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KR101280125B1 - Vapor deposition reactor using plasma and method for forming thin film using the same - Google Patents

Vapor deposition reactor using plasma and method for forming thin film using the same Download PDF

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KR101280125B1 KR1020120018340A KR20120018340A KR101280125B1 KR 101280125 B1 KR101280125 B1 KR 101280125B1 KR 1020120018340 A KR1020120018340 A KR 1020120018340A KR 20120018340 A KR20120018340 A KR 20120018340A KR 101280125 B1 KR101280125 B1 KR 101280125B1
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Abstract

제1 채널 및 상기 제1 채널에 연결된 하나 이상의 제1 주입구를 포함하는 제1 전극; 상기 제1 전극과 전기적으로 분리된 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전력을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 반응 기체로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 전원을 포함하는 기상 증착 반응기 및 상기 기상 증착 반응기를 이용한 박막 형성 방법이 개시된다.A first electrode including a first channel and at least one first inlet connected to the first channel; A second electrode electrically separated from the first electrode; And a power supply for applying electric power between the first electrode and the second electrode to generate a plasma from a reaction gas between the first electrode and the second electrode and a thin film using the vapor deposition reactor. A method of formation is disclosed.

Description

플라즈마를 이용한 기상 증착 반응기 및 이를 이용한 박막 형성 방법{VAPOR DEPOSITION REACTOR USING PLASMA AND METHOD FOR FORMING THIN FILM USING THE SAME}Vapor Deposition Reactor Using Plasma and Thin Film Formation Method Using The Same {VAPOR DEPOSITION REACTOR USING PLASMA AND METHOD FOR FORMING THIN FILM USING THE SAME}

플라즈마를 이용한 기상 증착 반응기 및 이를 이용한 박막 형성 방법이 개시된다. A vapor deposition reactor using plasma and a thin film formation method using the same are disclosed.

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.In performing chemical vapor deposition (CVD) or atomic layer deposition (ALD), it is sometimes necessary to apply a precursor and a plasma together. In general, plasma may be generated by applying power between a plurality of electrodes facing each other.

도 1은 종래 기술에 따른 직접 플라즈마(Direct-plasma) 방식의 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating a vapor deposition reactor using a direct plasma method according to the prior art.

도 1을 참조하면, 기상 증착 반응기는 챔버(106), 챔버(106) 내에 위치하며 서로 이격된 2개의 전극(101, 102) 및 전원(103)을 포함할 수 있다. 2개의 전극(101, 102) 사이에 전원(103)에 의해 전력이 인가됨으로써 2개의 전극(101, 102) 사이에 플라즈마를 발생시켜 기판(100)에 인가할 수 있다. 또한, 챔버(106)의 유입구(104)를 통하여 유입된 원료전구체(source precursor)나 반응전구체(reactant precursor)가 기판(100)에 주입될 수 있다. 원료전구체 또는 반응전구체는 유출구(105)를 통하여 챔버(106) 밖으로 배출될 수도 있다. Referring to FIG. 1, the vapor deposition reactor may include a chamber 106, two electrodes 101 and 102 and a power source 103 positioned in the chamber 106 and spaced apart from each other. Since power is applied by the power supply 103 between the two electrodes 101 and 102, a plasma may be generated between the two electrodes 101 and 102 and applied to the substrate 100. In addition, a source precursor or a reactant precursor introduced through the inlet 104 of the chamber 106 may be injected into the substrate 100. The raw material precursor or the reaction precursor may be discharged out of the chamber 106 through the outlet 105.

상기 기상 증착 반응기를 이용하면, 열분해에 의해 얻어지는 박막에 비하여 상대적으로 밀도가 우수한 박막을 얻을 수 있다. 또한 플라즈마에 의한 저온 공정이 가능하다. 그러나 기판(100)상에 직접 플라즈마가 인가되므로 플라즈마에 의한 기판(100)의 손상이 발생할 수 있으며, 또한 플라즈마에 의해 분해된 부산물이 박막에 혼입될 수 있다. 예컨대, 금속-유기 소스(metal-organic source) 사용시 다량의 탄소가 발생될 수 있다. By using the vapor deposition reactor, it is possible to obtain a thin film having a relatively higher density than the thin film obtained by pyrolysis. In addition, a low temperature process by plasma is possible. However, since plasma is directly applied to the substrate 100, damage to the substrate 100 may occur due to the plasma, and by-products decomposed by the plasma may be mixed in the thin film. For example, large amounts of carbon can be generated when using metal-organic sources.

또한, 용량형(capacitive type) 플라즈마 발생을 위해서는 저압 또는 고진공이 필요하며, 고전압에 의해 발생되는 플라즈마는 전극의 일부에서 미세 아크(arc)가 발생하여 파티클(particle)이 발생하거나 막의 특성이 열화될 수 있다. 또한 상기 증착기를 ALD에 적용하기 위해 전원(103)에서 펄스 전력을 인가하는 경우, 짧은 시간 내에 플라즈마가 안정되기 어려우며, 플라즈마의 온(on)-오프(off)가 반복되면서 파티클이 발생할 수 있고, 반사 전력(reflective power)이 높아질 수 있는 단점이 있다.In addition, a low pressure or high vacuum is required to generate a capacitive plasma, and a plasma generated by a high voltage generates fine arcs at a part of an electrode, thereby generating particles or deteriorating film characteristics. Can be. In addition, when the pulse power is applied from the power source 103 to apply the evaporator to the ALD, it is difficult to stabilize the plasma within a short time, particles may be generated while the on (off) of the plasma is repeated, There is a disadvantage that the reflective power can be increased.

도 2는 또 다른 종래 기술에 따른 원격 플라즈마(remote plasma) 방식의 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다. Figure 2 is a cross-sectional view showing a vapor deposition reactor of a remote plasma (remote plasma) method according to another prior art.

도 2를 참조하면, 기상 증착 반응기는 챔버(206), 챔버(206) 밖에 위치하며 서로 이격된 제1 코일(201) 및 제2 코일(202), 및 전원(203)을 포함할 수 있다. 이때 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma) 방식일 경우 제1 코일(201)과 제2 코일(202)은 하나의 권선형 코일로 형성될 수도 있다. 동일한 제1 코일(201) 및 제2 코일(202) 사이에 전원(203)에 의해 전력이 인가되면 기판(200)과 이격된 위치에서 플라즈마가 발생되며, 발생된 플라즈마가 원격으로 기판(200)에 인가될 수 있다. 또한, 챔버(206)의 주입구(204)를 통하여 기판(200)에 원료전구체나 반응전구체를 주입할 수 있다. Referring to FIG. 2, the vapor deposition reactor may include a chamber 206, a first coil 201 and a second coil 202 spaced apart from each other, and a power source 203. In this case, in the case of an inductively coupled plasma method, the first coil 201 and the second coil 202 may be formed as one coil coil. When power is applied by the power source 203 between the same first coil 201 and the second coil 202, plasma is generated at a position spaced apart from the substrate 200, and the generated plasma is remotely provided to the substrate 200. Can be applied to. In addition, the raw material precursor or the reaction precursor may be injected into the substrate 200 through the injection hole 204 of the chamber 206.

상기 기상 증착 반응기는 플라즈마가 기판(200)과 떨어진 지점에서 발생되므로 플라즈마에 의한 기판(200)의 손상을 감소시킬 수 있다. 또한 원격 플라즈마에 의한 저온 공정이 가능하다. 그러나 플라즈마가 기판(200)에 불균일하게 인가되므로, 기판(200)의 중심으로부터 가장자리 부분까지 균일하게 박막이 형성되지 않게 된다. 또한, 원료전구체나 반응전구체를 기판(200)에 균일하게 분사하기 위해서는 챔버(206)의 부피가 커야 하며, 그 결과 원료전구체나 반응전구체의 소모량이 증가하는 단점이 있다. The vapor deposition reactor may reduce damage to the substrate 200 by the plasma because the plasma is generated at a point away from the substrate 200. It is also possible for low temperature processes by remote plasma. However, since plasma is unevenly applied to the substrate 200, the thin film is not uniformly formed from the center of the substrate 200 to the edge portion. In addition, in order to uniformly inject the raw material precursor or the reaction precursor onto the substrate 200, the volume of the chamber 206 must be large, and as a result, the consumption of the raw material precursor or the reaction precursor increases.

또 다른 종래 기술에 따른 기상 증착 반응기로서 미국등록특허 제6,435,428호에 기재된 플라즈마 발생 장치를 내장한 샤워헤드(showerhead)형 반응기가 있다. 상기 반응기는 샤워헤드 내부에 플라즈마 발생용 전극을 설치하고, 원료기체 및 플라즈마에 의해 여기된 반응기체를 각각 챔버에 주입함으로써, 라디칼 CVD(radical-assisted CVD) 또는 ALD에 의한 박막을 형성할 수 있다. As another vapor deposition reactor according to the prior art, there is a showerhead type reactor incorporating the plasma generating apparatus described in US Patent No. 6,435,428. The reactor may form a thin film by radical-assisted CVD or ALD by installing an electrode for plasma generation inside the shower head and injecting the reactor gas excited by the source gas and the plasma into the chamber, respectively. .

그러나, 미국등록특허 제6,435,428호의 반응기는 플라즈마를 인가하기 위하여 세라믹 등의 절연체를 이용하여 샤워헤드를 구성하여야 하며, 원료기체와 반응기체를 전기적으로 분리하기 위하여 샤워헤드의 내부도 절연시켜야 하는 반면 플라즈마를 형성하기 위한 전극이 설치되어야 한다. 또한, 절연을 위하여 용접이 되지 않는 세라믹 부품을 사용하여 샤워헤드를 조립하기 때문에, 각각의 부품 사이에 가스가 누출되지 않도록 오-링(O-ring)을 사용하므로 신뢰성 및 내구성이 낮은 문제점이 있다.However, the reactor of U.S. Patent No. 6,435,428 should construct a shower head using an insulator such as ceramic to apply plasma, and insulate the inside of the shower head to electrically separate the raw material gas from the reactor body, An electrode must be installed to form the In addition, since the shower head is assembled using ceramic parts that are not welded for insulation, there is a problem of low reliability and durability because an O-ring is used so that gas does not leak between the parts. .

또한 미국등록특허 제6,435,428호의 반응기는 원료기체가 플라즈마에 의해 분해 및 증착되기 때문에 반응기체에만 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 따라서, 원료기체가 반응기체의 채널을 통과할 때 플라즈마의 영향을 받지 않도록 하기 위하여 세라믹이나 석영 등 절연체로 제작된 기체 인젝션 튜브(gas injection tube)를 전극의 상부에 있는 상판에 끼워야 한다. 이때 샤워헤드의 재질과 기체 인젝션 튜브의 열팽창 계수가 상이하거나, 튜브들 사이에 간극이 존재할 경우 원료기체가 플라즈마 발생용 채널로 혼입이 되어 샤워헤드 내부에 증착될 수 있다. 따라서, 금속 박막 등을 형성할 때 튜브 주위에 증착이 이루어져 전극간의 단선이 발생할 수 있으며, 그 결과 플라즈마를 발생시킬 수 없게 될 수 있다. In addition, the reactor of US Patent No. 6,435, 428 can generate plasma only in the reactor body since the raw material gas is decomposed and deposited by the plasma. Therefore, a gas injection tube made of an insulator such as ceramic or quartz should be inserted into the upper plate on the top of the electrode so that the raw material gas is not affected by the plasma when passing through the channel of the reactor. In this case, if the material of the shower head and the thermal expansion coefficient of the gas injection tube is different, or if there is a gap between the tubes, the raw material gas may be mixed into the plasma generation channel and deposited inside the shower head. Therefore, when forming a metal thin film or the like, deposition may be performed around the tube, thereby causing disconnection between electrodes, and as a result, plasma may not be generated.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전극들 사이에 플라즈마를 발생시키는 것과 동시에 플라즈마 발생을 위한 전극을 통해 기판에 원료전구체나 반응전구체 등의 물질을 주입할 수 있는 기상 증착 반응기 및 이를 이용한 박막 형성 방법을 제공할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a vapor deposition reactor capable of injecting a material such as a raw material precursor or a reaction precursor into a substrate through an electrode for plasma generation at the same time to generate a plasma between the electrodes and a thin film formation method using the same Can provide.

본 발명의 일 측면에 따른 기상 증착 반응기는, 제1 채널 및 상기 제1 채널에 연결된 하나 이상의 제1 주입구를 포함하는 제1 전극; 상기 제1 전극과 전기적으로 분리된 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전력을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 반응 기체로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 전원을 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, a vapor deposition reactor includes: a first electrode including a first channel and at least one first injection hole connected to the first channel; A second electrode electrically separated from the first electrode; And a power source for generating a plasma from a reaction gas between the first electrode and the second electrode by applying power between the first electrode and the second electrode.

상기 제1 채널은 서로 분리된 복수 개의 제1 채널을 포함할 수 있다. The first channel may include a plurality of first channels separated from each other.

상기 제2 전극은, 제2 채널; 및 상기 제2 채널에 연결되는 하나 이상의 제2 주입구를 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 채널은 서로 분리된 복수 개의 제2 채널을 포함할 수 있다. The second electrode may include a second channel; And one or more second injection holes connected to the second channel. In addition, the second channel may include a plurality of second channels separated from each other.

상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 하나 이상은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이로 돌출된 돌출부를 가질 수 있다. At least one of the first electrode and the second electrode may have a protrusion protruding between the first electrode and the second electrode.

상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극은, 일 방향으로 연장되는 플랫폼; 및 상기 일 방향을 따라 상기 플랫폼의 표면에 나선형으로 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.The first electrode or the second electrode, the platform extending in one direction; And a protrusion formed spirally on the surface of the platform along the one direction.

본 발명의 다른 측면에 따른 박막 형성 방법은, 제1 채널 및 상기 제1 채널에 연결된 하나 이상의 제1 주입구를 포함하는 제1 전극 및 제2 전극을 서로 인접하여 배치하는 단계; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전력을 인가하여 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 반응 기체로부터 플라즈마를 발생시키는 단계; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 인접하여 기판을 이동시키는 단계; 및 상기 하나 이상의 제1 주입구를 통하여 기판에 물질을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a thin film, comprising: disposing a first electrode and a second electrode including a first channel and at least one first injection hole connected to the first channel; Applying a power between the first electrode and the second electrode to generate a plasma from a reaction gas between the first electrode and the second electrode; Moving the substrate adjacent to the first electrode and the second electrode; And injecting material into the substrate through the one or more first injection holes.

상기 제2 전극이 제2 채널 및 상기 제2 채널에 연결된 하나 이상의 제2 주입구를 포함하는 경우, 박막 형성 방법은 상기 하나 이상의 제2 주입구를 통하여 기판에 물질을 주입하는 단계를 더 포함할 수도 있다. When the second electrode includes a second channel and at least one second injection hole connected to the second channel, the method of forming a thin film may further include injecting a material into the substrate through the at least one second injection hole. .

본 발명의 일 측면에 따른 기상 증착 반응기를 이용하면, 플라즈마에 기판이 직접 노출되어 손상이 발생하는 것을 감소시키거나 방지할 수 있다. 또한, 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD)에 의한 박막 형성 과정에서 플라즈마에 의해 원료전구체가 분해되어 과다한 반응 부산물이 박막에 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 원료전구체와 반응전구체 및 플라즈마 발생용 반응 기체를 각각 분리하여 기상 증착 반응기에 주입할 수 있다. 나아가, 플라즈마 발생 공간과 반응기의 공간이 별개이므로 반응기의 공간을 최소화할 수 있어 원료전구체의 효율(즉, 주입된 원료전구체가 박막으로 전환되는 비율)을 향상시킬 수 있다. Using the vapor deposition reactor according to one aspect of the present invention, it is possible to reduce or prevent the damage caused by the direct exposure of the substrate to the plasma. In addition, in the process of forming a thin film by atomic layer deposition (ALD), raw material precursors may be decomposed by plasma to prevent excessive reaction by-products from entering the thin film. In addition, the raw material precursor, the reaction precursor and the reaction gas for plasma generation may be separated and injected into the vapor deposition reactor. Furthermore, since the plasma generating space and the space of the reactor are separate, the space of the reactor can be minimized, thereby improving the efficiency of the raw material precursor (that is, the rate at which the injected raw material precursor is converted into a thin film).

도 1은 종래 기술에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 2는 또 다른 종래 기술에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 5a는 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 5b는 도 5a의 기상 증착 반응기의 사시도이다.
도 6a는 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 7a는 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 9a는 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 사시도이다.
도 9b는 도 9a의 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 11은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a vapor deposition reactor according to the prior art.
2 is a cross-sectional view of another vapor deposition reactor according to the prior art.
3 is a cross-sectional view of a vapor deposition reactor according to one embodiment.
4 is a cross-sectional view of a vapor deposition reactor according to another embodiment.
5A is a cross-sectional view of a vapor deposition reactor according to another embodiment.
5B is a perspective view of the vapor deposition reactor of FIG. 5A.
6A is a perspective view of a vapor deposition reactor according to another embodiment.
6B is a cross-sectional view of the vapor deposition reactor of FIG. 6A.
7A is a perspective view of a vapor deposition reactor according to another embodiment.
FIG. 7B is a cross-sectional view of the vapor deposition reactor of FIG. 7A.
8 is a cross-sectional view of a vapor deposition reactor according to another embodiment.
9A is a perspective view of a vapor deposition reactor according to another embodiment.
9B is a cross-sectional view of the vapor deposition reactor of FIG. 9A.
10 is a cross-sectional view of a vapor deposition reactor according to another embodiment.
11 is a cross-sectional view of a vapor deposition reactor according to another embodiment.
12 is a cross-sectional view of a vapor deposition reactor according to another embodiment.
13 is a cross-sectional view of a vapor deposition reactor according to another embodiment.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 3은 일 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating a vapor deposition reactor according to one embodiment.

도 3을 참조하면, 기상 증착 반응기는 제1 전극(301), 제2 전극(302) 및 전원(303)을 포함할 수 있다. 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)은 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 예컨대, 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)은 서로 이격될 수도 있다. 또는 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)이 일정 영역에서 서로 접촉할 필요가 있다면 Al2O3 등의 세라믹(ceramic)을 사이에 위치시킴으로써 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)을 서로 절연시킬 수도 있다. 일 실시예에서, 제1 전극(301)은 제2 전극(302) 내에 위치할 수 있으며, 제2 전극(302)은 제1 전극(301)을 둘러싸는 형태로 위치할 수 있다. Referring to FIG. 3, the vapor deposition reactor may include a first electrode 301, a second electrode 302, and a power source 303. The first electrode 301 and the second electrode 302 may be electrically separated from each other. For example, the first electrode 301 and the second electrode 302 may be spaced apart from each other. Alternatively, if the first electrode 301 and the second electrode 302 need to contact each other in a predetermined region, a ceramic such as Al 2 O 3 may be interposed therebetween so that the first electrode 301 and the second electrode ( 302 may be insulated from each other. In one embodiment, the first electrode 301 may be located in the second electrode 302, and the second electrode 302 may be located in a shape surrounding the first electrode 301.

제1 전극(301) 및 제2 전극(302)은 금속 등 적당한 도전 물질로 이루어질 수 있으며, 유전체 장벽 방전 플라즈마의 경우 이들 두 전극 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.The first electrode 301 and the second electrode 302 may be made of a suitable conductive material such as a metal, and in the case of a dielectric barrier discharge plasma, a dielectric may be inserted or coated between these two electrodes. For example, the first electrode 301 and the second electrode 302 may be conductive with stainless steel, Inconel, nickel (Ni), aluminum (Al), high melting point metal, and dopant. It may be made of silicon (Si), anodized aluminum (Al), a metal coated with a dielectric (eg, SiO 2 , Al 2 O 3, or SiN), or conductive silicon.

박막의 형성 과정에서 제1 전극(301) 및 제2 전극(302) 물질이 박막에 혼입되는 현상이 발생할 우려가 있을 경우, 박막의 구성 물질과 동일한 물질로 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)을 구성할 수도 있다. 예컨대, NiO 박막을 형성하는 경우 Ni 또는 Ni 합금으로 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)을 형성할 수 있다. 또한, SiO2 또는 SiN 박막을 형성하는 경우 실리콘으로 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)을 형성할 수도 있다. 이때 도전성을 갖도록 하기 위하여 실리콘에 붕소(B) 또는 인(P)을 소정의 양만큼 도핑(doping)할 수도 있다.
When the first electrode 301 and the second electrode 302 are mixed in the thin film during the formation of the thin film, the first electrode 301 and the second electrode may be made of the same material as the material of the thin film. 302 may be configured. For example, when forming a NiO thin film, the first electrode 301 and the second electrode 302 may be formed of Ni or a Ni alloy. In addition, when forming a SiO 2 or SiN thin film, the first electrode 301 and the second electrode 302 may be formed of silicon. In this case, in order to have conductivity, the silicon may be doped with a predetermined amount of boron (B) or phosphorus (P).

제1 전극(310)은 채널(311) 및 채널(311)에 연결된 하나 이상의 주입구(312)를 포함할 수 있다. 채널(311)은 제1 전극(310) 내에 형성되며, 외부로부터 주입된 물질이 운반되기 위한 부분이다. 하나 이상의 주입구(312)는 채널(311)과 연결되어 제1 전극(310)의 표면에 형성될 수 있다. 주입구(312)는 채널(311)을 통해 운반된 물질을 제1 전극(310)으로부터 토출함으로써 하부의 기판(300)에 물질을 주입하기 위한 부분이다. The first electrode 310 may include a channel 311 and one or more injection holes 312 connected to the channel 311. The channel 311 is formed in the first electrode 310 and is a portion for transporting the material injected from the outside. One or more injection holes 312 may be connected to the channel 311 and formed on the surface of the first electrode 310. The injection hole 312 is a portion for injecting the material into the lower substrate 300 by discharging the material carried through the channel 311 from the first electrode 310.

주입구(312)를 통해 기판(300)에 주입되는 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 수도 있다. 또는 주입구(312)를 통해 기판(300)에 주입되는 물질은 비활성 물질로 이루어진 퍼지 기체(purge gas) 또는 플라즈마 발생을 위한 반응 기체일 수도 있다. The material injected into the substrate 300 through the injection hole 312 is a source precursor or a reactant precursor for Chemical Vapor Deposition (CVD) or Atomic Layer Deposition (ALD). ) Alternatively, the material injected into the substrate 300 through the injection hole 312 may be a purge gas made of an inert material or a reaction gas for plasma generation.

상기 기상 증착 반응기와 기판(300)은 서로에 대해 상대적으로 이동하면서 기판(300)상에 물질이 주입되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 3에서 기판(300)은 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)의 하부를 좌측으로부터 우측으로 통과할 수 있다. 기판(300)이 제1 전극(301)을 완전히 통과하는 동안 하나 이상의 주입구(312)에 의하여 기판(300)에 물질이 주입될 수 있다. 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)에 대한 기판(300)의 운동은 직선 운동 또는 회전 운동일 수 있다. The vapor deposition reactor and the substrate 300 may be configured to inject a material onto the substrate 300 while moving relative to each other. For example, in FIG. 3, the substrate 300 may pass through lower portions of the first electrode 301 and the second electrode 302 from left to right. The material may be injected into the substrate 300 by the one or more injection holes 312 while the substrate 300 completely passes through the first electrode 301. The movement of the substrate 300 relative to the first electrode 301 and the second electrode 302 may be a linear movement or a rotational movement.

다른 실시예에서는, 기판(300)을 이동시키는 대신 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)을 기판(300)에 대해 이동시키면서 기판(300)에 물질을 주입할 수도 있다. In another embodiment, instead of moving the substrate 300, a material may be injected into the substrate 300 while moving the first electrode 301 and the second electrode 302 relative to the substrate 300.

상기 기상 증착 반응기에서는, 제1 전극(301)의 주입구(312)에 의하여 기판(300)에 물질을 주입하는 것과 함께, 제1 전극(301) 및 제2 전극(302) 사이에 플라즈마를 발생시켜 기판(300)에 인가할 수 있다. 이를 위하여, 전원(303)에 의하여 제1 전극(301) 및 제2 전극(302) 사이에 전력을 인가할 수 있다. 전원(303)은 플라즈마 발생을 위하여 직류, 펄스 또는 RF 형태의 전력을 인가할 수도 있다. In the vapor deposition reactor, a material is injected into the substrate 300 by the injection hole 312 of the first electrode 301, and plasma is generated between the first electrode 301 and the second electrode 302. It may be applied to the substrate 300. To this end, power may be applied between the first electrode 301 and the second electrode 302 by the power source 303. The power source 303 may apply power in the form of DC, pulse, or RF to generate plasma.

예컨대, 전원(303)이 펄스 전력을 인가하는 경우, 펄스 전력의 주파수는 약 10 Hz 내지 약 1 KHz, 또는 약 100 KHz 내지 약 60 MHz일 수도 있다. 또한, 펄스 전력의 크기는 약 100 W 내지 약 500 W 일 수도 있다. 또한, 전원(303)에 의해 인가되는 펄스 전력의 온(on)-오프(off) 비율(duty ratio)을 조절함으로써 플라즈마의 발생시간을 조절할 수도 있다.For example, when the power source 303 applies pulse power, the frequency of the pulse power may be about 10 Hz to about 1 KHz, or about 100 KHz to about 60 MHz. In addition, the magnitude of the pulse power may be about 100 W to about 500 W. In addition, the generation time of the plasma may be controlled by adjusting the on-off ratio of the pulse power applied by the power source 303.

제1 전극(301) 및 제2 전극(302) 사이에는 플라즈마 발생을 위한 반응 기체가 미리 주입되어 있을 수 있다. 전원(303)에 의해 제1 전극(301) 및 제2 전극(302) 사이에 전력이 인가되면 상기 반응 기체로부터 플라즈마가 발생될 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 전극(301)의 측면 및 제2 전극(302)의 내측면 사이에 플라즈마가 발생될 수 있다. 이 경우, 기판(300)의 이동 방향과 평행한 방향으로 플라즈마가 발생되며, 따라서 플라즈마에 의한 기판(300)의 손상을 감소시키거나 또는 제거할 수 있다. 또한, 제1 전극(301)의 측면은 하부의 주입구(312)와 비교하여 더 돌출되도록 형성함으로써 플라즈마가 주입구(312)에 의해 주입되는 원료전구체로 확산되는 것을 방지할 수도 있다. The reaction gas for generating plasma may be previously injected between the first electrode 301 and the second electrode 302. When power is applied between the first electrode 301 and the second electrode 302 by the power source 303, plasma may be generated from the reaction gas. For example, as shown in FIG. 3, a plasma may be generated between the side of the first electrode 301 and the inner side of the second electrode 302. In this case, the plasma is generated in a direction parallel to the moving direction of the substrate 300, so that damage to the substrate 300 by the plasma can be reduced or eliminated. In addition, the side surface of the first electrode 301 may be formed to protrude more than the lower injection hole 312, thereby preventing the plasma from being diffused into the raw material precursor injected by the injection hole 312.

도 3에 도시된 실시예에서 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)의 표면은 용량형(capacitive type) 플라즈마를 발생시키기 위한 평판 형태로 도시되었다. 그러나 용량형 플라즈마를 발생시키기 위해서는 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, 이 경우 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)은 서로 대향하는 면에 유전체 장벽 방전 플라즈마나 펄스 코로나 방전 플라즈마 발생을 위한 하나 이상의 돌출부(미도시)를 포함할 수도 있다. In the embodiment shown in FIG. 3, the surfaces of the first electrode 301 and the second electrode 302 are shown in the form of a flat plate for generating a capacitive type plasma. However, in order to generate a capacitive plasma, a low pressure of about 1 Torr or less is required, and it is difficult to generate plasma at atmospheric pressure. In order to generate a plasma at a relatively high atmospheric pressure or pressure (eg, greater than about 100 Torr), a dielectric barrier discharge (DBD) or pulse corona discharge must be generated, in which case the first electrode The 301 and the second electrode 302 may include one or more protrusions (not shown) for generating a dielectric barrier discharge plasma or a pulse corona discharge plasma on surfaces facing each other.

일 실시예에서, 제2 전극(302) 또한 하나 이상의 채널 및 각 채널에 연결된 하나 이상의 주입구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(302)은 제1 채널(321), 제1 채널(321)에 연결된 하나 이상의 제1 주입구(322), 제2 채널(323) 및 제2 채널(323)에 연결된 하나 이상의 제2 주입구(324)를 포함할 수 있다. 제1 채널(321)과 제2 채널(233)은 서로 분리될 수 있다. In one embodiment, the second electrode 302 may also include one or more channels and one or more inlets connected to each channel. For example, the second electrode 302 is connected to the first channel 321, at least one first inlet 322 connected to the first channel 321, the second channel 323, and the second channel 323. One or more second injection holes 324 may be included. The first channel 321 and the second channel 233 may be separated from each other.

외부로부터 제1 채널(321)에 주입된 물질은 제1 채널(321)을 통해 운반되어 제1 주입구(322)를 통해 제2 전극(302)으로부터 토출될 수 있다. 마찬가지로, 제2 채널(323)을 통해 운반된 물질은 제2 주입구(324)를 통해 제2 전극(302)으로부터 토출될 수 있다. 따라서, 제2 전극(302)의 제1 주입구(322) 및 제2 주입구(324)를 이용하여 하부의 기판(300)에 물질을 주입할 수 있다. The material injected into the first channel 321 from the outside may be transported through the first channel 321 and discharged from the second electrode 302 through the first injection hole 322. Likewise, the material carried through the second channel 323 may be discharged from the second electrode 302 through the second injection hole 324. Accordingly, the material may be injected into the lower substrate 300 by using the first injection hole 322 and the second injection hole 324 of the second electrode 302.

제1 및 제2 주입구(322, 324)를 통해 주입되는 물질은 제1 전극(301)의 주입구(312)를 통해 주입되는 물질과 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 주입구(322, 324)를 통해 주입되는 물질은 서로 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있다. 일 실시예에서는, 제1 주입구(322)와 제2 주입구(324) 사이에 시간차를 두고 물질을 주입하는 것도 가능하다. The material injected through the first and second injection holes 322 and 324 may be the same as or different from the material injected through the injection hole 312 of the first electrode 301. In addition, the materials injected through the first and second injection holes 322 and 324 may be the same as or different from each other. In one embodiment, it is also possible to inject the material with a time difference between the first injection hole 322 and the second injection hole 324.

예컨대, ALD에 의해 기판(300)상에 원자층 박막을 형성하고자 하는 경우, 제2 전극(302)의 제1 및 제2 주입구(322, 324)를 통하여 반응전구체를 기판(300)에 주입하고, 제1 전극(301)의 주입구(312)를 통하여 원료전구체를 기판(300)에 주입할 수 있다. 제1 전극(301) 및 제2 전극(302) 사이에 플라즈마가 발생될 수 있으므로, 제2 전극(302)의 주입구(322, 324)로부터 주입되는 물질은 기판(300)에 도달하기 전에 플라즈마에 의하여 여기 및/또는 분해될 수 있다. 따라서 플라즈마에 의해 여기 및/또는 분해된 반응전구체를 원료전구체와 반응시킴으로써 균일도가 향상된 박막을 형성할 수 있다. For example, when the atomic layer thin film is to be formed on the substrate 300 by ALD, the reaction precursor is injected into the substrate 300 through the first and second injection holes 322 and 324 of the second electrode 302. The precursor precursor may be injected into the substrate 300 through the injection hole 312 of the first electrode 301. Since a plasma may be generated between the first electrode 301 and the second electrode 302, the material injected from the injection holes 322 and 324 of the second electrode 302 may enter the plasma before reaching the substrate 300. By means of excitation and / or degradation. Therefore, the thin film having improved uniformity may be formed by reacting the reaction precursor excited and / or decomposed by the plasma with the raw material precursor.

일 실시예에서는, 주입구(322, 324)를 통해 기판(300)상에 퍼지 기체(purge gas)를 주입할 수도 있다. 예컨대 퍼지 기체는 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He) 또는 네온(Ne) 등의 비활성 물질로 이루어질 수 있다. 또는 주입구(322, 324)를 통해 플라즈마 발생을 위한 반응 기체를 주입할 수도 있다. 이 경우 주입구(322, 324)를 통해 주입된 반응 기체에 전력이 인가되어 제1 전극(301) 및 제2 전극(302) 사이에 플라즈마가 발생될 수 있다. In one embodiment, purge gas may be injected onto the substrate 300 through the injection holes 322 and 324. For example, the purge gas may be made of an inert material such as nitrogen (N 2 ), argon (Ar), helium (He), or neon (Ne). Alternatively, the reaction gas for plasma generation may be injected through the injection holes 322 and 324. In this case, power may be applied to the reaction gas injected through the injection holes 322 and 324 to generate a plasma between the first electrode 301 and the second electrode 302.

도 3에 도시된 실시예에서 제2 전극(302)의 채널(321, 323)은 제1 전극(301)의 채널(311)과 수직한 방향으로 연장되어 도면에는 채널(321, 323)의 길이 방향의 단면이 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로서 채널(321, 323)의 연장 방향은 도시된 것과 상이할 수 있으며 예컨대 채널(311)의 연장 방향과 동일하거나 이에 경사진 방향일 수도 있다. 또한 도 3에 도시된 실시예에서 주입구(322, 324)는 제2 전극(301)의 상부에 위치하였으나 이는 예시적인 것으로서 다른 실시예에서 주입구의 위치는 이와 상이할 수도 있다. 3, the channels 321 and 323 of the second electrode 302 extend in a direction perpendicular to the channel 311 of the first electrode 301, so that the lengths of the channels 321 and 323 are shown in the drawing. Although a cross section of the direction is shown, this is exemplary and the extension direction of the channels 321 and 323 may be different from that shown, and may be the same or inclined direction as the extension direction of the channel 311, for example. In addition, although the injection holes 322 and 324 are positioned above the second electrode 301 in the embodiment shown in FIG. 3, the injection holes 322 and 324 may be positioned above the second electrode 301.

이상에서 살펴본 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 이용하면, 제1 전극(301) 및 제2 전극(302) 사이에 플라즈마가 발생되는 동시에 제1 전극(301)의 주입구(312)를 통하여 기판(300)에 물질이 주입될 수 있다. 나아가, 제2 전극(302)의 주입구(322, 324)를 통해서도 기판(300)에 물질을 주입할 수 있다. 따라서 물질을 플라즈마에 의해 분해 및/또는 여기시켜 기판(300)에 인가함으로써 균일도가 향상된 박막을 형성할 수 있다. Using the vapor deposition reactor according to the above-described embodiment, the plasma is generated between the first electrode 301 and the second electrode 302 and at the same time the substrate 300 through the injection hole 312 of the first electrode 301. ) May be injected. Further, the material may be injected into the substrate 300 through the injection holes 322 and 324 of the second electrode 302. Therefore, a thin film having improved uniformity may be formed by decomposing and / or exciting the material by plasma and applying the same to the substrate 300.

도 4는 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다. 4 is a sectional view showing a vapor deposition reactor according to another embodiment.

도 4를 참조하면, 상기 기상 증착 반응기에서 제2 전극(402)의 주입구(422)는 제2 전극(402)의 측면에 위치할 수 있다. 즉, 제1 전극(401) 및 제2 전극(402) 사이에 플라즈마가 발생되는 영역에 인접하여 제2 전극(402)의 주입구(422)가 위치할 수 있다. 도 4에 도시된 기상 증착 반응기의 구성 및 기능은 도 3을 참조하여 전술한 실시예에 따른 기상 증착 반응기로부터 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.Referring to FIG. 4, the injection hole 422 of the second electrode 402 may be located at the side of the second electrode 402 in the vapor deposition reactor. That is, the injection hole 422 of the second electrode 402 may be located between the first electrode 401 and the second electrode 402 adjacent to the region where the plasma is generated. The configuration and function of the vapor deposition reactor shown in FIG. 4 may be easily understood by those skilled in the art from the vapor deposition reactor according to the above-described embodiment with reference to FIG.

도 5a는 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이며, 도 5b는 도 5a에 도시된 기상 증착 반응기를 도시한 사시도이다.5A is a cross-sectional view illustrating a vapor deposition reactor according to another embodiment, and FIG. 5B is a perspective view of the vapor deposition reactor shown in FIG. 5A.

도 5a 및 5b를 참조하면, 기상 증착 반응기는 제1 전극(501), 제2 전극(502), 전원(503) 및 배기부(504, 505)를 포함할 수 있다. 제1 전극(501)은 제1 채널(511), 제1 채널(511)에 연결된 하나 이상의 제1 주입구(512), 제2 채널(513), 및 제2 채널(513)에 연결된 하나 이상의 제2 주입구(514)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 5A and 5B, the vapor deposition reactor may include a first electrode 501, a second electrode 502, a power source 503, and exhaust parts 504 and 505. The first electrode 501 may include a first channel 511, at least one first injection hole 512 connected to the first channel 511, at least one first channel connected to the second channel 513, and a second channel 513. It may include two inlet 514.

제1 및 제2 채널(511, 513)을 통하여 운반되는 물질은 서로 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있으며, 따라서 제1 및 제2 주입구(512, 514)를 통해 주입되는 물질도 서로 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 기상 증착 반응기를 ALD에 이용하는 경우 제1 주입구(512)를 통하여 기판(500)에 반응전구체를 주입하고, 제2 주입구(514)를 통하여 기판(500)에 원료전구체를 주입할 수 있다. The materials carried through the first and second channels 511, 513 may be the same or different from each other, so that the materials injected through the first and second inlets 512, 514 are the same or mutually different. Can be different. For example, when the vapor deposition reactor is used for ALD, the reaction precursor may be injected into the substrate 500 through the first injection hole 512, and the raw material precursor may be injected into the substrate 500 through the second injection hole 514. have.

전원(503)에 의하여 제1 전극(501) 및 제2 전극(502) 사이에 전력이 인가되면 제1 전극(501) 및 제2 전극(502) 사이에 플라즈마가 발생될 수 있다. 일 실시예에서는, 제1 전극(501)의 제1 주입구(512)에 인접한 영역에 플라즈마가 발생되어, 제1 주입구(512)를 통해 주입되는 반응전구체를 분해 및/또는 여기시킬 수도 있다. When power is applied between the first electrode 501 and the second electrode 502 by the power source 503, plasma may be generated between the first electrode 501 and the second electrode 502. In an embodiment, plasma may be generated in a region adjacent to the first injection hole 512 of the first electrode 501 to decompose and / or excite the reaction precursor injected through the first injection hole 512.

배기부(504, 505)는 기판(500)에 흡착되어 있는 불순물 또는 잔여 전구체 등을 외부로 배출하기 위한 부분이다. 예를 들어, 배기부(504)는 좌측으로부터 이동해 온 기판(500)의 표면에 흡착되어 있는 불순물을 펌핑에 의하여 제거할 수 있다. 또한, 배기부(505)는 기판(500)이 제1 전극(501) 및 제2 전극(502)을 통과하는 동안 기판(500)의 표면에 흡착된 전구체들의 잔여 흡착층을 제거할 수도 있다. 이를 위하여 배기부(504, 505) 내의 공간의 압력은 제1 전극(501) 및 제2 전극(502)과 인접한 영역의 압력에 비하여 낮도록 구성할 수도 있다. 한편, 배기부(504, 505)의 표면은 곡면 처리하여 높은 컨덕턴스(conductance)를 갖도록 할 수 있다.The exhaust parts 504 and 505 are parts for discharging impurities or residual precursors, etc. adsorbed on the substrate 500 to the outside. For example, the exhaust part 504 may remove impurities adsorbed on the surface of the substrate 500 moved from the left side by pumping. In addition, the exhaust unit 505 may remove the remaining adsorption layer of the precursors adsorbed on the surface of the substrate 500 while the substrate 500 passes through the first electrode 501 and the second electrode 502. For this purpose, the pressure of the space in the exhaust parts 504 and 505 may be configured to be lower than the pressure in the region adjacent to the first electrode 501 and the second electrode 502. Meanwhile, the surfaces of the exhaust parts 504 and 505 may be curved to have a high conductance.

도 5a에 도시된 실시예에서는 제1 전극(501)만이 채널(511, 513) 및 주입구(512, 514)를 포함하나, 이는 예시적인 것으로서 제1 전극(501) 및 제2 전극(502) 중 어느 하나가 하나 이상의 채널 및 이에 연결된 주입구를 포함하거나, 또는 제1 전극(501) 및 제2 전극(502) 모두가 하나 이상의 채널 및 이에 연결된 주입구를 포함하도록 구성될 수도 있다. In the embodiment shown in FIG. 5A, only the first electrode 501 includes the channels 511 and 513 and the inlets 512 and 514, which are illustrative of the first electrode 501 and the second electrode 502. Either one may include one or more channels and an injection hole connected thereto, or both the first electrode 501 and the second electrode 502 may be configured to include one or more channels and injection holes connected thereto.

또한 배기부(504, 505)는 도 5a에 도시된 실시예에 따른 기상 증착 반응기뿐만 아니라 본 발명의 다른 실시예들에 따른 기상 증착 반응기에 구비될 수도 있다. In addition, the exhaust units 504 and 505 may be provided in the vapor deposition reactor according to the other embodiments of the present invention as well as the vapor deposition reactor according to the embodiment illustrated in FIG. 5A.

도 6a는 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 사시도이며, 도 6b는 도 6a의 기상 증착 반응기의 단면도이다. 6A is a perspective view of a vapor deposition reactor according to another embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view of the vapor deposition reactor of FIG. 6A.

도 6a 및 6b를 참조하면, 기상 증착 반응기는 제1 전극(601), 제2 전극(602) 및 전원(미도시)을 포함할 수 있다. 제1 전극(601)은 일 방향으로 연장되는 플랫폼(611) 및 상기 플랫폼(611)의 길이 방향을 따라 상기 플랫폼(611)의 외주부에 나선 형상으로 형성된 하나 이상의 돌출부(612)를 포함할 수 있다. 예컨대, 플랫폼(611)은 나선형 돌출부(612)를 갖는 원기둥 형상일 수 있다. 6A and 6B, the vapor deposition reactor may include a first electrode 601, a second electrode 602, and a power source (not shown). The first electrode 601 may include a platform 611 extending in one direction and one or more protrusions 612 formed in a spiral shape on an outer circumference of the platform 611 along the length direction of the platform 611. . For example, the platform 611 may be cylindrical in shape with a spiral protrusion 612.

제1 전극(601)의 플랫폼(611) 및 돌출부(612)와, 제2 전극(602)은 금속 등 적당한 도전 물질로 이루어질 수 있다. 제1 전극(601) 및 제2 전극(602)의 구성 물질은 도 3을 참조하여 전술한 실시예의 제1 전극(301) 및 제2 전극(302)의 구성 물질과 동일할 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다. The platform 611 and the protrusion 612 of the first electrode 601 and the second electrode 602 may be made of a suitable conductive material such as metal. The material of the first electrode 601 and the second electrode 602 may be the same as the material of the first electrode 301 and the second electrode 302 of the above-described embodiment with reference to FIG. Omit.

도 6a 및 6b에 도시된 실시예에서 돌출부(612)의 개수는 4개이나, 이는 예시적인 것으로서 다른 실시예에서는 더 많거나 또는 더 적은 개수의 돌출부(612)를 포함할 수도 있다. 또한 도 6b에서 돌출부(612)는 플랫폼(611)의 외주부에 일정 각도마다 배치되나, 이는 예시적인 것으로서 다른 실시예에서 각 돌출부(612) 사이의 간격은 일정하지 않을 수도 있다.The number of protrusions 612 in the embodiment shown in FIGS. 6A and 6B is four, but this is exemplary and may include more or fewer protrusions 612 in other embodiments. Also, in FIG. 6B, the protrusions 612 are disposed at certain angles on the outer circumference of the platform 611, which is exemplary, and in other embodiments, the spacing between the protrusions 612 may not be constant.

제2 전극(602)은 제1 전극(601)의 길이 방향을 따라 연장되며 제1 전극(601)을 둘러싸는 형태로 위치할 수 있다. 예컨대, 제2 전극(602)은 안이 뚫린 형상일 수 있으며 제2 전극(602)의 뚫린 부분에 제1 전극(601)이 위치할 수 있다. The second electrode 602 extends along the length direction of the first electrode 601 and may be positioned to surround the first electrode 601. For example, the second electrode 602 may have an inner shape, and the first electrode 601 may be located at a hole of the second electrode 602.

제1 전극(601)에 대향하는 제2 전극(602)의 표면은, 적어도 부분적으로 제1 전극(601)의 표면 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 돌출부를 갖는 원기둥 형상의 제1 전극(601)을 사용하는 경우, 제1 전극(601)의 길이 방향에 수직한 방향의 제2 전극(602)의 단면은 적어도 부분적으로 상기 원기둥 형상의 단면과 동심원 형상을 가질 수 있다. 따라서 제1 전극(601) 및 제2 전극(602)의 사이에 균일하게 플라즈마가 발생될 수 있다. 또는 다른 실시예에서 제1 전극(601) 및 제2 전극(602)은 다른 상이한 단면 형상을 가질 수도 있다.The surface of the second electrode 602 opposite to the first electrode 601 may have a shape that at least partially corresponds to the surface shape of the first electrode 601. For example, when the cylindrical first electrode 601 having the protrusion is used, the cross section of the second electrode 602 in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first electrode 601 is at least partly a cross section of the cylindrical shape. And may have a concentric shape. Therefore, the plasma may be uniformly generated between the first electrode 601 and the second electrode 602. Alternatively, in another embodiment, the first electrode 601 and the second electrode 602 may have different different cross-sectional shapes.

제2 전극(602) 내에는 하나 이상의 채널(621)이 형성될 수 있다. 외부로부터 채널(621) 내에 주입된 물질이 채널(621)을 통해 운반되어 하나 이상의 주입구(622)를 통하여 제2 전극(602)으로부터 토출될 수 있다. 하나 이상의 주입구(622)는 제2 전극(602)의 길이 방향을 따라 소정의 간격으로 위치할 수 있다. 주입구(622)를 통해 주입되는 물질은 ALD를 위한 반응전구체 또는 원료전구체일 수 있다. 또한 주입구(622)를 통해 주입되는 물질은 비활성 물질로 이루어진 퍼지 기체일 수도 있으며, 또는 플라즈마 발생을 위한 반응 기체일 수도 있다. One or more channels 621 may be formed in the second electrode 602. Material injected into the channel 621 from the outside may be transported through the channel 621 and discharged from the second electrode 602 through the one or more injection holes 622. One or more injection holes 622 may be positioned at predetermined intervals along the length direction of the second electrode 602. The material injected through the injection hole 622 may be a reaction precursor or a raw material precursor for ALD. In addition, the material injected through the injection hole 622 may be a purge gas made of an inert material, or may be a reaction gas for plasma generation.

제1 전극(601) 및 제2 전극(602)의 길이(L), 제2 전극(602)과 기판(600)의 간격(Z), 제2 전극(602)의 개구부의 폭(W) 및 해당 부분에서 제1 전극(601)이 위치하는 높이(H), 및 기판(600)의 이동 속도 등 다양한 변수에 따라 반응 특성이 결정될 수 있다. 따라서 이들 변수들은 기판(600)의 크기 및 종류, 박막 형성을 위해 사용되는 물질의 종류 및 목적하는 박막의 특성 등에 기초하여 적절히 결정될 수 있다. The length L of the first electrode 601 and the second electrode 602, the distance Z of the second electrode 602 and the substrate 600, the width W of the opening of the second electrode 602, and The response characteristics may be determined according to various variables such as the height H at which the first electrode 601 is positioned and the moving speed of the substrate 600. Therefore, these variables may be appropriately determined based on the size and type of the substrate 600, the type of material used to form the thin film, and the characteristics of the thin film.

예를 들어, 제1 전극(601)의 단면 지름(D)은 약 50 mm 내지 약 100 mm일 수 있다. 또한, 제2 전극(602)의 개구부의 폭(W)은 약 60 mm 내지 약 120 mm일 수 있다. 또한, 제2 전극(602)과 기판(600)의 간격(Z)은 약 0.1 mm 내지 약 5 mm일 수 있으며, 예컨대 약 1mm 정도 일 수 있다.For example, the cross-sectional diameter D of the first electrode 601 may be about 50 mm to about 100 mm. In addition, the width W of the opening of the second electrode 602 may be about 60 mm to about 120 mm. In addition, the distance Z between the second electrode 602 and the substrate 600 may be about 0.1 mm to about 5 mm, for example, about 1 mm.

제1 전극(601) 및 제2 전극(602)의 길이(L)는 기판(600)의 폭보다 더 크게 하여 기판(600)에 형성되는 박막이 충분한 균일도를 갖도록 할 수 있다. 예를 들어, 300 mm의 폭을 갖는 기판(600)에 박막을 형성하고자 하는 경우, 제1 전극(601) 및 제2 전극(602)의 길이(L)는 약 350 mm 이하일 수 있다. The length L of the first electrode 601 and the second electrode 602 may be greater than the width of the substrate 600 such that the thin film formed on the substrate 600 has sufficient uniformity. For example, when a thin film is to be formed on the substrate 600 having a width of 300 mm, the length L of the first electrode 601 and the second electrode 602 may be about 350 mm or less.

한편, 제1 전극(601) 하부의 공간이 기판(600)에 박막을 형성하기 위한 반응 공간에 해당한다. 따라서 제1 전극(601)의 높이(H)는 목적하는 반응 공간의 크기에 따라 적절히 결정될 수 있다. 상기 기상 증착 반응기를 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)에 이용하는 경우 제1 전극(601)의 높이(H)는 약 10 mm 내지 약 100 mm일 수 있다. 또한, 상기 기상 증착 반응기를 ALD에 이용하는 경우 제1 전극(601)의 높이(H)는 약 10 mm 내지 약 50 mm일 수도 있다. Meanwhile, a space under the first electrode 601 corresponds to a reaction space for forming a thin film on the substrate 600. Therefore, the height H of the first electrode 601 may be appropriately determined according to the size of the desired reaction space. When the vapor deposition reactor is used for chemical vapor deposition (CVD), the height H of the first electrode 601 may be about 10 mm to about 100 mm. In addition, when the vapor deposition reactor is used for ALD, the height H of the first electrode 601 may be about 10 mm to about 50 mm.

또한, 반응 공간의 크기 및 주입되는 물질의 양은 장비 전체의 압력이 약 1 Torr 내지 대기압의 크기를 갖도록 조절될 수 있다. 이 경우 산소의 분압은 10-6 Torr 이하일 수도 있다. 또한, 기판(600)의 온도는 약 200 ℃ 내지 약 400 ℃일 수 있으며, 기판(600)의 이동 속도는 약 10 cm/분 내지 약 100cm/분 일 수 있다.
In addition, the size of the reaction space and the amount of material injected can be adjusted such that the pressure throughout the equipment has a size of about 1 Torr to atmospheric pressure. In this case, the partial pressure of oxygen may be 10 −6 Torr or less. In addition, the temperature of the substrate 600 may be about 200 ° C to about 400 ° C, and the moving speed of the substrate 600 may be about 10 cm / minute to about 100 cm / minute.

이상에서 설명한 반응 조건들은 예시적인 것으로서, 전술한 관련 변수들 및 기타 박막 형성에 관련된 변수들은 사용되는 물질의 종류 및 형성하고자 하는 박막의 특성 등에 기초하여 적절히 결정될 수 있다. The reaction conditions described above are exemplary, and the above-described related variables and other variables related to thin film formation may be appropriately determined based on the type of material used and the characteristics of the thin film to be formed.

제1 전극(601) 및 제2 전극(602) 사이에 전력이 인가되면, 제1 전극(601)의 하나 이상의 돌출부(612)가 제2 전극(602)과 중첩되는 영역에서 유전체 장벽 방전 플라즈마나 펄스 코로나 방전 플라즈마가 발생될 수 있다. 한편 돌출부(612)는 나선 형상으로 형성되어 있으므로, 플라즈마가 발생되는 영역도 나선 형상으로 위치하게 된다. When power is applied between the first electrode 601 and the second electrode 602, the dielectric barrier discharge plasma or the dielectric layer discharges in the region where the one or more protrusions 612 of the first electrode 601 overlap the second electrode 602. Pulsed corona discharge plasma may be generated. On the other hand, since the protrusion 612 is formed in a spiral shape, the region where the plasma is generated is also located in the spiral shape.

플랫폼(611) 및 플랫폼(611)에 나선형으로 형성된 돌출부(612)를 이용하여 제1 전극(601)을 구성함으로써, 제1 전극(601)의 단위 길이당 발생하는 플라즈마가 증가될 수 있다. 또한, 플라즈마 발생 영역의 분포는 돌출부(612)의 개수, 플랫폼(611)의 단위 길이 당 돌출부(612)의 나선 수(즉, 돌출부(612)의 조밀도), 및 제2 전극(602)에 대한 돌출부(612)의 배치 각도 등에 영향을 받게 되므로, 돌출부(612)의 개수 및 분포를 조절하는 것에 의하여 플라즈마의 균일도를 조절할 수 있다.By configuring the first electrode 601 by using the platform 611 and the protrusion 612 spirally formed on the platform 611, the plasma generated per unit length of the first electrode 601 may be increased. In addition, the distribution of the plasma generation region depends on the number of protrusions 612, the number of spirals of the protrusions 612 per unit length of the platform 611 (that is, the density of the protrusions 612), and the second electrode 602. Since the placement angle of the protrusion 612 is affected, the uniformity of the plasma can be adjusted by adjusting the number and distribution of the protrusions 612.

상기 기상 증착 반응기를 이용하면, 제1 전극(601) 및 제2 전극(602) 사이에 플라즈마를 발생시키는 것과 동시에, 제2 전극(602)의 주입구(622)를 통하여 기판(600)에 원료전구체나 반응전구체 등의 물질을 주입할 수 있다. 따라서 플라즈마에 의해 여기 및/또는 분해된 물질을 이용하여 균일도가 향상된 박막을 형성할 수 있다.By using the vapor deposition reactor, a plasma is generated between the first electrode 601 and the second electrode 602 and at the same time, the precursor precursor is formed on the substrate 600 through the injection hole 622 of the second electrode 602. Or a reaction precursor can be injected. Therefore, a thin film having improved uniformity may be formed using a material excited and / or decomposed by plasma.

도 7a는 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 사시도이며, 도 7b는 도 7a에 도시된 기상 증착 반응기의 단면도이다. 7A is a perspective view of a vapor deposition reactor according to another embodiment, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the vapor deposition reactor shown in FIG. 7A.

도 7a 및 7b를 참조하면, 제1 전극(701)의 하부를 절삭할 수도 있다. 즉, 제1 전극(701)을 구성하는 플랫폼(711)에서 제2 전극(702)의 주입구(722)에 인접한 상부에는 하나 이상의 돌출부(712)를 형성하되, 플랫폼(711)의 하부는 절삭하여 반응 공간의 크기를 증가시킬 수 있다. 그 결과 이와 같이 구성된 제1 전극(701)을 이용하면 전체 기상 증착 반응기의 부피를 최소화할 수 있다. 상기 기상 증착 반응기의 다른 구성 및 기능은 도 6a 및 6b를 참조하여 전술한 실시예로부터 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.7A and 7B, a lower portion of the first electrode 701 may be cut. That is, at the platform 711 constituting the first electrode 701, at least one protrusion 712 is formed at an upper portion adjacent to the injection hole 722 of the second electrode 702, and the lower portion of the platform 711 is cut off. It is possible to increase the size of the reaction space. As a result, the volume of the entire vapor deposition reactor can be minimized by using the first electrode 701 configured as described above. Other configurations and functions of the vapor deposition reactor may be easily understood by those skilled in the art from the embodiments described above with reference to FIGS. 6A and 6B, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

도 8은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다. 8 is a sectional view showing a vapor deposition reactor according to another embodiment.

도 8을 참조하면, 제1 전극(801)을 구성하는 플랫폼(811)의 하부에 샤워헤드(showerhead) 형태의 주입기를 형성할 수도 있다. 즉, 플랫폼(811) 하부의 절삭된 부분에 채널(813) 및 채널(813)에 연결된 하나 이상의 주입구(814)를 형성할 수 있다. 채널(813) 및 주입구(814)는 플랫폼(811)을 가공하여 형성될 수 있으며, 또는 별도로 가공하여 플랫폼(811)에 부착될 수도 있다. 상기 기상 증착 반응기를 이용하면 주입구(814)를 통하여 하부의 기판(800)에 물질을 주입할 수 있다. Referring to FIG. 8, a showerhead type injector may be formed under the platform 811 constituting the first electrode 801. That is, the channel 813 and one or more injection holes 814 connected to the channel 813 may be formed in the cut portion below the platform 811. The channel 813 and the inlet 814 may be formed by processing the platform 811, or may be separately processed and attached to the platform 811. Using the vapor deposition reactor, a material may be injected into the lower substrate 800 through the injection hole 814.

즉, 제2 전극(802)뿐만 아니라 제1 전극(801)에도 채널(813) 및 주입구(814)가 형성되어 있어 하부의 기판에 물질을 주입할 수 있다. 예컨대, 기상 증착 반응기를 ALD에 이용하는 경우, 제2 전극(802)의 주입구(822)를 통하여 기판에 반응전구체를 주입할 수 있으며, 플라즈마를 발생시키면서 반응전구체를 동시에 주입한 후 시간 차이를 두고 퍼지용 가스만을 주입할 수도 있다. 플라즈마를 발생시 제1 전극(801)의 주입구(814)를 통하여 기판에 원료전구체를 주입할 수 있다. 따라서 플라즈마에 의하여 여기 및/또는 분해된 반응전구체를 원료전구체와 함께 기판에 주입하여, 품질이 향상된 박막을 얻을 수 있다. 또한 제1 전극(801)에 형성된 채널(813) 및 주입구(814)는 상대적으로 클리닝(cleaning) 공정을 수행하기에 용이한 장점이 있다. That is, the channel 813 and the injection hole 814 are formed not only in the second electrode 802 but also in the first electrode 801 to inject a material into the lower substrate. For example, when the vapor deposition reactor is used for ALD, the reaction precursor can be injected into the substrate through the injection hole 822 of the second electrode 802, and the reaction precursor is injected simultaneously while generating plasma, and then purged with a time difference. Only gas for injection may be injected. When the plasma is generated, the raw material precursor may be injected into the substrate through the injection hole 814 of the first electrode 801. Therefore, by injecting the reaction precursor excited and / or decomposed by the plasma with the raw material precursor to the substrate, it is possible to obtain a thin film of improved quality. In addition, the channel 813 and the injection hole 814 formed in the first electrode 801 have an advantage of relatively easy to perform a cleaning (cleaning) process.

도 8 에 도시된 기상 증착 반응기의 다른 구성 및 기능에 대해서는 도 6a 및 6b를 참조하여 전술한 실시예로부터 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.Other configurations and functions of the vapor deposition reactor shown in FIG. 8 may be easily understood by those skilled in the art from the above-described embodiment with reference to FIGS. 6A and 6B, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

도 9a는 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 사시도이며, 도 9b는 도 9a의 기상 증착 반응기의 단면도이다. 9A is a perspective view of a vapor deposition reactor according to another embodiment, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the vapor deposition reactor of FIG. 9A.

도 9a 및 9b를 참조하면, 제1 전극(901)은 플랫폼(911) 내에 형성된 채널(913) 및 상기 채널(913)에 연결된 하나 이상의 주입구(914)를 포함할 수 있다. 채널(913)은 플랫폼(911)의 길이 방향으로 연장될 수 있다. 또한 하나 이상의 주입구(914)는 플랫폼(911)의 길이 방향을 따라 소정의 간격으로 위치할 수 있다. 도 9b에 도시된 플랫폼(911)의 단면에서 주입구(914)의 개수는 2개이나, 이는 예시적인 것으로서 주입구(914)의 개수는 1개이거나 또는 3개 이상일 수도 있다. 9A and 9B, the first electrode 901 may include a channel 913 formed in the platform 911 and one or more injection holes 914 connected to the channel 913. Channel 913 may extend in the longitudinal direction of platform 911. In addition, one or more injection holes 914 may be located at predetermined intervals along the longitudinal direction of the platform 911. The number of inlets 914 in the cross section of the platform 911 shown in FIG. 9B is two, but this is exemplary and the number of inlets 914 may be one or three or more.

상기 기상 증착 반응기는 제2 전극(902)뿐만 아니라 제1 전극(901)도 채널(913) 및 주입구(914)를 가져 물질을 주입할 수 있도록 한 것이다. 예컨대 제2 전극(902)의 주입구(922)를 통해서는 반응전구체를 주입하고 제1 전극(901)의 주입구(914)를 통해서는 원료전구체를 주입할 수 있다. 이때, 제1 전극(901)의 주입구(914)는 플랫폼(911)의 하부에 형성되어 주입구(914)를 통해 주입되는 원료전구체가 플라즈마의 영향을 받지 않도록 할 수 있다. 그러나 다른 실시예에서는, 주입구(914)를 플랫폼(911)의 상부에 형성하고 주입구(914)를 통하여 반응전구체를 주입할 수도 있다. In the vapor deposition reactor, not only the second electrode 902 but also the first electrode 901 may have a channel 913 and an injection hole 914 to inject a material. For example, the reaction precursor may be injected through the injection hole 922 of the second electrode 902, and the raw material precursor may be injected through the injection hole 914 of the first electrode 901. In this case, the injection hole 914 of the first electrode 901 may be formed under the platform 911 to prevent the raw material precursor injected through the injection hole 914 from being affected by the plasma. However, in another embodiment, the injection hole 914 may be formed on the platform 911 and the reaction precursor may be injected through the injection hole 914.

도 9 에 도시된 기상 증착 반응기의 다른 구성 및 기능에 대해서는 도 6a 및 6b를 참조하여 전술한 실시예로부터 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다.Other configurations and functions of the vapor deposition reactor illustrated in FIG. 9 may be easily understood by those skilled in the art from the above-described embodiment with reference to FIGS. 6A and 6B, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

도 10은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다. 10 is a sectional view showing a vapor deposition reactor according to another embodiment.

도 10을 참조하면, 상기 기상 증착 반응기에서 제2 전극(1002)은 내측면으로부터 제1 전극(1001) 방향으로 돌출된 돌출부(1025, 1026)를 포함할 수 있다. 또한 제2 전극(1002)은 제1 채널(1021), 제1 채널(1021)에 연결된 하나 이상의 제1 주입구(1022), 제2 채널(1023), 및 제2 채널(1022)에 연결된 하나 이상의 제2 주입구(1024)를 포함할 수 있다. 이때 제1 주입구(1021)는 돌출부(1025)에 위치할 수 있으며, 제2 주입구(1024)는 다른 돌출부(1026)에 위치할 수 있다. Referring to FIG. 10, in the vapor deposition reactor, the second electrode 1002 may include protrusions 1025 and 1026 protruding from the inner side toward the first electrode 1001. In addition, the second electrode 1002 may include one or more first injection holes 1022 connected to the first channel 1021, first channels 1021, second channels 1023, and one or more second channels 1022. It may include a second injection hole (1024). In this case, the first injection hole 1021 may be located in the protrusion 1025, and the second injection hole 1024 may be located in the other protrusion 1026.

상기 기상 증착 반응기는 대기압 또는 압력이 비교적 높은 상태에서 플라즈마를 발생시키기 위하여 돌출부(1025, 1026)를 갖는 제2 전극(1002)을 이용한 것이다. 즉, 제2 전극(1002)의 돌출부(1025, 1026)와 제1 전극(1001)의 돌출부(1012)가 서로 인접하는 영역에 플라즈마가 발생될 수 있다. 이때 돌출부(1025)에 위치하는 제1 주입구(1022) 및 돌출부(1026)에 위치하는 제2 주입구(1024)는 반응전구체를 주입하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 반면, 제1 전극(1001)의 주입구(1014)는 원료전구체를 주입하기 위한 용도로 사용될 수 있다. The vapor deposition reactor uses a second electrode 1002 having protrusions 1025 and 1026 to generate plasma in a state where atmospheric pressure or pressure is relatively high. That is, plasma may be generated in an area where the protrusions 1025 and 1026 of the second electrode 1002 and the protrusion 1012 of the first electrode 1001 are adjacent to each other. In this case, the first injection hole 1022 located in the protrusion 1025 and the second injection hole 1024 located in the protrusion 1026 may be used for injecting the reaction precursor. On the other hand, the injection hole 1014 of the first electrode 1001 can be used for the purpose of injecting the raw material precursor.

한편 다른 실시예에서는, 주입구를 포함하지 않는 제1 전극(1001)을 이용하는 경우, 제2 전극(1002)의 제1 주입구(1022)를 통해서는 원료전구체를 주입하며 제2 주입구(1024)를 통해서는 반응전구체를 주입할 수도 있다. Meanwhile, in another embodiment, when using the first electrode 1001 that does not include the injection hole, the raw material precursor is injected through the first injection hole 1022 of the second electrode 1002 and the second injection hole 1024. Can also inject the reaction precursor.

제1 전극(1001)의 주입구(1014) 및 제2 전극(1002)의 제1 주입구(1022) 및 제2 주입구(1024)를 통하여 주입되는 물질의 양은 반응 공간의 각 영역의 압력을 고려하여 적절히 결정될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(1001)의 상부와 제2 전극(1002) 사이의 영역의 압력이 제1 전극(1001)의 하부의 영역의 압력보다 크도록 함으로써 주입구(1014)를 통해 주입된 원료전구체가 플라즈마 발생 영역으로 혼입되는 것을 방지할 수 있다. The amount of material injected through the injection hole 1014 of the first electrode 1001 and the first injection hole 1022 and the second injection hole 1024 of the second electrode 1002 may be appropriately considered in consideration of the pressure of each region of the reaction space. Can be determined. For example, the raw material injected through the injection hole 1014 by making the pressure in the region between the upper portion of the first electrode 1001 and the second electrode 1002 greater than the pressure in the region under the first electrode 1001. It is possible to prevent the precursor from being incorporated into the plasma generating region.

다른 실시예에서, 제2 전극(1002)의 제1 및 제2 주입구(1022, 1024)는 돌출부(1025, 1026)상에 위치하는 대신, 돌출부(1025, 1026)를 제외한 제2 전극(1002)의 나머지 영역에 형성될 수도 있다. 나아가 또 다른 실시예에서, 제2 전극(1002)은 제1 주입구(1022) 및 제2 주입구(1024)와 더불어 돌출부(1025, 1026) 사이에 위치하는 추가적인 주입구(예컨대, 도 9 b의 주입구(922) 참조)를 더 포함할 수도 있다. In another embodiment, the first and second injection holes 1022, 1024 of the second electrode 1002 are located on the protrusions 1025, 1026, instead of the protrusions 1025, 1026, the second electrode 1002. It may be formed in the remaining area of the. Further, in another embodiment, the second electrode 1002 may include an additional injection hole (eg, the injection hole of FIG. 9B) positioned between the protrusions 1025 and 1026 together with the first injection hole 1022 and the second injection hole 1024. 922).

도 11은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다. 11 is a sectional view showing a vapor deposition reactor according to another embodiment.

도 11을 참조하면, 상기 기상 증착 반응기에서 제1 전극(1101)은 제1 채널(1113) 및 제2 채널(1115)을 포함할 수 있다. 또한 제1 전극(1101)은, 제1 채널(1113)에 연결된 하나 이상의 제1 주입구(1114) 및 제2 채널(1115)에 연결된 하나 이상의 제2 주입구(1116)를 포함할 수 있다. 제1 주입구(1114) 및 제2 주입구(1116)를 통하여 서로 동일하거나 또는 서로 상이한 물질이 주입될 수 있다. 또한 제2 전극(1102)은 채널(1121) 및 채널(1121)에 연결된 주입구(1122)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11, in the vapor deposition reactor, the first electrode 1101 may include a first channel 1113 and a second channel 1115. In addition, the first electrode 1101 may include one or more first injection holes 1114 connected to the first channel 1113 and one or more second injection holes 1116 connected to the second channel 1115. The same or different materials may be injected through the first injection hole 1114 and the second injection hole 1116. In addition, the second electrode 1102 may include a channel 1121 and an injection hole 1122 connected to the channel 1121.

이하에서는 상기 기상 증착 반응기를 이용하여 라디칼(radical) 처리된 박막을 형성하는 방법에 대하여 예시적으로 설명한다. Hereinafter, a method of forming a radical-treated thin film using the vapor deposition reactor will be described.

예를 들어, 제1 전극(1101)의 제1 주입구(1114)를 통해서 SiH4를 주입하고, 제2 전극(1102)의 주입구(1122)를 통해서는 Ar 또는 H2 기체를 주입할 수 있다. 한편, 제1 전극(1101)의 상부 및 제2 전극(1102)의 사이에는 플라즈마가 발생될 수 있다. 좌측으로부터 이동해온 기판이 제1 주입구(1114)의 하부에 위치하게 되면, Ar 플라즈마 또는 H2 플라즈마에 의하여 SiH4가 해리되면서 기판상에 Six 또는 SiHx 가 흡착될 수 있다. For example, SiH 4 may be injected through the first injection hole 1114 of the first electrode 1101, and Ar or H 2 gas may be injected through the injection hole 1122 of the second electrode 1102. Meanwhile, plasma may be generated between the upper portion of the first electrode 1101 and the second electrode 1102. When the substrate moved from the left side is positioned below the first injection hole 1114, Si x or SiH x may be adsorbed onto the substrate while SiH 4 is dissociated by the Ar plasma or the H 2 plasma.

한편 제1 전극(1101)의 제2 주입구(1116)를 통해서는 N2O, H2O 또는 O2 가 주입될 수 있다. 이때 Ar 플라즈마 또는 H2 플라즈마에 의해 여기된 라디칼이 N2O, H2O 또는 O2 를 여기시켜 O* 라디칼을 발생시킬 수 있다. 기판이 우측으로 이동하여 제2 주입구(1116)의 하부에 위치하게 되면, 기판상의 물질이 O* 라디칼에 의해 산화되거나 반응하여 기판상에 SiO2 박막이 형성될 수 있다. Meanwhile, N 2 O, H 2 O, or O 2 may be injected through the second injection hole 1116 of the first electrode 1101. In this case, radicals excited by the Ar plasma or the H 2 plasma may excite N 2 O, H 2 O or O 2 to generate O * radicals. When the substrate is moved to the right and positioned below the second injection hole 1116, the material on the substrate may be oxidized or reacted with O * radicals to form a SiO 2 thin film on the substrate.

이 경우 SiHx의 흡착 또는 분해 현상이 기판 표면에서 일어난 후 기판이 이동하면서 O* 라디칼에 의하여 산화되는 반응이므로, 목적하지 않은 파티클이 혼입되지 않으며, 원자 이동도가 SiO2에 비하여 빠른 SiHx의 흡착 현상을 이용하므로 균일도(conformity)가 우수한 박막을 얻을 수 있다. 따라서, SiO2에 의한 STI(Shallow Trench Isolation)용의 간극 메움(gap-fill) 등에 활용될 수 있다. Since in the case of SiH x adsorption or decomposition the substrate is moved while O * reaction is oxidized by radicals and then takes place at the substrate surface, it is not the undesired particles incorporated, the atomic mobility of the fast SiH x compared to SiO 2 By using the adsorption phenomenon, a thin film having excellent uniformity can be obtained. Thus, there can be used such as filling gaps (gap-fill) for STI (Shallow Trench Isolation) by SiO 2.

이상에서 설명한 박막 형성 방법은 도 11에 도시된 기상 증착 반응기를 참조하여 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 기상 증착 반응기를 이용하여 수행될 수도 있다. 예를 들어, 제1 전극(1101)의 제1 주입구(1114) 및 제2 주입구(1116) 대신 제2 전극(1102)에 형성된 주입구(예컨대, 도 10의 제1 주입구(1022) 및 제2 주입구(1024) 참조)를 이용함으로써 전술한 것과 유사한 박막 형성 방법을 수행할 수도 있다. Although the above-described thin film formation method has been exemplarily described with reference to the vapor deposition reactor illustrated in FIG. 11, it may be performed using a vapor deposition reactor according to other embodiments of the present invention. For example, an injection hole formed in the second electrode 1102 instead of the first injection hole 1114 and the second injection hole 1116 of the first electrode 1101 (eg, the first injection hole 1022 and the second injection hole of FIG. 10). (1024), a thin film forming method similar to that described above may be performed.

또한 실시예들에 따른 박막 형성 방법은 전술한 것에 한정되는 것은 아니며, 실시예들에 따른 기상 증착 반응기를 이용하여 다른 상이한 박막 형성 방법을 수행할 수도 있다. In addition, the thin film forming method according to the embodiments is not limited to the above-described one, other different thin film forming method may be performed using the vapor deposition reactor according to the embodiments.

도 12는 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다. 12 is a sectional view showing a vapor deposition reactor according to another embodiment.

도 12를 참조하면, 상기 기상 증착 반응기에서 제1 전극(1201)은 플랫폼(1211)의 중심부에 위치하는 채널(1213)을 포함할 수 있다. 채널(1213)을 통하여 냉각수를 흘려 보냄으로써 플라즈마에 의한 제1 전극(1201)의 온도 상승을 감소시키거나 방지할 수 있다. 또한, 제2 전극(1202)도 냉각수를 흘려 보내기 위한 하나 이상의 채널(1225)을 포함할 수도 있다. 즉, 제1 전극(1201) 및/또는 제2 전극(1202)에 냉각수를 흘려 보내기 위한 하나 이상의 채널을 구비함으로써 제1 전극(1201) 및/또는 제2 전극(1202)의 온도를 조절할 수 있다. Referring to FIG. 12, in the vapor deposition reactor, the first electrode 1201 may include a channel 1213 positioned at the center of the platform 1211. By flowing the coolant through the channel 1213, the temperature rise of the first electrode 1201 due to the plasma may be reduced or prevented. The second electrode 1202 may also include one or more channels 1225 for flowing coolant. That is, the temperature of the first electrode 1201 and / or the second electrode 1202 may be adjusted by providing one or more channels for flowing coolant to the first electrode 1201 and / or the second electrode 1202. .

상기 기상 증착 반응기의 다른 구성 및 기능은 전술한 실시예들로부터 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다. Other configurations and functions of the vapor deposition reactor may be easily understood by those skilled in the art from the foregoing embodiments, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

도 13은 또 다른 실시예에 따른 기상 증착 반응기를 도시한 단면도이다. 13 is a sectional view showing a vapor deposition reactor according to another embodiment.

도 13을 참조하면, 제2 전극(1302)은 하부의 기판에 근접하도록 연장되는 연장부(1325)를 갖는다. 연장부(1325)는 소정의 길이(H)를 가지며, 연장부(1325)의 길이가 제1 전극(1301)의 높이에 해당하는 것으로서 반응 공간의 크기를 결정하게 된다. 이때, 연장부(1325)는 연직 방향(즉, 하부의 기판 표면에 수직한 방향)에 대하여 소정의 각도(θ)만큼 벌어져 있어, 기판에 대해 플라즈마가 인가되는 영역의 너비가 증가될 수 있다. 예컨대, 상기 각도(θ)는 0보다 큰 임의의 각도일 수 있다.Referring to FIG. 13, the second electrode 1302 has an extension 1325 extending to approach the lower substrate. The extension 1325 has a predetermined length H, and the length of the extension 1325 corresponds to the height of the first electrode 1301 to determine the size of the reaction space. In this case, the extension 1325 is opened by a predetermined angle θ with respect to the vertical direction (ie, the direction perpendicular to the lower substrate surface), so that the width of the region where the plasma is applied to the substrate may be increased. For example, the angle θ may be any angle greater than zero.

상기 기상 증착 반응기의 다른 구성 및 기능은 전술한 실시예들로부터 당업자에게 용이하게 이해될 수 있으므로 자세한 설명을 생략한다. Other configurations and functions of the vapor deposition reactor may be easily understood by those skilled in the art from the foregoing embodiments, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

이상에서 살펴본 실시예들에 따른 기상 증착 반응기의 형태는 예시적인 것으로서, 전술한 실시예들에 따른 기상 증착 반응기의 다양한 조합 및/또는 치환에 의하여 구성되는 기상 증착 반응기 또한 본 발명의 범위에 포함된다. 나아가, 실시예들에 따른 박막 형성 방법은 특정 실시예에 따른 기상 증착 반응기에 의해 수행되는 박막 형성 방법에 한정되지 않으며, 기상 증착 반응기의 형태에 따라 다양한 박막 형성 방법이 수행될 수 있다. The shape of the vapor deposition reactor according to the embodiments described above is exemplary, and the vapor deposition reactor configured by various combinations and / or substitutions of the vapor deposition reactor according to the above-described embodiments is also included in the scope of the present invention. . Furthermore, the thin film forming method according to the embodiments is not limited to the thin film forming method performed by the vapor deposition reactor according to the specific embodiment, various thin film forming methods may be performed according to the shape of the vapor deposition reactor.

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.Although the present invention described above has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and variations may be made therefrom. However, such modifications should be considered to be within the technical protection scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (9)

기판과의 상대적인 이동에 의하여 상기 기판상에 물질을 증착하기 위한 기상 증착 반응기로서,
제1 채널 및 상기 제1 채널에 연결되며 상기 기판에 물질을 주입하기 위한 복수 개의 제1 주입구를 포함하는 제1 전극; 및
상기 제1 전극을 둘러싸도록 배치되며, 상기 제1 전극과 전기적으로 분리된 제2 전극을 포함하며,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 하나 이상은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이로 돌출된 돌출부를 가지고,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전력을 인가하여, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 일부 영역에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 반응 기체로부터 플라즈마를 발생시키기 위한 전원을 더 포함하되,
상기 복수 개의 제1 주입구는, 상기 제1 전극의 제1 면에 위치하고, 상기 기판을 향하여 상기 제1 채널의 연장 방향을 따라 배열되며,
상기 일부 영역은 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 상기 돌출부 사이의 영역으로서, 상기 일부 영역은 상기 제1 전극에서 상기 제1 면과 상이한 제2 면에 위치하고,
상기 복수 개의 제1 주입구는 상기 기판의 이동 방향과 수직한 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
A vapor deposition reactor for depositing material on a substrate by relative movement with the substrate,
A first electrode connected to a first channel and the first channel and including a plurality of first injection holes for injecting a substance into the substrate; And
A second electrode disposed to surround the first electrode, the second electrode being electrically separated from the first electrode,
At least one of the first electrode and the second electrode has a protrusion protruding between the first electrode and the second electrode,
A power source for applying a power between the first electrode and the second electrode to generate a plasma from a reaction gas between the first electrode and the second electrode in a partial region between the first electrode and the second electrode Include more,
The plurality of first injection holes are disposed on a first surface of the first electrode and are arranged along an extension direction of the first channel toward the substrate.
The partial region is a region between the first electrode or the second electrode and the protrusion, wherein the partial region is located on a second surface different from the first surface of the first electrode,
The plurality of first injection holes are vapor deposition reactor, characterized in that arranged in a direction perpendicular to the moving direction of the substrate.
제 1항에 있어서,
상기 제1 채널은 서로 분리된 복수 개의 제1 채널을 포함하며,
상기 복수 개의 제1 주입구는 상기 복수 개의 제1 채널 각각에 연결된 복수 개의 제1 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
The method of claim 1,
The first channel includes a plurality of first channels separated from each other,
The plurality of first injection holes comprises a plurality of first injection holes connected to each of the plurality of first channels.
제 1항에 있어서,
상기 제2 전극은,
제2 채널; 및
상기 제2 채널에 연결되는 하나 이상의 제2 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
The method of claim 1,
Wherein the second electrode comprises:
Second channel; And
And one or more second inlets connected to the second channel.
제 3항에 있어서,
상기 제2 채널은 서로 분리된 복수 개의 제2 채널을 포함하며,
상기 하나 이상의 제2 주입구는 상기 복수 개의 제2 채널 각각에 연결된 복수 개의 제2 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
The method of claim 3,
The second channel includes a plurality of second channels separated from each other,
And said at least one second inlet comprises a plurality of second inlets connected to each of said plurality of second channels.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 하나 이상은 냉각수를 운반하기 위한 하나 이상의 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
The method of claim 1,
At least one of the first electrode and the second electrode includes at least one channel for carrying cooling water.
제 1항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 인접하여 위치하는 배기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 반응기.
The method of claim 1,
And a gas exhaust portion positioned adjacent to the first electrode and the second electrode.
제1 채널 및 상기 제1 채널에 연결된 복수 개의 제1 주입구를 포함하는 제1 전극 및 상기 제1 전극을 둘러싸도록 배치되는 제2 전극을 서로 인접하여 배치하는 단계로서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 하나 이상은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이로 돌출된 돌출부를 가지는, 상기 배치하는 단계;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전력을 인가하여, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 일부 영역에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 반응 기체로부터 플라즈마를 발생시키는 단계;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 인접하여 기판을 이동시키는 단계; 및
상기 복수 개의 제1 주입구를 통하여 기판에 물질을 주입하는 단계를 포함하되,
상기 복수 개의 제1 주입구는, 상기 제1 전극의 제1 면에 위치하고, 상기 기판을 향하여 상기 제1 채널의 연장 방향을 따라 배열되며,
상기 일부 영역은 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 상기 돌출부 사이의 영역으로서, 상기 일부 영역은 상기 제1 전극에서 상기 제1 면과 상이한 제2 면에 위치하고,
상기 복수 개의 제1 주입구는 상기 기판의 이동 방향과 수직한 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
Disposing a first electrode including a first channel and a plurality of first injection holes connected to the first channel and a second electrode disposed to surround the first electrode, the first electrode and the first electrode; At least one of the two electrodes has a protrusion protruding between the first electrode and the second electrode;
Applying electric power between the first electrode and the second electrode to generate a plasma from a reaction gas between the first electrode and the second electrode in a partial region between the first electrode and the second electrode;
Moving the substrate adjacent to the first electrode and the second electrode; And
Injecting a material into the substrate through the plurality of first injection holes,
The plurality of first injection holes are disposed on a first surface of the first electrode and are arranged along an extension direction of the first channel toward the substrate.
The partial region is a region between the first electrode or the second electrode and the protrusion, wherein the partial region is located on a second surface different from the first surface of the first electrode,
And the plurality of first injection holes are arranged in a direction perpendicular to a moving direction of the substrate.
제 8항에 있어서,
상기 제2 전극은 제2 채널 및 상기 제2 채널에 연결된 하나 이상의 제2 주입구를 포함하며,
상기 하나 이상의 제2 주입구를 통하여 기판에 물질을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.The method of claim 8,
The second electrode includes a second channel and at least one second injection hole connected to the second channel.
And injecting material into the substrate through the one or more second injection holes.
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