CN116705584A - 批次型衬底处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过多个电极产生等离子体以对衬底执行处理工艺的批次型衬底处理装置。批次型衬底处理装置包括反应管、多个电极及电极保护部。所述多个电极包括：第一电力供应电极与第二电力供应电极，彼此间隔开；以及第一接地电极及第二接地电极，在第一电力供应电极与第二电力供应电极之间被设置成分别与第一电力供应电极及第二电力供应电极对应。电极保护部包括：多个第一电极保护管，分别具有其中插置有第一电力供应电极及第二电力供应电极的内空间；多个第二电极保护管，分别具有其中插置有第一接地电极及第二接地电极的内空间；以及多个桥接部，被配置成分别将彼此面对的第一电极保护管的上部端部与第二电极保护管的上部端部连接到彼此。

Description

批次型衬底处理装置
技术领域
本公开涉及一种批次型衬底处理装置，且更具体来说涉及一种通过多个电极产生等离子体以对衬底执行处理工艺的批次型衬底处理装置。
背景技术
一般来说，一种衬底处理装置将待处理衬底定位在处理空间内，以使用化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)或原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)来沉积被注入到处理空间中的工艺气体中所包含的反应粒子。衬底处理装置被分类为能够对一个衬底执行处理工艺的单晶片型衬底处理装置以及能够同时对多个衬底执行处理工艺的批次型衬底处理装置。
批次型衬底处理装置可向多个电极供应高频电力以产生等离子体，且因此向衬底供应通过激发在多个电极周围注入的工艺气体而获得的自由基，以执行处理工艺。此处，在由等离子体产生的离子朝向所述多个电极加速以与所述多个电极碰撞时，所述多个电极可能会被损坏。
另外，当高频电力可被供应到所述多个电极以产生等离子体，且因此在所述多个电极中产生热量。随着所述多个电极的温度由于热量产生而升高，所述多个电极的电阻增大，使得所述多个电极的电压增大，且因此由等离子体产生的离子的能量增加。另外，在具有高能量的离子与所述多个电极强烈碰撞时，所述多个电极可能会被进一步损坏。具体来说，当处理空间由环绕处理空间的热壁式加热单元(或加热器)进行加热时，所述多个电极的温度进一步升高，此成为更难处理的问题。
因此，需要一种能够在防止对多个电极造成损坏的同时降低所述多个电极的温度及所述电极的环境温度的配置。
[现有技术]
[专利文献]
韩国专利第10-1145538号
发明内容
本公开提供一种通过电极保护部对用于等离子体形成的多个电极进行保护的批次型衬底处理装置。
根据示例性实施例，一种批次型衬底处理装置包括：反应管，被配置成提供其中容置有多个衬底的处理空间；多个电极，在所述反应管的纵向方向上延伸且沿着所述反应管的圆周方向设置；以及电极保护部，被配置成保护所述多个电极，其中所述多个电极包括：第一电力供应电极与第二电力供应电极，彼此间隔开；以及第一接地电极及第二接地电极，在所述第一电力供应电极与所述第二电力供应电极之间被设置成分别与所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极对应，且所述电极保护部包括：多个第一电极保护管，所述多个第一电极保护管中的每一者具有封闭的上部端部及敞开的下部端部，且所述多个第一电极保护管分别具有其中插置有所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极的内空间；多个第二电极保护管，所述多个第二电极保护管中的每一者具有封闭的上部端部及敞开的下部端部，且所述多个第二电极保护管分别具有其中插置有所述第一接地电极及所述第二接地电极的内空间；以及多个桥接部，被配置成分别将彼此面对的第一电极保护管的上部端部与第二电极保护管的上部端部连接到彼此。
所述第一接地电极可与所述第一电力供应电极间隔开，所述第二接地电极可与所述第二电力供应电极间隔开，且所述多个电极可被配置成在所述第一电力供应电极与所述第一接地电极之间的间隔空间以及所述第二电力供应电极与所述第二接地电极之间的间隔空间中产生电容耦合等离子体(CCP)。
所述第一接地电极与所述第二接地电极可彼此间隔开。
所述第一接地电极与所述第二接地电极之间的间隔距离可小于或等于所述第一电力供应电极与所述第一接地电极之间的间隔距离以及所述第二电力供应电极与所述第二接地电极之间的间隔距离中的每一者。
彼此面对的所述第一电极保护管与所述第二电极保护管可通过所述桥接部连接到彼此以彼此连通，其中所述批次型衬底处理装置还可包括：冷却气体供应部，被配置成将冷却气体供应到彼此面对的所述第一电极保护管与所述第二电极保护管中；以及冷却气体排放部，被配置成从彼此面对的所述第一电极保护管与所述第二电极保护管排放所述冷却气体，以产生所述冷却气体的气流。
所述冷却气体供应部可连接到所述多个第二电极保护管中的每一者，且所述冷却气体排放部可连接到所述多个第一电极保护管中的每一者。
所述批次型衬底处理装置还可包括：气体供应密封盖，连接到彼此面对的所述第一电极保护管与所述第二电极保护管中的任何一个电极保护管，且在所述气体供应密封盖中在与所述任何一个电极保护管连通的内空间的侧壁中设置有流入端口，所述冷却气体通过所述流入端口而被供应；以及气体排放密封盖，连接到彼此面对的所述第一电极保护管与所述第二电极保护管中的另一个电极保护管，且在所述气体排放密封盖中在与所述另一个电极保护管连通的内空间的侧壁中设置有排气端口，所述冷却气体通过所述排气端口而被排放。
所述冷却气体可包括惰性气体。
所述批次型衬底处理装置还可包括：高频电源部，被配置成供应高频电力；以及电力分配部，设置在所述高频电源部与所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极之间且被配置成对从所述高频电源部供应的所述高频电力进行分配，以将所分配的所述高频电力提供到所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极中的每一者。
所述电力分配部可包括设置在分配点与所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极中的至少一者之间的可变电容器，所述高频电力在所述分配点处被分配给所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极中的每一者。
所述批次型衬底处理装置还可包括控制部，所述控制部被配置成选择性地对施加到所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极中的每一者的所述高频电力进行调整。
附图说明
结合附图阅读以下说明，可更详细地理解示例性实施例，在附图中：
图1是根据示例性实施例的批次型衬底处理装置的示意性剖视图。
图2A至图2B是用于阐释根据示例性实施例的取决于多个电极的数目而被感应到接地电极中的电压波形的概念图。
图3是用于阐释根据示例性实施例的电极保护部的冷却气体的气流的概念图。
具体实施方式
在下文中将参照附图更详细地阐述具体实施例。然而，本发明可被实施为不同的形式且不应被视为仅限于本文中所陈述的实施例。确切来说，提供这些实施例是为了使本公开内容透彻及完整，且将向所属领域中的技术人员充分传达本发明的范围。在本说明中，相同的元件由相同的参考编号加以标示。在图中，为使例示清晰起见而夸大各层及各区的尺寸。相同的参考编号始终指代相同的元件。
图1是根据示例性实施例的批次型衬底处理装置的示意性剖视图。
参照图1，根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100可包括：反应管110，提供其中容置有多个衬底10的处理空间111；多个电极121及122，在反应管110的纵向方向上延伸且沿着反应管110的圆周方向设置；以及电极保护部130，保护所述多个电极121及122。
反应管110可具有上部部分封闭且下部部分敞开的圆柱形形状并且由例如石英或陶瓷等耐热材料制成且可提供其中容置有待处理的所述多个衬底10的处理空间111。反应管110的处理空间可为其中容置有衬底舟(substrate boat)且还在其中执行实际处理工艺(例如，沉积工艺)的空间，在所述衬底舟上在反应管110的纵向方向上装载有所述多个衬底10。
此处，衬底舟可被配置成对衬底10进行支撑且被设置成使得所述多个衬底10装载在反应管110的纵向方向(即，垂直方向)上且还提供多个处理空间，在所述多个处理空间中对所述多个衬底10进行各别地处理。
所述多个电极121及122可沿着反应管110的纵向方向延伸且可沿着反应管110的圆周方向设置。举例来说，所述多个电极121及122中的每一者可具有沿着反应管110的纵向方向延伸的条形状，可并排布置(或彼此平行地布置)，且可沿着反应管110的圆周方向设置。
此处，所述多个电极121及122可包括彼此间隔开的第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b以及在第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b之间被设置成分别与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b对应的第一接地电极122a及第二接地电极122b。第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b可彼此间隔开，且可向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者供应(或施加)高频电力(或射频(radio frequency，RF)电力)。
第一接地电极122a及第二接地电极122b可分别对应于第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b且设置在第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b之间以进行接地。此处，第一接地电极122a及第二接地电极122b可分别进行接地或者可共同进行接地。举例来说，第一接地电极122a及第二接地电极122b可设置在其中第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b被设置成彼此间隔开的空间中。此处，与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b对应的接地电极122a及122b可被设置成分别面对第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b。因此，可在彼此对应以进行配对的电力供应电极121与接地电极122之间产生等离子体。
当向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应高频电源(或高频电力)时，在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间以及第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间可产生等离子体。也就是说，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b可具有四电极结构，且可对高频电力进行划分以供应到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者。因此，可减少产生等离子体所需的高频电力或获得期望量的自由基所需的高频电力，以防止出现由于高频电力而导致的第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b的损坏和/或粒子的产生。
详细来说，如在本公开中，当第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b具有四电极结构时，可产生用于对工艺气体进行分解的等离子体，但是产生或获得期望量的自由基所需的高频电力可显著降低或者可降低所需高频电力的一半。因此，可防止反应管110及类似组件(例如，反应管、分隔壁、电极保护部等)因高频电力而被损坏，且还可防止由于反应管110的损坏而产生粒子。举例来说，如果以足够的能量对工艺气体进行分解所需的电力为近似100W，则当提供其中所述多个第一接地电极122a及第二接地电极122b设置在所述多个第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b之间的四电极结构时，可向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者供应比近似100W的电力小近似50W的电力。因此，即使所供应的电力小于产生等离子体所需的电力，最终仍可获得与供应近似100W的电力时的自由基相同量的自由基。另外，由于向电力供应电极121中的每一者供应50W的低电力，因此可在不会由于高电压而产生粒子的情况下更有效地对工艺气体进行分解。
图2A至图2B是用于阐释根据示例性实施例的取决于多个电极的数目而被感应到接地电极中的电压波形的概念图。此处，图2A示出四电极结构，且图2B示出三电极结构。
参照图2A至图2B会看出，在图2A所示的四电极结构与图2B所示的三电极结构中，被感应到接地电极的电压波形是不同的。
详细来说，在如图2B中所示的三电极结构中，当同时向所述两个电力供应电极121a与电力供应电极121b施加相同的高频电力时，施加到第一电力供应电极121a的电力与施加到第二电力供应电极121b的电力可被组合(或合并)，且因此双电压可被感应到共用接地电极122。也就是说，在使用共用接地电极122的三电极结构中，施加到第一电力供应电极121a的电压与施加到第二电力供应电极121b的电压具有相同的相位差，且因此，比所述两个电力供应电极121a及121b的电场大的电场可被感应到接地电极122。另外，由于不期望的高电场，等离子体电势与电场成比例地增大，且因此出现等离子体损坏。具体来说，可能会出现等离子体损坏，从而对设置在其中被感应双电压的接地电极122周围的第二电极保护管132、分隔壁125、反应管110造成损坏。
另一方面，如图2A中所示，在根据示例性实施例的四电极结构中，与被感应到接地电极122的电压的一半电平对应的电压(即，与施加到第一电力供应电极及第二电力供应电极中的每一者的电压相同的电压)可被感应到第一接地电极122a及第二接地电极122b。因此，可抑制或防止在等离子体产生(接通)及等离子体维持期间由于高电压产生的高电场而出现等离子体损坏。也就是说，与施加到第一电力供应电极121a的电压相同的电压可通过施加到第一电力供应电极121a的电压而被感应到第一接地电极122a。另外，与施加到第二电力供应电极121b的电压相同的电压可通过施加到第二电力供应电极121b的电压而被感应到第二接地电极122b。
另外，在三电极结构的情形中，所述三个电极可能会彼此干扰，但是在四电极结构的情形中，第一电力供应电极121a与第一接地电极122a可进行配对，且第二电力供应电极121b与第二接地电极122b可进行配对，且因此，只有在近距离处彼此对应的电极可彼此作用，但是在远距离处彼此不对应的电极对彼此的影响可为小的。另外，彼此不对应的电力供应电极121a及121b与接地电极122b及122a之间的干扰影响可为小的。作为参考，在电磁场及电路的原理中，电力供应电极121与最近的接地电极122一起发挥作用。
举例来说，所述多个电极121及122可设置在通过分隔壁125而与处理空间111隔开的放电空间中，且等离子体形成部120可由所述多个电极121及122以及分隔壁125提供。等离子体形成部120可使用所述多个电极121及122产生等离子体且可通过等离子体对从气体供应管170供应的工艺气体进行分解，以将经分解的工艺气体提供到反应管110中的处理空间111。此处，等离子体形成部120可具有通过在反应管110的纵向方向上延伸的分隔壁125而与处理空间111隔开的放电空间。此处，可通过沿着反应管110的纵向方向延伸且设置在反应管110的圆周方向上的所述多个电极121及122而在放电空间中产生等离子体。
等离子体形成部120的放电空间可为其中产生等离子体的空间且可通过分隔壁125而与处理空间111隔开。因此，等离子体形成部120可使用放电空间中的等离子体对从气体供应管170供应的工艺气体进行分解且可仅将经分解的工艺气体的自由基提供到处理空间111中。
此处，分隔壁125可在反应管110的纵向方向上延伸，可设置在反应管110内部或者设置在反应管110外部。举例来说，如图1中所示，分隔壁125可设置在反应管110内部以与反应管110的内壁一同界定放电空间，且可包括连接到反应管110的内壁(或内表面)的多个子侧壁及位于所述多个子侧壁之间的主侧壁。所述多个子侧壁可从反应管110的内壁突出(或延伸)到反应管110的内部且可彼此间隔开以平行地设置。另外，主侧壁可与反应管110的内壁间隔开且设置在所述多个子侧壁之间。此处，所有所述多个子侧壁及主侧壁均可在反应管110的纵向方向上沿着反应管110的内壁延伸。然而，分隔壁125可被设置成各种形状，而不仅限于图1中所示的形状，只要分隔壁提供与处理工艺分离的放电空间即可。
作为另一实施例，分隔壁125可设置在反应管110外部以与反应管110的外壁一同界定，且可包括连接到反应管110的外表面(或外壁)的多个子侧壁及位于所述多个子侧壁之间的主侧壁。所述多个侧向侧壁115a及115b可从反应管110的外壁突出到反应管110的外部且可被设置成彼此间隔开且彼此平行。另外，主侧壁可与反应管110的外壁间隔开且设置在所述多个子侧壁之间。
主侧壁可被设置成直径小于或大于反应管110的直径的管的形式，以在反应管110的侧壁与主侧壁之间(即，在反应管的内壁与主侧壁之间或者在反应管的外壁与主侧壁之间)界定放电空间。
等离子体形成部120可在通过分隔壁125而与处理空间111隔开的放电空间中产生等离子体，使得从气体供应管170供应的工艺气体不被直接供应到反应管110中以在处理空间111中被分解，而是在作为与处理空间111隔开的空间的放电空间中被分解且然后被供应到处理空间111中。处理空间111的内壁(或内部壁)以及衬底10的温度可由于环绕处理空间111的热壁式加热单元(或加热器)而升高，且因此工艺气体可能会沉积以在处理空间111的内壁上形成不期望的薄膜。在处理空间111的内壁上形成(或沉积)的薄膜可能会在被等离子体引起的电场或磁场分隔为粒子的同时在衬底10的处理工艺期间充当污染物。因此，当等离子体形成部120在通过分隔壁125而与处理空间111隔开的放电空间中产生等离子体以将工艺气体直接供应到处理空间111中从而在处理空间111中产生等离子体时，可防止出现在处理空间111的内壁上形成的薄膜被电场及磁场分隔为粒子的限制。
电极保护部130可对所述多个电极121及122进行保护且可环绕所述多个电极121及122中的每一者的至少一部分，以对所述多个电极121及122中的每一者进行保护。举例来说，电极保护部130可环绕第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者的至少一部分，以对第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b进行保护。
图3是用于阐释根据示例性实施例的电极保护部的冷却气体的气流的概念图。
参照图3，电极保护部130可包括：多个第一电极保护管131，具有封闭的上部端部及敞开的下部端部且分别具有其中插置有第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的内空间；多个第二电极保护管132，具有封闭的上部端部及敞开的下部端部且分别具有其中插置有第一接地电极122a及第二接地电极122b的内空间；以及多个桥接部133，分别将彼此面对的第一电极保护管131的上部端部与第二电极保护管132的上部端部连接到彼此。所述多个第一电极保护管131可分别设置在第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中且环绕第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的外周表面，以对第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b进行保护。此处，所述多个第一电极保护管131可具有封闭的上部端部及敞开的下部端部且分别具有其中插置有第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的内部空间，使得第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者通过下部开口而向上插置。因此，所述多个第一电极保护管131可分别对第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b进行保护。
所述多个第二电极保护管132可分别设置在第一接地电极122a及第二接地电极122b中且环绕第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者的外周表面，以对第一接地电极122a及第二接地电极122b进行保护。此处，所述多个第二电极保护管132可具有封闭的上部端部及敞开的下部端部且分别具有其中插置有第一接地电极122a及第二接地电极122b的内部空间，使得第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者通过下部开口而向上插置。因此，所述多个第二电极保护管132可分别对第一接地电极122a及第二接地电极122b进行保护。
举例来说，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者可被保护以从顶部到底部被第一电极保护管131和/或第二电极保护管132环绕，且所述多个电力供应电极121a及121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者可由柔性编织配线制成。
一般来说，由于使用高频电力而导致的电传导可能会导致趋肤效应(skineffect)，在所述趋肤效应下电流沿着表面流动(或者可能会受到金属的趋肤深度的影响，所述趋肤深度是电流流经的深度)。在针对第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b使用网状类型电极的情形中，由于空的空间所占据的面积为大的，且因此会由于大的表面积而在通过大的电阻供应高频电力方面存在效率低下的限制。此外，可在高温及低温下重复执行用于衬底10的处理工艺，且当第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b以网状类型提供时，网状电极的形状可根据温度而发生不规则改变，此在维持形状方面是不利的。另外，由于电阻根据改变的形状而变化，因此存在当供应高频电力时产生不均匀等离子体的限制。
为防止这些限制，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b不仅可插置到第一电极保护管131和/或第二电极保护管132中，而且还可使空的空间最小化，且因此以具有柔性的编织型(编织配线)提供。举例来说，为进一步减少空的空间，可另外执行对电极中的每一者的表面施加金属的方法。另外，可进一步设置对第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122中的每一者的两个端部进行固定及支撑以使其不移动的弹簧部(未示出)，使得柔性编织型的第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b在放电空间内部在反应管110的纵向方向上延伸且然后维持处于固定状态。因此，柔性的第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者可通过弹簧部而固定在反应管110的纵向方向上且然后维持处于薄且细长的杆形状。
第一电极保护管131及第二电极保护管132可分别环绕第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的外部以及第一接地电极122a及第二接地电极122b的外部，以使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者电绝缘且还保护暴露于等离子体气氛的第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b免受等离子体影响。因此，可安全地保护第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b免受可能会由等离子体产生的污染物或粒子的影响。此处，第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者可由例如石英或陶瓷等耐热材料制成且可被制造成与反应管110整合在一起。
所述多个桥接部133可将彼此面对(或彼此相对)的第一电极保护管131与第二电极保护管132连接到彼此且可维持第一电极保护管131与第二电极保护管132之间的间隙。因此，可恒定地维持彼此相互作用以产生等离子体的电力供应电极121与接地电极122之间的距离，且彼此对应的一对电力供应电极121与接地电极122可具有相同的距离。此处，彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132可指其中分别插置有彼此相互作用以在其之间的空间中产生等离子体的电力供应电极121与接地电极122的电极保护管131及132。此处，电力供应电极121可与最近的接地电极122一起发挥作用，以在电力供应电极121与最近的接地电极122之间的空间中产生等离子体。另外，上部端部是指包括上部(或顶部)部分的上部端部在内的上部(或顶部)部分且也不仅仅意指上部端部。也就是说，第一电极保护管131及第二电极保护管132可被划分成上部端部、中间端部及下部端部。此处，下部端部是指包括下部(或底部)部分的下部端部在内的下部(或底部)部分，且中间端部是指处于上部端部与下部端部之间的中间部分。
为在放电空间中获得均匀的等离子体密度，电力供应电极121与接地电极122之间的间隔空间必须具有相同的体积(或面积)。另外，可能需要在电力供应电极121与接地电极122之间的空间中产生具有相同强度的等离子体(或等离子体电势)，以在电力供应电极121与接地电极122之间的间隔空间(或等离子体产生空间)中产生具有均匀密度的等离子体。为此，彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132可通过桥接部133而连接到彼此，以维持第一电极保护管131与第二电极保护管132之间的距离。因此，可恒定地维持彼此相互作用以在其之间的空间中产生等离子体的电力供应电极121与接地电极122之间的距离，且电力供应电极121与接地电极122之间的间隔空间可具有相同的体积，以在所述多个等离子体产生空间中产生具有均匀密度的等离子体。
举例来说，第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者可伸长以仅对下部端部(部分)进行支撑。在此种情形中，第一电极保护管131和/或第二电极保护管132可能会摇动或倾斜。然而，桥接部133可将第一电极保护管131的上部端部与第二电极保护管132的上部端部连接到彼此，以有效地防止第一电极保护管131和/或第二电极保护管132摇动或倾斜。也就是说，当桥接部133仅将中间端部和/或下部端部连接到彼此时，第一电极保护管131与第二电极保护管132的未连接到彼此的上部端部可能会摇动、弯曲或倾斜。然而，第一电极保护管131及第二电极保护管132的下部端部(部分)可被支撑，且第一电极保护管131的上部端部与第二电极保护管132的上部端部可通过桥接部133连接并固定到彼此，以防止上部端部摇动、弯曲和/或倾斜，从而防止第一电极保护管131与第二电极保护管132作为整体而摇动或倾斜。
第一接地电极122a可与第一电力供应电极121a间隔开，且第二接地电极122b可与第二电力供应电极121b间隔开。第一接地电极122a可被设置成与第一电力供应电极121a间隔开，且第一电力供应电极121a与第一接地电极122a可彼此间隔开以提供等离子体产生空间。另外，第二接地电极122b可被设置成与第一电力供应电极121a间隔开，且第一电力供应电极121a与第一接地电极122a可彼此间隔开以提供等离子体产生空间。因此，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b可对所述多个等离子体产生空间进行界定。
另外，所述多个电极121及122可在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中产生电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma，CCP)。也就是说，当向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者施加高频电力时，可由在彼此面对(对应)的电力供应电极121与接地电极122之间的间隔空间中产生的电场来产生电容耦合等离子体(CCP)。
此处，与电容耦合等离子体(CCP)方法(在电容耦合等离子体(CCP)方法中，通过从在彼此间隔开(或隔开)的电力供应电极121与接地电极122之间的空间中产生的电场所产生的电子加速获得能量来产生等离子体)不同，在电感耦合等离子体(inductivelycoupled plasma，ICP)方法中，当流经连接到彼此的天线的电流所产生的磁场随时间发生改变时，可从在磁场周围产生的电场产生等离子体。一般来说，在电感耦合等离子体(ICP)方法中，通过E模式产生等离子体且将等离子体转换成H模式以产生高密度等离子体。根据等离子体密度或所施加的电力将电感耦合等离子体(ICP)方法划分成E模式及H模式。为执行从具有低等离子体密度的E模式到具有高等离子体密度的H模式的模式转换，必须感应到高电力。另外，当输入电力增大时，根据粒子及高电子温度产生不参与反应的数个自由基，从而导致限制，其中难以获得良好质量的膜且难以根据由天线产生的电场来产生均匀的等离子体。
然而，在本公开中，由于在电力供应电极121与接地电极122之间的间隔空间(即，等离子体产生空间)中的每一者中产生电容耦合等离子体(CCP)，因此可难以如同在电感耦合等离子体(ICP)中般感应用于执行模式转换的高电力。因此，通过根据低电子温度产生参与反应的大量自由基会更有效地防止粒子的产生并获得良好质量的膜。
另外，第一接地电极122a与第二接地电极122b可彼此间隔开且可彼此在实体上隔开。此处，“间隔”或“分隔”的含义并不意指一个主体，而是意指彼此之间的距离非常窄且大于0。
当第一接地电极122a与第二接地电极122b贴合到彼此而并未彼此间隔开时，第一接地电极122a与第二接地电极122b可能会彼此干扰，且第一接地电极122a及第二接地电极122b可能会干扰不与所述第一接地电极122a及第二接地电极122b对应的电力供应电极121b及121a。举例来说，施加到第一电力供应电极121a的电压与施加到第二电力供应电极121b的电压可在第一接地电极122a及第二接地电极122b(即，第一接地电极及第二接地电极)中被组合，且因此几乎两倍的电压可被感应到第一接地电极122a及第二接地电极122b。在此种情形中，与电场成比例的等离子体电势可由于高电场而增大，且因此可能会出现等离子体损坏，从而对设置在其中被感应双电压的第一接地电极122a及第二接地电极122b周围的第二电极保护管132、分隔壁125及反应管110造成损坏。此处，在四电极结构的情形中，由于与三电极结构的情形相比，接地电极122a与接地电极122b的总体积增大，因此比三电极结构中的电压低的较低电压可被感应到第一接地电极122a及第二接地电极122b。
然而，当第一接地电极122a与第二接地电极122b彼此间隔开时，可抑制或防止第一接地电极122a与第二接地电极122b之间的干扰，且可抑制或防止对不与第一接地电极122a及第二接地电极122b对应的电力供应电极121b及121a的干扰。也就是说，在第一接地电极122a与第二接地电极122b之间不存在干扰，且在不与第一接地电极122a及第二接地电极122b对应的电力供应电极121b与电力供应电极121a之间不存在干扰，且因此与施加到第一电力供应电极121a的电压相同的电压可通过施加到第一电力供应电极121a的电压而被感应到仅第一接地电极122a。另外，与施加到第二电力供应电极121b的电压相同的电压可通过施加到第二电力供应电极121b的电压而被感应到仅第二接地电极122b。因此，可抑制或防止在等离子体产生及等离子体维持期间由于高电压产生的高电场而出现的等离子体损坏。
此处，第一接地电极122a与第二接地电极122b之间的间隔距离可小于或等于第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔距离以及第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔距离。当第一接地电极122a与第二接地电极122b之间的间隔距离大于第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔距离或者第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔距离时，在第一接地电极122a与第二接地电极122b之间的空间中形成相对低的等离子体密度，且放电空间中的等离子体密度和/或自由基密度不均匀。为此，被供应到等离子体形成部120的注入孔洞中的每一者的自由基的量可能会发生变化，且在所述多个衬底10之间可能会出现不均匀的处理(或沉积)。另外，由于批次型衬底处理装置100的结构，放电空间的宽度(或等离子体形成部的宽度)不可避免地受到限制。因此，当第一接地电极122a与第二接地电极122b之间的间隔距离增大时，电力供应电极121与接地电极122之间的间隔空间(其为等离子体产生空间)相对减小，且因此可能无法有效地对工艺气体进行分解且可能无法有效地获得自由基。
因此，第一接地电极122a与第二接地电极122b之间的间隔距离可小于或等于电力供应电极121与接地电极122之间的间隔距离，且因此可在防止出现第一接地电极122a与第二接地电极122b之间的干扰以及彼此不对应的电力供应电极121a及121b与第一接地电极122a及第二接地电极122b之间的干扰的同时有效地对工艺气体进行分解以有效地获得自由基。另外，可均匀地产生放电空间内的等离子体密度和/或自由基密度。因此，可防止所述多个衬底10之间的不均匀处理，以改善所述多个衬底10之间的处理(或沉积)均匀性。
因此，在根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100中，第一接地电极及第二接地电极122可设置在彼此间隔开的第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b之间，以提供与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b对应的接地电极122a及122b，且因此接地电极122可共同用于防止双电场被感应到接地电极122中。因此，可抑制或防止由于与电场成比例增大的等离子体电势而产生的等离子体损坏，且因此可延长等离子体形成部的寿命。另外，可通过使用第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b来降低所施加的电压而减少溅射效应(sputtering effect)，且可使用高等离子体密度及自由基来缩短工艺时间。
彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132可通过桥接部133连接到彼此以彼此连通。也就是说，桥接部133可将彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132连接到彼此且使得第一电极保护管131与第二电极保护管132能够彼此连通，以使得气体在第一电极保护管131与第二电极保护管132之间流动。举例来说，可在第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者中设置气体通路，在所述气体通路中，第一电极保护管131的内壁(或内表面)及第二电极保护管132的内壁(或内表面)分别与电力供应电极121及接地电极122(或电力供应电极的表面及接地电极的表面)间隔开，以使得气体流动。此处，可在桥接部133中设置具有管形状的气体通路，以使得通过桥接部133连接到彼此的第一电极保护管131的气体通路与第二电极保护管132的气体通路能够彼此连通。
另外，根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100还可包括将冷却气体供应到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中的冷却气体供应部41以及从彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132排放冷却气体以产生冷却气体的气流的冷却气体排放部42。
冷却气体供应部41可将冷却气体供应到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132，以使分别设置在彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中的电力供应电极121及接地电极122冷却。通过向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应高频电力，可在产生等离子体的同时产生热量。由于热量产生而引起的第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b的温度升高会导致第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b之间的(金属)电阻增大。因此，当(感应)电压通过以下方程式增大时，由等离子体产生的离子的能量可增加：电压(V)＝电流(I)×电阻(R)。此处，具有高能量的离子可能会与所述多个第一电极保护管131和/或第二电极保护管132的表面强烈碰撞，从而对所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132造成损坏和/或产生粒子(例如形成第一电极保护管131及第二电极保护管132的材料(例如石英)中所包含的金属成分)。如上所述般产生的粒子可能会充当反应管110中的污染物，从而导致薄膜的(金属)污染。举例来说，在制造半导体器件的工艺期间产生的污染物粒子(或粒子)与器件的良率密切相关，且具体来说，在薄膜工艺期间产生的(金属)污染粒子会使电流传导，从而导致电流泄漏。由于电流泄漏，可能会导致器件的故障且可能会对产品的良率产生严重的不利影响。
因此，在本公开中，可通过冷却气体供应部41将冷却气体供应到所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132中，以使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b冷却，从而防止或抑制第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者的温度升高。因此，可防止由等离子体产生的离子的能量增加，且可防止所述多个第一电极保护管131和/或第二电极保护管132由于离子的高阶能量而在所述多个电极保护管131和/或第二电极保护管132的表面上彼此碰撞，以排除(金属)污染的影响。
另外，可在近似600℃或大于600℃的高温下执行对衬底10进行处理的工艺，且可使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b(其中每一者均由例如镍(Ni)等金属制成)在近似600℃或大于600℃的高温下氧化。因此，可通过冷却气体供应部41而将冷却气体作为保护性气体供应到所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132中，以防止第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b被氧化，从而改善第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b的寿命。
举例来说，冷却气体可被供应到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中的任一电极保护管131或132，且然后可经由桥接部133(或通过桥接部)流动到另一个电极保护管132或131。此处，冷却气体可被供应到所有两对第一电极保护管131及两对第二电极保护管132中彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132的(任一)相同电极。作为另外一种选择，冷却气体可被供应到所有的第一电极保护管131或者被供应到所有的第二电极保护管132。此处，冷却气体供应部41可包括对冷却气体的流动速率(或供应量)进行测量的流量计(未示出)。因此，可通过流量计(未示出)对冷却气体的流动速率进行测量，以对冷却气体的供应量(或流动速率)进行调整。此处，冷却气体供应部41可供应近似1.5L或大于1.5L的冷却气体且可以近似1.5标准升/分钟(standard liter per minute，slm)或大于1.5slm的流动速率来供应冷却气体。
冷却气体排放部42可从彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132排放冷却气体，以产生冷却气体的气流。举例来说，冷却气体供应部41可连接到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中的任何一个电极保护管131及132，且冷却气体排放部42可连接到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中不与冷却气体供应部41连接的其余(或另一个)电极保护管132或131。也就是说，冷却气体排放部42可连接到所述其余的电极保护管132或131，以排放被供应到任何一个电极保护管131及132的冷却气体且排放被供应到任何一个电极保护管131及132的冷却气体以使所述冷却气体通过桥接部133流动到其余的电极保护管132或131中。
在本公开中，可提供用于冷却气体的通路，所述通路通过冷却气体供应部41、桥接部133及冷却气体排放部42而穿过一个电极保护管131或132、桥接部133及另一个电极保护管132或131。因此，冷却气体可有效地流动到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中，以使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b有效地冷却且有效地防止第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b被氧化。
在根据相关技术的三电极结构中，当所述多个第一电极保护管131与第二电极保护管132通过桥接部133连接到彼此时，流经所述多个第一电极保护管131中的每一者的冷却气体的流动速率与流经第二电极保护管132的冷却气体的流动速率可彼此不同。由于上述不同的流动速率，冷却气体的气流可能不平稳，且可能无法有效地防止电力供应电极121及接地电极122被氧化。另外，第一电极保护管131与第二电极保护管132中的冷却气体的不同流动速率可能会影响等离子体形成且可能无法实现工艺气体的有效分解。
然而，在此实施例中，由于桥接部133中的每一者将一个第一电极保护管131连接到一个第二电极保护管132，冷却气体供应部41可连接到一个电极保护管131或132，且冷却气体排放部42可连接到另一个电极保护管132或131，以使得穿过一个电极保护管131或132、桥接部133及另一个电极保护管132或131的冷却气体的气流是平稳的。因此，可有效地防止电力供应电极121及接地电极122的氧化且冷却气体可不影响等离子体形成，且因此可有效地对工艺气体进行分解。
此处，冷却气体供应部41可连接到所述多个第二电极保护管132中的每一者，且冷却气体排放部42可连接到所述多个第一电极保护管131。冷却气体供应部41可连接到所述多个第二电极保护管132中的每一者，以首先将冷的冷却气体供应到其中设置有(或插置有)第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者的所述多个第二电极保护管132中的每一者，从而通过由于穿过另一个电极保护管(即，第一电极保护管)而处于冷状态的冷却气体而使第一接地电极及第二接地电极122有效地冷却。
由于第一接地电极122a与第二接地电极122b之间的间隔距离小且彼此靠近，因此从第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者产生的热量可能会受到热辐射和/或对流的干扰。因此，第一接地电极122a及第二接地电极122b的热量产生温度可相对高于第一电力供应电极121a和/或第二电力供应电极121b的热量产生温度，且与对第一电力供应电极121a和/或第二电力供应电极121b的冷却相比，通过具有相同温度的冷却气体对第一接地电极122a及第二接地电极122b的冷却可能效率较低。
因此，首先可将冷的冷却气体供应到其中分别设置有第一接地电极122a及第二接地电极122b的所述多个第二电极保护管132中的每一者，且在冷却气体是冷的状态下，第一电极保护管131及第二电极保护管132可分别与第一接地电极122a及第二接地电极122b接触，且因此在第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者与冷却气体之间可能会出现大的温差，从而在第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者与冷却气体之间主动地(或有效地)进行热量交换。因此，可使具有相对高的热量产生温度或冷却不良的第一接地电极122a及第二接地电极122b有效地冷却。
另一方面，冷却气体供应部41可连接到所述多个第一电极保护管131中的每一者，使得当从其中分别设置有第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的第一电极保护管131中的每一者供应冷却气体时，在冷却气体穿过第一电极保护管131的同时，所述冷却气体与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者进行热量交换。因此，经加热的冷却气体与第一接地电极122a及第二接地电极122b之间的温差变得不明显(或减小)，从而导致相对高的热量产生温度或第一接地及第二接地的不良冷却，使得第一接地电极122a及第二接地电极122b的冷却不明显(或效率低下)。
冷却气体排放部42可连接到所述多个第一电极保护管131中的每一者，且另外，被供应到所述多个第二电极保护管132中的每一者以使第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者冷却的冷却气体可通过所述(多个)桥接部133流动(或被引入)到第一电极保护管131，且在利用被引入到所述多个第一电极保护管131中的每一者中的冷却气体使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b冷却之后，可排放所述冷却气体。因此，冷却气体可通过冷却气体供应部41被供应到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中的第二电极保护管132，以穿过(每一)桥接部133，从而形成冷却气体的气流，所述冷却气体在穿过彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中的第一电极保护管131之后被排放到冷却气体排放部42。
此处，被供应到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中的第二电极保护管132的冷却气体可能会具有相对高的热量产生温度或者可能无法被良好地冷却，使得冷却气体在使接地电极122冷却之后通过桥接部133移动到第一电极保护管131。此处，即使冷却气体通过与接地电极122的热量交换而被加热，冷却气体仍可具有比电力供应电极121的温度低的温度，以使电力供应电极121冷却。此处，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者所具有的热量产生温度可低于第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者的热量产生温度。因此，即使冷却气体通过与第一接地电极122a及第二接地电极122b中的每一者的热量交换而被加热，仍可使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b充分地冷却。
此处，冷却气体排放部42可包括连接到所述多个第一电极保护管131中的每一者的排气管线。排气管线可连接到所述多个第一电极保护管131中的每一者。因此，被供应到所述多个第二电极保护管132中的每一者以使第一接地电极及第二接地电极122中的每一者冷却且通过桥接部133移动到第一电极保护管131以使第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b冷却的冷却气体可被排放。此处，与排气管线连接从而排放冷却气体的位置(例如，排气端口)可宽于(或大于)供应冷却气体的位置(例如，流入端口)。因此，可平稳地排放冷却气体，且因此冷却气体可根据冷却气体的供应而平稳地流动。
另外，排气管线可包括连接到抽吸端口的第一排气管线以及与第一排气管线分支的第二排气管线。第一排气管线可连接到抽吸端口，以在排气管线的至少一部分(例如，第一排气管线)中产生排气压力(或用于排气的压力)，且因此可从所述多个第一电极保护管131平稳地排放冷却气体。
举例来说，第一排气管线可连接到与抽吸端口连接的真空泵且通过与接地电极122及电力供应电极121中的每一者的热量交换而被加热的冷却气体可被快速地排放。因此，可使接地电极122及电力供应电极121中的每一者快速地冷却，以改善接地电极122及电力供应电极121中的每一者的冷却效率。
第二排气管线可与第一排气管线分支，且可在不通过真空泵或类似泵形成人工排气压力的情况下将冷却气体排气到大气。
此处，冷却气体排放部42还可包括用于对排气管线的内径进行调整的直径调整构件(未示出)。直径调整构件(未示出)可对排气管线的内径进行调整或者可对至少第一排气管线的内径进行调整。由于所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132中的每一者由石英或类似材料制成且因此因真空压力(或负压力)而破裂，因此所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132中的每一者的内部可维持处于适当的(内部)压力(例如，大气压水平)。当在不具有直径调整构件(未示出)的情况下通过真空泵在排气管线中产生排气压力时，在所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132中可能会产生过低的(内部)压力(或真空压力)，且因此所述多个第一电极保护管131和/或所述多个第二电极保护管132可能会破裂。因此，即使排气管线中的至少第一排气管线的内径通过直径调整构件(未示出)而减小(或得到调整)以通过真空泵在排气管线中产生排气压力，所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132的内部仍可维持处于适当的(内部)压力。
举例来说，直径调整构件(未示出)可包括孔口(orifice)，且具有近似1/4英寸(inch，in)的所述孔口可插置到第一排气管线中，使得使接地电极122及电力供应电极121中的每一者冷却的冷却气体被恒定地排放到真空泵。此处，孔口可被设置为冲压薄板且可用于压降及流动限制的目的，以帮助在稳定的排气压力下排放冷却气体。
另外，根据本公开的批次型衬底处理装置100还可包括针阀(needle valve)(未示出)，所述针阀安装在排气管线中以对使接地电极122及电力供应电极121中的每一者冷却的冷却气体的排放量进行控制。针阀(未示出)可安装在排气管线中，以对流动速率进行精细调整。此处，针阀(未示出)可手动地对超精细流动速率进行控制，且因此可针对真空排气和/或空气排气(或热量排气)来对排气量进行调整。
此处，冷却气体排放部42还可包括设置在第一排气管线中的第一阀(未示出)及设置在第二排气管线中的第二阀(未示出)。第一阀(未示出)可设置在第一排气管线中，且当第一阀(未示出)打开时，可执行通过第一排气管线的排气，且因此可执行真空排气。
第二阀(未示出)可设置在第二排气管线中，且当第二阀(未示出)打开时，可执行通过第二排气管线的排气，且可执行大气排气。
举例来说，第一阀(未示出)及第二阀(未示出)可设置(或安装)在与其中设置有第一电力供应电极121a的第一电极保护管131连接的排气管线和与其中设置有第二电力供应电极121b的第一电极保护管131连接的排气管线之间的接合点的后面(或后端部处)。因此，根据第一阀(未示出)及第二阀(未示出)的打开及关闭，真空排气与大气排气可在接合点处分流。
此处，当向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时，第一阀(未示出)可打开，且当不向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时，第二阀(未示出)可打开。也就是说，当向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应(高频)电力以产生等离子体时，由于第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b产生热量，因此第一阀(未示出)可打开，以通过在排气管线中形成的排气压力来使接地电极122及电力供应电极121中的每一者迅速冷却，从而改善第一接地电极122a及第二接地电极122b以及第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的冷却效率。另一方面，当由于不需要产生等离子体而不向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时，第二阀(未示出)可打开，以将通过与接地电极122及第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b的热量交换而被加热的冷却气体排气到大气。此处，当第一阀(未示出)打开时，第二阀(未示出)可关闭，且当第二阀(未示出)打开时，第一阀(未示出)可关闭。
排气管线可在冷却气体的每标准升/分钟(slm)的流动速率下产生近似0.15毫巴或大于0.15毫巴的排气压力，且具体来说，在冷却气体的每1slm的流动速率下产生近似0.15毫巴到近似20毫巴或大于20毫巴的排气压力。由于第一电力供应电极121a、第二电力供应电极121b、第一接地电极122a或第二接地电极122b的下垂(倾斜)使冷却气体的气流中断，每一电极121或122与电极保护管131或132之间的距离不是恒定的且充当使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b和/或第一接地电极122a及第二接地电极122b的冷却效率劣化的因素。
因此，排气管线可在冷却气体的近似1slm的流动速率下产生近似0.15毫巴或大于0.15毫巴的排气压力。在此种情形中，可抑制或防止第一电力供应电极121a、第二电力供应电极121b、第一接地电极122a或第二接地电极122b的下垂，以均匀地维持每一电极121或122与每一电极保护管131或132之间的距离。另外，即使每一电极121或122与每一电极保护管131或132之间的距离不恒定，冷却气体仍可以(几乎)恒定(或相等)的流动速率流经第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者，且因此第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b的冷却效率可为均匀的。
此处，当在排气管线中在冷却气体的近似1slm的流动速率下产生超过近似20毫巴的排气压力时，冷却气体可能会流动得过快，且因此可能无法充分地执行与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b、第一接地电极122a和/或第二接地电极122b的热量交换。因此，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b和/或第一接地电极122a及第二接地电极122b的冷却效率可能会劣化。
另外，可对与其中设置有第一电力供应电极121a的第一电极保护管131连接的排气管线以及与其中设置有第二电力供应电极121b的第一电极保护管131连接的排气管线中的每一者的排气压力进行调整(控制)。可对与其中设置有第一电力供应电极121a的第一电极保护管131连接的排气管线以及与其中设置有第二电力供应电极121b的第一电极保护管131连接的排气管线中的每一者的排气压力进行调整，且因此具有(几乎)恒定流动速率的冷却气体可流动到所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132中。此处，可对所述多个第一电极保护管131中的每一者的流动速率进行测量，以对与其中设置有第一电力供应电极121a的第一电极保护管131连接的排气管线以及与其中设置有第二电力供应电极121b的第一电极保护管131连接的排气管线中的每一者的排气压力进行调整。另外，可对与其中设置有第一电力供应电极121a的所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132连接的排气管线以及与其中设置有第二电力供应电极121b的所述第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132连接的排气管线中的每一者的排气压力进行调整，使得所述多个第一电极保护管131中的每一者的流动速率根据第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的温度而发生变化，以进行适当的冷却。
所述多个桥接部133中的每一者所具有的内径可小于所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132中的每一者的内径。当所述多个桥接部133中的每一者所具有的内径小于所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132的内径时，在将冷却气体充分填充在第二电极保护管132中的每一者中之后，可对冷却气体进行分配以使其流动到第一电极保护管131中的每一者，且由于冷却气体被充分填充在第二电极保护管132中的每一者中，因此可有效地防止接地电极122中的每一者被氧化。
另一方面，当所述多个桥接部133中的每一者所具有的内径等于或大于所述多个第一电极保护管131和/或所述多个第二电极保护管132的内径时，被供应到第二电极保护管132中的冷却气体在被(充分)填充在第二电极保护管132中之前可能会流出到所述多个桥接部133，且由于冷却气体未被提供到第一电力供应电极121a、第二电力供应电极121b、第一接地电极122a和/或第二接地电极122b的整个表面，因此抗氧化效果可能会降低。另外，冷却效率可能会由于未被执行热量交换的部分而劣化，且在第一电力供应电极121a、第二电力供应电极121b、第一接地电极122a和/或第二接地电极122b中可能会出现温度不均匀性，从而对第一电力供应电极121a、第二电力供应电极121b、第一接地电极122a和/或第二接地电极122b造成损坏或者影响等离子体放电(或产生)的性能。
因此，在本公开中，可通过使所述多个桥接部133中的每一者的内径小于所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132中的每一者的内径来解决所述限制。
此处，冷却气体可包括惰性气体，且惰性气体可为氮气(N2)、氩气(Ar)或类似气体。可将例如氮气(N2)等惰性气体供应到所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132中，以防止氧气(O2)被引入或停留在所述多个第一电极保护管131及所述多个第二电极保护管132中且防止第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b通过与氧气(O2)发生反应而被氧化。
当不向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时，冷却气体供应部41可供应冷却气体，所述冷却气体所具有的流动速率小于当向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时的流动速率。仅当通过向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力而产生等离子体时，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及第一接地电极122a及第二接地电极122b才可产生热量。因此，当由于未产生等离子体(或未对等离子体进行放电)而不向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时，可供应所具有的流动速率(例如，近似3slm)比在向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时的流动速率(例如，近似10slm)小的冷却气体，且也可通过一般的大气排气排放所述冷却气体以节省能量消耗。
根据本公开的批次型衬底处理装置100还可包括：气体供应密封盖141，连接到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中的一个电极保护管132或131，且在所述气体供应密封盖141中在与所述一个电极保护管132或131连通的内空间的侧壁中设置有流入端口141a，所述冷却气体通过所述流入端口141a而被供应；以及气体排放密封盖142，连接到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中的另一个电极保护管131或132，且在所述气体排放密封盖142中在与所述另一个电极保护管131或132连通的内空间的侧壁中设置有排气端口142a，所述冷却气体通过所述排气端口142a而被排放。
气体供应密封盖141可连接到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中的任何一个电极保护管132或131且可具有与所述任何一个电极保护管132或131连通的内空间，使得被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121的至少一部分被插置(或容置)在所述内空间中。另外，气体供应密封盖141可在与第二电极保护管132连通的内空间的侧壁中设置有流入端口141a，通过所述流入端口141a在径向方向上供应冷却气体。也就是说，可在与被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121的延伸方向垂直的方向上设置流入端口141a。
举例来说，气体供应密封盖141可连接到所述任何一个电极保护管132或131的下部端部，且在所述任何一个电极保护管132或131与气体供应密封盖141之间可夹置有第一密封构件135(例如O形环)。另外，被插置到所述任何一个电极保护管132或131的电极122或121的下部端部(或后端部)可通过气体供应密封盖141而被引出，且被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121可设置有突出部，所述突出部宽于气体供应密封盖141的内空间中所容置的其他部分的突出部且悬置在气体供应密封盖141的下部端部(例如，后端部)的台阶部分上。此处，突出部可被设置成使得被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121本身突出，或者可通过在被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121上添加相同材料或不同材料来设置所述突出部。此处，在被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121的突出部与气体供应密封盖141的下部端部的台阶部分之间可夹置有第二密封构件145(例如O形环)。因此，被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121可被稳定地支撑，以防止或抑制被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121的下垂现象的出现，且所述任何一个电极保护管132或131的下部端部可被密封。
气体排放密封盖142可连接到彼此面对的第一电极保护管131与第二电极保护管132中的另一个电极保护管131或132，且可具有与所述另一个电极保护管131或132连通的内空间，使得被插置到所述另一个电极保护管131或132中的电极121或122的至少一部分被插置(或容置)在所述内空间中。另外，气体排放密封盖142可在与第二电极保护管132连通的内空间的侧壁中设置有排气端口142a，通过所述排气端口142a在径向方向上供应冷却气体。也就是说，可在与被插置到所述另一个电极保护管131或132中的电极121或122的延伸方向垂直的方向上形成排气端口142a。
举例来说，气体排放密封盖142可连接到所述另一个电极保护管131或132的下部端部，且在所述另一个电极保护管131或132与气体排放密封盖142之间可夹置有第一密封构件135。被插置到所述另一个电极保护管131或132中的电极121或122的下部端部可通过气体排放密封盖142而被引出，且被插置到所述另一个电极保护管132或131中的电极121或122可设置有突出部，所述突出部宽于气体排放密封盖142的内空间中所容置的其他部分的突出部且悬置在气体排放密封盖142的下部端部的台阶部分上。此处，突出部可被设置成使得被插置到所述另一个电极保护管132或131中的电极121或122本身突出，或者可通过在被插置到所述另一个电极保护管131或132中的电极121或122上添加相同材料或不同材料来设置所述突出部。此处，在被插置到所述另一个电极保护管132或131中的电极121或122的突出部与气体排放密封盖142的下部端部的台阶部分之间可夹置有第二密封构件145。因此，被插置到所述另一个电极保护管132或131中的电极121或122可被稳定地支撑，以防止或抑制被插置到所述另一个电极保护管132或131中的电极121或122的下垂现象的出现，且所述另一个电极保护管132或131的下部端部可被密封。
可通过流入端口141a而朝向被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121的侧表面供应冷却气体，所述流入端口141a界定在与被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121的延伸方向垂直的方向上，且因此冷却气体可沿着被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121的侧迅速且有效地扩散。另外，冷却气体可以与被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121的表面接触的方式流动，且可有效地执行被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121与冷却气体之间的热量交换。另外，冷却气体可通过排气端口142a而沿着被插置到所述另一个电极保护管131或132中的电极121或122的侧表面有效且快速地流动，所述排气端口142a设置在与被插置到所述另一个电极保护管131及132中的电极121或122的延伸方向垂直的方向上，且因此冷却气体可以与被插置到所述另一个电极保护管131或132中的电极121或122的表面接触的方式流动，以有效地执行所述另一个电极保护管131或132与冷却气体之间的热量交换。
另外，气体供应密封盖141的流入端口141a与气体排放密封盖142的排气端口142a可具有不同的(延伸)方向、(形成)位置、大小(或直径)和/或数目。
举例来说，气体供应密封盖141的流入端口141a与气体排放密封盖142的排气端口142a可对称地设置在相反的(延伸)方向上，使得冷却气体的气流如图3中所示般平稳。
另外，气体供应密封盖141的流入端口141a与气体排放密封盖142的排气端口142a可彼此对称且被提供(或设置)在相对的侧处。举例来说，气体供应密封盖141的流入端口141a可设置在与气体排放密封盖142面对的侧(或者一个电极保护管面对另一个电极保护管的侧)的相对侧处。另外，气体排放密封盖142的排气端口142a可设置在与气体供应密封盖141面对的侧(或者所述另一个电极保护管面对所述一个电极保护管的侧)的相对侧处。
当气体供应密封盖141的流入端口141a设置在与气体排放密封盖142面对的侧(或者电极保护管中的一者连接到桥接部的侧)时，冷却气体可沿着被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121的与气体供应密封盖141的流入端口141a面对的侧流动，以被排放到桥接部133，且因此被插置到所述任何一个电极保护管132或131中的电极122或121的与气体供应密封盖141的流入端口141a面对的侧的相对侧可能无法被良好地冷却。另外，当气体排放密封盖142的排气端口142a设置在与气体供应密封盖141面对的侧(或者所述另一个电极保护管连接到桥接部(桥接部133)的侧)时，冷却气体可沿着被插置到所述另一个电极保护管131或132中的电极121或122的与气体排放密封盖142的排气端口142a面对的侧流动，以被排放到气体排放密封盖142的排气端口142a，且因此被插置到所述另一个电极保护管131或132中的电极121或122的与气体排放密封盖142的排气端口142a面对的侧的相对侧可能无法被良好地冷却。
然而，当气体供应密封盖141的流入端口141a设置在与气体排放密封盖142面对的侧的相对侧且气体排放密封盖142的排气端口142a设置在与气体供应密封盖141面对的侧的相对侧时，可使被插置到所述任何一个电极保护管132或131的电极122或121以及被插置到所述另一个电极保护管131或132的电极121或122的整体有效地冷却。
另外，气体排放密封盖142可设置有排气端口142a，排气端口142a所具有的大小和/或数目大于气体供应密封盖141的流入端口141a的大小和/或数目，使得通过气体排放密封盖142的排气端口142a有效地排放冷却气体，以产生冷却气体的平稳气流。
此处，当冷却气体供应部41连接到所述多个第二电极保护管132中的每一者且冷却气体排放部42连接到所述多个第一电极保护管131中的每一者时，气体供应密封盖141可连接(或设置)到所述多个第二电极保护管132中的每一者，且气体排放密封盖142可连接到所述多个第一电极保护管131中的每一者。
另外，气体供应密封盖141、气体排放密封盖142、第一密封构件135及第二密封构件145中的每一者可由阻燃材料制成，以消除由于热量而引起的变形。
根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100还可包括供应高频电力的高频电源部150以及电力分配部155，所述电力分配部155设置在高频电源部150与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b之间以对从高频电源部150供应的高频电力进行分配，从而将所分配的高频电力提供到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者。
高频电源部150可供应高频电力，且所供应的高频电力可被施加(或供应)到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b。当高频电力被施加到电力供应电极121时，可在电力供应电极121与接地电极122之间产生电场(或磁场)，且因此可由所产生的电场产生电容耦合等离子体(CCP)。
当向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者施加高频电力时(例如，其中第一接地电极及第二接地电极设置在第一电力供应电极与第二电力供应电极之间的四电极结构)，可对高频电力进行划分且将高频电力供应到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b。因此，可减少形成(或产生)等离子体所需的电力或获得期望量的自由基所需的电力，且与向一个电力供应电极121施加高频电力的情形相比可减少或防止粒子的产生。另外，由于与使用一个电力供应电极121及一个接地电极122产生等离子体的情况相比在更大(或更宽)的空间(或区域)中产生等离子体，因此可更有效地对工艺气体进行分解。
举例来说，高频电源部150可向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者施加具有选自近似4MHz到近似40MHz的范围内的频率的高频电力。当高频电力的频率大于近似40MHz时，即使在具有两个电力供应电极121的四电极结构的情形中，总阻抗Zn的虚部(imaginary part)Zn’仍过低而导致等离子体点火的限制。另一方面，当高频电力的频率小于4MHz时，由于总阻抗Zn的虚部Zn’过大，因此即使电力供应电极121的数目增加也可能无法实现总阻抗Zn的最小虚部Zn’。也就是说，反应管110的周长(长度)是根据衬底10的大小(或周长)来确定，且电力供应电极121的最大数目是根据反应管110的周长来确定。因此，即使根据电力供应电极121的数目增加的限制而通过增加电力供应电极121的数目来减少总阻抗Zn的虚部Zn’，电力供应电极121的数目仍不会减少到总阻抗Zn的最小虚部Zn’。
因此，高频电源部150可向所述多个电力供应电极121a及121b中的每一者施加具有选自近似4MHz到近似40MHz的范围内的频率的高频电力。另外，由于等离子体产生空间随着电力供应电极121的数目增加而增大，因此为实现放电空间中的等离子体均匀性，必须在所有等离子体产生空间中提供相同(或特定水平)的等离子体密度。为此，可向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者施加具有相同频率(或±10％的误差范围)的高频电力。
举例来说，在其中第一接地电极122a及第二接地电极122b设置在第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b之间的四电极结构的情形中，可向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者施加具有约27MHz(或27.12MHz)的频率的高频电力。
电力分配部155可设置在高频电源部150与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b之间，以对从高频电源部150供应的高频电力进行分配，从而将所分配的高频电力提供到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者。此处，电力分配部155可为电力分割器(power splitter)且设置在高频电源部150与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b之间，以对从高频电源部150供应(输出)的高频电力进行分配，且可将所分配的高频电力提供到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者。在此种情形中，由于向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者施加相同的电力(或电压)，因此可在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间和第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中产生均匀的等离子体。
可通过多个高频电源部150向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者施加高频电力，但是由于所述多个高频电源部150之间的性能差异，可分别向第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b施加不同的电力。因此，可在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间中和第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中产生具有不同密度的非均匀等离子体。另外，当通过所述多个高频电源部150向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者施加高频电力来对等离子体进行放电时，所有的等离子体可能会由于高频电力的低阻抗而朝向产生等离子体的侧集中，且因此可能无法相对于第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间和第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间产生平衡的等离子体，且可能会容易出现对产生等离子体的电力供应电极121及接地电极122的电损坏。
然而，当从一个高频电源部150供应的高频电力通过电力分配部155被分配且被提供到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者时，可向第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b施加相同的电力，且因此可在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间和第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中产生均匀的等离子体。
第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间和第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间之间的等离子体可能会由于各种(外部)因素而不均匀，且第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间和第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间之间的等离子体密度可能不均匀。具体来说，当第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的至少一者设置在分隔壁125外部时，分隔壁125可设置在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间中和/或第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中，且因此第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间和第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间之间的等离子体密度的不均匀性可能会由于分隔壁125的干扰而进一步增强。在此种情形中，可对通过电力分配部155提供到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的高频电力的量值或比率进行调整以提供到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者。因此，可在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间和第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中产生均匀的等离子体。
另外，当在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间中产生的等离子体密度和在第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中产生的等离子体密度可能彼此不同且不均匀(或均匀)时，从一个高频电源部150输出的高频电力可被均等地分配并供应到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者。此处，高频电源部150可向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应脉冲形式的RF电力且还可通过对脉冲的宽度及工作比进行调整来供应RF电力。
此处，电力分配部155可包括设置在分配点与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的至少一者之间的可变电容器(未示出)，所述高频电力在所述分配点处被分配给第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者。可变电容器(未示出)可设置在分配点与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的所述至少一者之间，所述高频电力在所述分配点处被分配给第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者，且可通过改变电容(或存储电容)来对从高频电源部150供应的高频电力的量值或比率进行调整。
举例来说，可在电力分配部155中设置一个可变电容器(未示出)。此处，可在分配点与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的一个电力供应电极121a或121b之间设置固定电容器(未示出)，且可在分配点与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的另一个电力供应电极121b或121a之间设置可变电容器(未示出)。因此，可根据在所述一个电力供应电极121a或121b与一个接地电极122a或122b之间的间隔空间中产生的等离子体密度来对可变电容器(未示出)进行调整，以对在所述另一个电力供应电极121b或121a与接地电极122b或122a之间的间隔空间中产生的等离子体密度进行调整。此处，可将在所述另一个电力供应电极121b或121a与接地电极122b或122a之间的间隔空间中产生的等离子体密度调整成与在所述一个电力供应电极121a或121b与接地电极122a或122b之间的间隔空间中产生的等离子体密度相同。
可设置多个可变电容器(未示出)，且所述多个可变电容器(未示出)可被设置成分别与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b对应，且所述多个可变电容器(未示出)可连接(或设置)在分配点与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者之间，从高频电源部150供应的高频电力在所述分配点处被分配。此处，所述多个可变电容器(未示出)可对从电连接的高频电源部150供应的高频电力的量值或比率进行调整。
在本公开中，可变电容器(未示出)可安装在分配点的后端部(或分配点之后)，以便设置在分配点与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的至少一者之间，从而对第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间中的等离子体密度以及第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中的等离子体密度进行调整(调节)。
根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100还可包括控制部160，所述控制部160用于选择性地对施加到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的高频电力进行调整。
控制部160可选择性地对施加到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的高频电力进行控制，且可根据等离子体状态(例如放电电流、放电电压及相位)选择性地对施加到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的高频电力进行调整。此处，控制部160可连接到电力分配部155以对可变电容器155a进行控制，从而对施加到所述多个电力供应电极121a及121b中的每一者的高频电力的强度或比率进行调整。
举例来说，根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100还可包括等离子体测量部(未示出)，所述等离子体测量部对第一电力供应电极121a与第一接地电极122之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中的每一者的等离子体密度进行测量。控制部160可根据在等离子体测量部(未示出)中测量的等离子体密度来对施加到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的高频电力进行调整。
等离子体测量部(未示出)可对第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中的每一者中的等离子体密度进行测量，且还可通过对放电特性值(例如放电电流、放电电压及相位)进行测量来测量等离子体密度。举例来说，等离子体测量部(未示出)可包括探针杆(proberod)。所述探针杆可设置在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中的每一者中，以对在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中产生的等离子体的放电特性值进行测量。因此，等离子体测量部(未示出)可对等离子体密度进行测量。
控制部160可接收由等离子体测量部(未示出)测量的等离子体密度，以根据所测量的等离子体密度对施加到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的高频电力进行调整。另外，控制部160可连接到电力分配部155且可对可变电容器(未示出)进行控制以对施加到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的高频电力的量值或比率进行调整。举例来说，探针杆可设置在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中的每一者中，以对通过可变电容器(未示出)的高频电力的量值或比率进行调整。此处，可通过探测杆对在第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间中产生的等离子体的放电特性值(例如，放电电流、放电电压、相位等)和/或等离子体密度进行测量，以使得对施加到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的高频电力的量值或比率进行调整。
在此实施例中，可对施加到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的高频电力的量值或比率进行控制，使得衬底处理工艺所需的自由基的沉积是均匀的，以被可变地调整来解决等离子体密度分布不均匀的限制。
根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100还可包括气体供应管170及排气部180，所述气体供应管170供应对多个衬底10进行处理的工艺所需的工艺气体，所述排气部180对反应管110的内部进行排气。
气体供应管170可供应对所述多个衬底10进行处理的工艺所需的工艺气体，且可通过等离子体形成部120将工艺气体供应到反应管110中。另外，气体供应管170可包括将工艺气体排放(或注入)到放电空间中的排放端口171。此处，等离子体形成部120可布置在反应管110的纵向方向上且包括多个注入孔洞，由等离子体进行分解的工艺气体的自由基通过所述注入孔洞而被供应到处理空间111。举例来说，所述多个注入孔洞可界定在分隔壁125中且可向处理空间111供应自由基。
此处，可设置多个气体供应管170，所述多个气体供应管170对称地设置在从反应管110的中心轴线C延伸到放电空间的中心的径向方向C-C’的两侧处。此处，一对第一电力供应电极121a与第一接地电极122a以及一对第二电力供应电极121b与第二接地电极122b也可在朝向放电空间的中心延伸的径向方向C-C’上对称地设置在两侧处。当所述多个气体供应管170在延伸到放电空间的中心的径向方向C-C’上对称地设置时，工艺气体可均匀地供应到放电空间的两个空间(或区)，且因此工艺气体可在放电空间内有效地扩散。另外，所述一对第一电力供应电极121a与第一接地电极122a以及所述一对第二电力供应电极121b与第二接地电极122b可在从中心轴线C延伸的径向方向C-C’上对称地设置在两侧处，且因此工艺气体可均匀地供应到第一电力供应电极121a与第一接地电极122a之间的间隔空间和第二电力供应电极121b与第二接地电极122b之间的间隔空间。因此，可改善放电空间两侧的空间中的等离子体均匀性，且在等离子体形成部120中界定的所述多个注入孔洞123之间供应(或穿过)的自由基的量与被供应到处理空间的自由基的量可为均匀的。
排气部180可对反应管110的内部进行排气且可被设置成面对等离子体形成部120。排气部180可设置在处理空间111中，以将处理空间111中的工艺残留物排放到外部。排气部180可包括在反应管110的纵向方向(或垂直方向)上延伸的排气喷嘴、连接到排气喷嘴的排气管线、以及排气泵。排气喷嘴可面对等离子体形成部120的注入孔洞且可包括在垂直方向上与衬底舟的单位处理空间对应地布置的多个排气孔洞。
因此，等离子体形成部120的注入孔洞与排气部180的排气孔洞可彼此对应，且在与衬底10的表面平行的方向上设置在同一直线上，所述方向与上面装载衬底10的反应管110的纵向方向交叉，且因此从注入孔洞注入的自由基可被引入到排气孔洞中以产生层流(laminar flow)。因此，从注入孔洞注入的自由基可均匀地供应到衬底10的顶表面。
此处，工艺气体可包括一种或多种类型的气体且可包括源气体及与源气体发生反应以形成薄膜材料的反应气体。举例来说，当欲沉积在衬底10上的薄膜材料是氮化硅时，所述源气体可包括含硅气体(例如二氯硅烷(SiH2Cl2，缩写为DCS))，且所述反应气体可包括含氮气体(例如NH3、N2O、No及类似气体)。
根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100还可包括环绕反应管110以对所述多个衬底10进行加热的加热单元。另外，为实现处理工艺的均匀性，衬底舟可通过连接到衬底舟的下部部分的旋转单元而旋转。
另外，RF电力可以脉冲形式的RF电力供应。可在近似4MHz到近似40MHz(或近似1kHz到近似10kHz)的脉冲频带中对脉冲RF电力的脉冲宽度及工作比进行调整。工作比意指接通周期与关断周期的比率。当脉冲RF电力被施加到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b时，等离子体可周期性地接通/关断，即，等离子体可以脉冲的形式产生。因此，在处置工艺期间对第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b、第一接地电极122a及第二接地电极122b以及分隔壁125造成损坏且产生粒子的离子的密度可减小，但是可恒定地维持自由基的密度。因此，可在维持处置工艺的效率的同时减少或防止第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b、第一接地电极122a及第二接地电极122b以及分隔壁125的损坏及粒子的产生。
如上所述，在示例性实施例中，可在通过电极保护部使所述多个电极电绝缘的同时保护暴露于等离子体气氛的所述多个电极免受等离子体的影响，且可安全地保护所述多个电极免受可能会由等离子体产生的污染物或粒子的影响。另外，彼此面对的第一电极保护管的上部端部与第二电极保护管的上部端部可通过所述多个桥接部连接到彼此以构成电极保护部，且因此可恒定地维持彼此面对的第一电极保护管与第二电极保护管之间的距离，使得第一电力供应电极与第一接地电极之间的距离以及第二电力供应电极与第二接地电极之间的距离被均匀地维持，且第一电力供应电极与第一接地电极之间的间隔空间和第二电力供应电极与第二接地电极之间的间隔空间可具有相同的体积。因此，等离子体密度在所述多个等离子体产生空间中可为均匀的。另外，彼此面对的第一电极保护管与第二电极保护管可通过桥接部而彼此连通，以在将冷却气体供应到彼此面对的第一电极保护管与第二电极保护管中的同时形成通过冷却气体排放部的冷却气体的气流，且因此可使在产生等离子体的同时产生热量的第一电力供应电极至第二电力供应电极及第一接地电极至第二接地电极有效地冷却。另外，第一接地电极及第二接地电极可设置在彼此间隔开的第一电力供应电极与第二电力供应电极之间，以提供分别与第一电力供应电极及第二电力供应电极对应的第一接地电极及第二接地电极，且因此接地电极可共同用于防止在接地电极中感应出双电场，从而抑制或防止由于等离子体电势与电场成比例地增大而出现的等离子体损坏且延长所述多个电极及电极保护部的寿命。可通过使用所述多个电力供应电极来降低所施加的电压而减少溅射效应，且可使用高等离子体密度及自由基来缩短工艺时间。另外，可通过电力分配部对从一个高频电源部供应的高频电力进行分配，以供应到第一电力供应电极及第二电力供应电极，且因此可在第一电力供应电极与第一接地电极之间的间隔空间和第二电力供应电极与第二接地电极之间的间隔空间中形成均匀的等离子体。
根据示例性实施例的批次型衬底处理装置可使所述多个电极电绝缘且同时通过电极保护部保护暴露于等离子体气氛的所述多个电极免受等离子体的影响，且还可安全地保护所述多个电极免受可能会由等离子体产生的污染物或粒子的影响。另外，彼此面对的第一电极保护管的上部端部与第二电极保护管的上部端部可通过所述多个桥接部连接到彼此以构成电极保护部，且因此可恒定地维持彼此面对的第一电极保护管与第二电极保护管之间的距离，以均匀地维持第一电力供应电极与第一接地电极之间的距离和第二电力供应电极与第二接地电极之间的距离。因此，第一电力供应电极与第一接地电极之间的间隔空间和第二电力供应电极与第二接地电极之间的间隔空间可具有相同的体积，以使得所述多个等离子体产生空间之间的等离子体密度是均匀的。
另外，彼此面对的第一电极保护管与第二保护管可通过桥接部而彼此连通，以在通过冷却气体供应部将冷却气体供应到彼此面对的第一电极保护管与第二电极保护管中的同时形成通过冷却气体排放部的冷却气体的气流。因此，可使在产生等离子体的同时产生热量的第一电力供应电极及第二电力供应电极、以及第一接地电极及第二接地电极有效地冷却。
另外，第一接地电极及第二接地电极可设置在彼此间隔开的第一电力供应电极与第二电力供应电极之间，以提供分别与第一电力供应电极及第二电力供应电极对应的第一接地电极及第二接地电极，且因此接地电极可共同用于防止在接地电极中感应出双电场。因此，可抑制或防止由于与电场成比例地增大的等离子体电势而产生的等离子体损坏，且因此可延长所述多个电极和/或电极保护部的寿命。可通过使用第一电力供应电极及第二电力供应电极来降低所施加的电压而减少溅射效应，且可使用高等离子体密度及自由基来缩短工艺时间。
另外，可通过电力分配部对从一个高频电源部供应的高频电力进行分配，以供应到第一电力供应电极及第二电力供应电极，且因此可在第一电力供应电极与第一接地电极之间的间隔空间和第二电力供应电极与第二接地电极之间的间隔空间中形成均匀的等离子体。
尽管已参照各实施例的数个例示性实施例阐述了各实施例，然而各实施例并不限于前述实施例，且因此应理解，所属领域中的技术人员可设计出将落入本公开的原理的精神及范围内的诸多其他修改形式及实施例。因此，本发明的真正保护范围应由随附权利要求的技术范围来确定。

Claims (11)

1.一种批次型衬底处理装置，其特征在于，包括：
反应管，被配置成提供其中容置有多个衬底的处理空间；
多个电极，在所述反应管的纵向方向上延伸且沿着所述反应管的圆周方向设置；以及
电极保护部，被配置成保护所述多个电极，
其中所述多个电极包括：
第一电力供应电极与第二电力供应电极，彼此间隔开；以及
第一接地电极及第二接地电极，在所述第一电力供应电极与所述第二电力供应电极之间被设置成分别与所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极对应，且
所述电极保护部包括：
多个第一电极保护管，所述多个第一电极保护管中的每一者具有封闭的上部端部及敞开的下部端部，且所述多个第一电极保护管分别具有其中插置有所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极的内空间；
多个第二电极保护管，所述多个第二电极保护管中的每一者具有封闭的上部端部及敞开的下部端部，且所述多个第二电极保护管分别具有其中插置有所述第一接地电极及所述第二接地电极的内空间；以及
多个桥接部，被配置成分别将所述多个第一电极保护管及所述多个第二电极保护管中彼此面对的第一电极保护管的所述上部端部与第二电极保护管的所述上部端部连接到彼此。
2.根据权利要求1所述的批次型衬底处理装置，其中所述第一接地电极与所述第一电力供应电极间隔开，
所述第二接地电极与所述第二电力供应电极间隔开，且
所述多个电极被配置成在所述第一电力供应电极与所述第一接地电极之间的间隔空间以及所述第二电力供应电极与所述第二接地电极之间的间隔空间中产生电容耦合等离子体(CCP)。
3.根据权利要求2所述的批次型衬底处理装置，其中所述第一接地电极与所述第二接地电极彼此间隔开。
4.根据权利要求3所述的批次型衬底处理装置，其中所述第一接地电极与所述第二接地电极之间的间隔距离小于或等于所述第一电力供应电极与所述第一接地电极之间的间隔距离以及所述第二电力供应电极与所述第二接地电极之间的间隔距离中的每一者。
5.根据权利要求1所述的批次型衬底处理装置，其中彼此面对的所述第一电极保护管与所述第二电极保护管通过所述桥接部连接到彼此以彼此连通，
其中所述批次型衬底处理装置还包括：
冷却气体供应部，被配置成将冷却气体供应到彼此面对的所述第一电极保护管与所述第二电极保护管中；以及
冷却气体排放部，被配置成从彼此面对的所述第一电极保护管与所述第二电极保护管排放所述冷却气体，以产生所述冷却气体的气流。
6.根据权利要求5所述的批次型衬底处理装置，其中所述冷却气体供应部连接到所述多个第二电极保护管中的每一者，且
所述冷却气体排放部连接到所述多个第一电极保护管中的每一者。
7.根据权利要求5所述的批次型衬底处理装置，还包括：
气体供应密封盖，连接到彼此面对的所述第一电极保护管与所述第二电极保护管中的任何一个电极保护管，且在所述气体供应密封盖中在与所述任何一个电极保护管连通的内空间的侧壁中设置有流入端口，所述冷却气体通过所述流入端口而被供应；以及
气体排放密封盖，连接到彼此面对的所述第一电极保护管与所述第二电极保护管中的另一个电极保护管，且在所述气体排放密封盖中在与所述另一个电极保护管连通的内空间的侧壁中设置有排气端口，所述冷却气体通过所述排气端口而被排放。
8.根据权利要求5所述的批次型衬底处理装置，其中所述冷却气体包括惰性气体。
9.根据权利要求1所述的批次型衬底处理装置，还包括：
高频电源部，被配置成供应高频电力；以及
电力分配部，设置在所述高频电源部与所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极之间且被配置成对从所述高频电源部供应的所述高频电力进行分配，以将所分配的所述高频电力提供到所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极中的每一者。
10.根据权利要求9所述的批次型衬底处理装置，其中所述电力分配部包括设置在分配点与所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极中的至少一者之间的可变电容器，所述高频电力在所述分配点处被分配给所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极中的每一者。
11.根据权利要求1所述的批次型衬底处理装置，还包括控制部，所述控制部被配置成选择性地对施加到所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极中的每一者的高频电力进行调整。
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