개구부(325) 및 상기 연결관(325)을 통하여 상기 유전체 튜브의 타단에 전달될 수 있다.An opening 325 is formed on the upper surface of the auxiliary container 321. One end of the coupling tube 325 may be connected to the opening 325 and the other end of the coupling tube 325 may be connected to the other end of the dielectric tube 110. The metal vapor may be transmitted to the other end of the dielectric tube through the opening 325 and the connection tube 325.

상기 연결관(325)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 연결관(325)은 직선부(325b)와 곡선부(325a)를 포함할 수 있다. 상기 곡선부(325a)는 상기 보조 용기(321)를 z축 방향으로 설치되도록 할 수 있다. 이에 따라, 상기 보조 용기(321)는 상기 금속 물질(329)을 안정적으로 수납할 수 있다. 상기 곡선부(325a)는 "U" 자 형태일 수 있다.The connection pipe 325 may be formed of a metal material. The connection pipe 325 may include a straight portion 325b and a curved portion 325a. The curved portion 325a may be installed in the z-axis direction of the auxiliary container 321. [ Accordingly, the auxiliary container 321 can stably store the metallic material 329. The curved portion 325a may be in a "U" shape.

상기 연결관(325)은 도전성 물질로 형성되어, 상기 가열부(326)는 상기 연결관(325)을 가열할 수 있다. 이에 따라, 상기 연결관(325)의 내부의 상기 금속 증기는 상기 연결관(325)의 내부 측면에 증착되지 않고 상기 유전체 튜브(110)의 타단으로 전달될 수 있다. 상기 가열부(326)는 유도 가열 코일과 상기 유도 가열 코일에 전력을 공급하는 유도 가열 교류 전원(328)을 포함할 수 있다.The connection pipe 325 is formed of a conductive material, and the heating unit 326 can heat the connection pipe 325. Accordingly, the metal vapor inside the connection pipe 325 can be transferred to the other end of the dielectric tube 110 without being deposited on the inner side surface of the connection pipe 325. The heating unit 326 may include an induction heating coil and an induction heating AC power source 328 for supplying power to the induction heating coil.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 가열부(326)는 저항성 소재를 이용하여 상기 연결관(324)을 가열할 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the heating unit 326 can heat the connection pipe 324 using a resistive material.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 금속 물질은 저항성 소재로 열전달을 통하여 가열될 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the metal material can be heated through heat transfer to a resistive material.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And all of the various forms of embodiments that can be practiced without departing from the technical spirit.

142: 기판 홀더
144: 기판
110: 유전체 튜브
150: 플라즈마 발생부
120: 증발원
142: substrate holder
144: substrate
110: dielectric tube
150: Plasma generator
120: evaporation source

Claims (10)

삭제delete 기판을 장착하는 기판 홀더를 포함하는 진공 챔버;
일단은 상기 진공 챔버의 상부면에 형성된 관통홀에 장착되는 유전체 튜브;
상기 유전체 튜브를 감싸도록 배치되고 RF 전력을 제공받아 상기 유전체 튜브의 내부에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생부; 및
상기 유전체 튜브에 금속 증기를 제공하는 증발원을 포함하고,
상기 금속 증기는 상기 플라즈마를 통과하여 상기 기판에 제공되어 금속-질화막 또는 금속-산화막을 형성하고,
상기 증발원은:
상기 플라즈마 발생부와 이격되고 상기 플라즈마 발생부 상부에서 상기 유전체 튜브를 감싸도록 배치되는 전자기 부양 코일; 및
상기 전자기 부양 코일에 교류 전력을 제공하는 교류 전원을 포함하고,
상기 전자기 부양 코일은 상기 유전체 튜브 내부에서 금속 물질을 전자기 부양하고 가열하여 증발시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치.
A vacuum chamber including a substrate holder for mounting a substrate;
A dielectric tube mounted at one end to the through hole formed in the upper surface of the vacuum chamber;
A plasma generator arranged to surround the dielectric tube and generating plasma inside the dielectric tube by receiving RF power; And
And an evaporation source for providing metal vapor to the dielectric tube,
The metal vapor is supplied to the substrate through the plasma to form a metal-nitride film or a metal-oxide film,
The evaporation source comprises:
An electromagnetic levitation coil spaced apart from the plasma generating portion and disposed to surround the dielectric tube at an upper portion of the plasma generating portion; And
And an alternating current power source for providing alternating current power to the electromagnetic levitation coil,
Wherein the electromagnetic lifting coil is adapted to levitate and evaporate a metal material within the dielectric tube.
기판을 장착하는 기판 홀더를 포함하는 진공 챔버;
일단은 상기 진공 챔버의 상부면에 형성된 관통홀에 장착되는 유전체 튜브;
상기 유전체 튜브를 감싸도록 배치되고 RF 전력을 제공받아 상기 유전체 튜브의 내부에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생부; 및
상기 유전체 튜브에 금속 증기를 제공하는 증발원을 포함하고,
상기 금속 증기는 상기 플라즈마를 통과하여 상기 기판에 제공되어 금속-질화막 또는 금속-산화막을 형성하고,
상기 증발원은:
일단이 개방된 보조 유전체 튜브;
상기 보조 유전체 튜브를 감싸도록 배치되는 전자기 부양 코일;
상기 전자기 부양 코일에 교류 전력을 제공하는 교류 전원;
상기 보조 유전체 튜브의 일단과 상기 유전체 튜브의 타단을 연결하고 곡선부를 포함하는 연결관; 및
상기 연결관을 가열하는 가열부를 포함하고,
상기 전자기 부양 코일은 상기 보조 유전체 튜브 내부에 금속 물질을 전자기 부양하고 가열하여 상기 금속 물질을 증발시키고,
상기 금속 물질이 증발되어 형성된 상기 금속 증기는 상기 연결관을 통하여 상기 유전체 튜브의 타단을 통하여 제공되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치.
A vacuum chamber including a substrate holder for mounting a substrate;
A dielectric tube mounted at one end to the through hole formed in the upper surface of the vacuum chamber;
A plasma generator arranged to surround the dielectric tube and generating plasma inside the dielectric tube by receiving RF power; And
And an evaporation source for providing metal vapor to the dielectric tube,
The metal vapor is supplied to the substrate through the plasma to form a metal-nitride film or a metal-oxide film,
The evaporation source comprises:
An auxiliary dielectric tube having an open end;
An electromagnetic float coil disposed to surround the auxiliary dielectric tube;
An alternating-current power supply for providing alternating-current power to the electromagnetic levitation coil;
A connection pipe connecting one end of the auxiliary dielectric tube and the other end of the dielectric tube and including a curved portion; And
And a heating unit for heating the connection pipe,
The electromagnetic lifting coil is configured to support and heat a metallic material inside the auxiliary dielectric tube to evaporate the metallic material,
And the metal vapor formed by evaporation of the metal material is provided through the other end of the dielectric tube through the connection pipe.
기판을 장착하는 기판 홀더를 포함하는 진공 챔버;
일단은 상기 진공 챔버의 상부면에 형성된 관통홀에 장착되는 유전체 튜브;
상기 유전체 튜브를 감싸도록 배치되고 RF 전력을 제공받아 상기 유전체 튜브의 내부에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생부; 및
상기 유전체 튜브에 금속 증기를 제공하는 증발원을 포함하고,
상기 금속 증기는 상기 플라즈마를 통과하여 상기 기판에 제공되어 금속-질화막 또는 금속-산화막을 형성하고,
상기 증발원은:
개구부를 포함하는 보조 용기;
상기 보조 용기를 감싸도록 배치되는 유도 코일;
상기 유도 코일에 교류 전력을 제공하는 교류 전원;
상기 보조 용기의 상기 개구부와 상기 유전체 튜브의 타단을 연결하고 곡선 부를 포함하는 연결관; 및
상기 연결관을 가열하는 가열부를 포함하고,
상기 유도 코일은 상기 보조 용기 내부에 금속 물질을 가열하여 증발시키고,
상기 금속 물질이 증발하여 형성된 상기 금속 증기는 상기 연결관을 통하여 상기 유전체 튜브의 타단을 통하여 제공되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치.
A vacuum chamber including a substrate holder for mounting a substrate;
A dielectric tube mounted at one end to the through hole formed in the upper surface of the vacuum chamber;
A plasma generator arranged to surround the dielectric tube and generating plasma inside the dielectric tube by receiving RF power; And
And an evaporation source for providing metal vapor to the dielectric tube,
The metal vapor is supplied to the substrate through the plasma to form a metal-nitride film or a metal-oxide film,
The evaporation source comprises:
An auxiliary container including an opening;
An induction coil disposed to surround the auxiliary container;
An AC power supply for supplying AC power to the induction coil;
A connection pipe connecting the opening of the auxiliary container and the other end of the dielectric tube and including a curved portion; And
And a heating unit for heating the connection pipe,
Wherein the induction coil heats and evaporates a metal material in the auxiliary container,
Wherein the metal vapor formed by evaporation of the metal material is provided through the other end of the dielectric tube through the connection tube.
제2 항에 있어서,
상기 유전체 튜브의 타단에 연결된 제1 가스 공급부; 및
상기 진공 챔버의 측면에 연결된 제2 가스 공급부를 더 포함하고,
상기 제1 가스 공급부는 공정 가스를 제공하고,
상기 제2 가스 공급부는 불활성 가스를 제공하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치.
3. The method of claim 2,
A first gas supply unit connected to the other end of the dielectric tube; And
And a second gas supply unit connected to a side surface of the vacuum chamber,
The first gas supply part provides a process gas,
Wherein the second gas supply provides an inert gas. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
제2 항 내지 제 5항 중에서 어느 한 항에 있어서,
상기 금속-질화막은 GaN, InN 중에서 어느 하나이고,
상기 금속-산화막은 AlO, ZnO 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치.
The method according to any one of claims 2 to 5,
Wherein the metal-nitride film is any one of GaN and InN,
Wherein the metal-oxide film is any one of AlO and ZnO.
제2 항 내지 제 5항 중에서 어느 한 항에 있어서,
상기 플라즈마 발생부는 상기 유전체 튜브 주위에 감긴 유도 결합 플라즈마 발생용 안테나 또는 상기 유전체 튜브 주위를 감고 있는 축전 결합 플라즈마 발생용 전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 도움 화학 기상 증착 장치.
The method according to any one of claims 2 to 5,
Wherein the plasma generating unit is an antenna for generating an inductively coupled plasma wound around the dielectric tube, or an electrode for generating a capacitive coupling plasma around the dielectric tube.
삭제delete 삭제delete 삭제delete
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