JP5603962B2

JP5603962B2 - 工程処理部及び基板処理装置、及びこれを利用する基板処理方法

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Publication number: JP5603962B2
Application number: JP2013046993A
Authority: JP
Inventors: チェ，ヘ−スン; イ，セオン−ウ
Original assignee: PSK Inc
Current assignee: PSK Inc
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2033-03-08
Also published as: TW201338079A; CN103311158B; TWI489578B; KR101283571B1; JP2013191845A; SG193710A1; CN103311158A

Description

本発明は基板処理装置に関し、より詳細には工程チャンバーを有する基板処理装置に関する。

半導体素子、平板表示パネル、及びソーラセル等の製造工程はフォトレジストを除去するアッシング工程を包含する。アッシング工程は基板上に塗布されたフォトレジストを除去する。

特許文献１にはアッシング工程を遂行できる装置が開示される。工程ガスはプラズマ状態に励起されて工程チャンバーへ供給される。工程チャンバーの内部は外部より高温に維持され、基板は約２５０℃程度に加熱された状態でアッシング工程が行われる。

工程が進行される間に、工程チャンバーの内部は外部環境に影響を受ける。工程チャンバーの内部は外部温度によって温度が下降し、特に外部と隣接する縁領域の温度が大きく下降する。このような温度下降は工程チャンバー内に留まる反応副産物を硬化させて工程チャンバーの内部壁に反応副産物膜を形成する。反応副産物膜は以後進行される基板処理工程でパーティクルとして作用する。

韓国登録特許第１０−７５０８２８号公報

本発明の実施形態は基板を均一に処理できる基板処理装置を提供する。

また、本発明の実施形態は外部環境による影響を最小化できる基板処理装置を提供する。

また、本発明の実施形態は基板処理過程を実時間にモニタリングできる基板処理装置を提供する。

本発明の一実施形態による基板処理装置は内部に第１空間が形成された内部チャンバーと、前記内部チャンバーを囲み、前記第１空間と分離された第２空間を形成する第１外部チャンバーと、前記第１空間に位置し、基板を支持するサセプタと、前記内部チャンバーに連結され、前記第１空間のガスを外部へ排気する第１排気ラインと、基板を処理する工程ガスを前記第１空間へ供給する工程ガス供給部と、前記第２空間に位置し、前記第１空間内の状態をモニタリングするモニターモジュールと、前記第１外部チャンバーの外部で前記第１外部チャンバーを囲み、前記第２空間と分離された第３空間を形成する第２外部チャンバーと、前記第２外部チャンバーに連結され、前記第３空間のガスを外部へ排気する第３排気ラインと、を含む。

また、前記第１外部チャンバーは複数個提供され、前記内部チャンバーの周辺に沿って互いに離隔して配置され、各々第２空間を形成し、前記モニターモジュールは前記第２空間の各々に提供され得る。

また、前記第１外部チャンバーは前記内部チャンバーの周辺に沿って提供され、前記第２空間は前記第１空間を囲むリング形状を有することができる。

また、前記第１外部チャンバーは一端が前記内部チャンバーの側壁に連結される上部板と、前記上部板の下部に位置し、一端が前記内部チャンバーの側壁に連結される下部板と、前記内部チャンバーの側壁と対向し、前記上部板の他端と前記下部板の他端を連結する側壁を有し、前記第２空間は前記上部板、前記下部板、前記内部チャンバーの側壁、及び前記第１外部チャンバーの側壁が組み合わされて形成され得る。

また、前記第１外部チャンバーに連結され、前記第２空間のガスを外部へ排気する第２排気ラインをさらに包含できる。

また、前記第２空間に位置し、基板処理工程を制御する工程キット（ｐｒｏｃｅｓｓｋｉｔ）をさらに包含できる。

また、前記モニターモジュールは前記内部チャンバーの側壁に固定設置され、一部分が前記第１空間に露出され、前記第１空間の状態変化を測定する第１モニターセンサーと、前記第２空間に位置し、前記第２空間の圧力変化を測定する第２モニターセンサーを包含することができる。

また、前記第１モニターセンサーは前記第１空間の温度変化、圧力変化、電界の強さ変化、及び工程ガスの密度変化の中の少なくともいずれか１つを測定することができる。

また、前記工程ガス供給部は前記第２空間に位置し、その一端が前記内部チャンバーの側壁に連結され、前記第１空間に工程ガスを供給する工程ガス供給ラインを包含することができる。

また、前記工程ガス供給部は前記工程ガス供給ラインに設置され、工程ガスをプラズマ状態に励起させるジェネレーターをさらに包含できる。

また、前記第１排気ラインに設置される排気ポンプと、前記内部チャンバーと前記排気ポンプとの間の区間で前記第１排気ラインに設置される第１調節バルブをさらに含み、前記第３排気ラインは前記調節バルブと前記排気ポンプとの間の区間で前記第１排気ラインに連結され、第２調節バルブが設置され得る。

また、前記第１排気ラインに設置される第１排気ポンプと、前記第３排気ラインに設置される第２排気ポンプをさらに包含できる。

本発明の一実施形態による工程処理部は内部に第１空間が形成された内部チャンバーと、前記内部チャンバーを囲み、前記第１空間と分離された第２空間を形成する第１外部チャンバーと、前記第１空間に位置し、基板を支持するサセプタと、前記内部チャンバーに連結され、前記第１空間のガスを外部へ排気する排気ラインと、前記第２空間に位置し、前記第１空間の状態をモニタリングするモニターモジュールと、前記第１外部チャンバーの外部で前記第１外部チャンバーを囲み、前記第２空間と分離された第３空間を形成する第２外部チャンバーと、前記第２外部チャンバーに連結され、前記第３空間のガスを外部へ排気する排気ラインを包含することができる。

また、前記第２空間は前記第１空間を囲むリング形状であり、前記モニターモジュールは複数個提供され、前記第２空間に沿って互いに離隔して配置され得る。

また、前記第１外部チャンバーは前記内部チャンバーの周辺に沿って互いに離隔して配置され、前記第２空間を各々形成し、前記モニターモジュールは前記第２空間の各々に提供され得る。

また、前記第１外部チャンバーに連結され、前記第２空間のガスを外部へ排気する排気ラインをさらに包含できる。

本発明の一実施形態による基板処理方法は内部チャンバーの第１空間に工程ガスを供給して基板を処理し、前記内部チャンバーを囲み、前記第１空間と分離された第２空間を形成する第１外部チャンバー内に位置するモニターモジュールが前記第１空間の状態をモニタリングし、前記第１外部チャンバーの外部には前記第１外部チャンバーを囲み前記第２空間と分離された第３空間を形成する第２外部チャンバーが提供され、基板処理が進行される間に、前記第３空間は真空状態を維持することができる。

また、前記内部チャンバーに連結される排気ラインを通じて前記第１空間のガスは外部へ排気され、前記第２空間は前記第１空間より高い圧力に維持され得る。

また、前記第１空間と前記第２空間は常圧より低い圧力に維持され得る。

また、前記モニターモジュールは前記第１空間の温度変化、圧力変化、電界の強さ変化、及び工程ガスの密度変化の中の少なくともいずれか１つを測定することができる。

本発明の実施形態によれば、基板処理が進行される空間の条件が均一に維持されるので、基板処理が均一に行われる。

また、本発明の実施形態によれば、基板処理が進行される空間において外部温度の影響が最小化される。

また、本発明の実施形態によれば、基板処理が進行される空間の条件が実時間にモニタリングされる。

本発明の一実施形態による基板処理装置を示す図面である。図１のＡ−Ａ’に沿う工程処理部の断面図である。他の実施形態による図１のＡ−Ａ’線の工程処理部の断面図である。図１に図示されたモニターモジュールの一例を示す図面である。第２プラズマ供給部を示す図面である。本発明の他の実施形態による図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。本発明の他の実施形態による基板処理装置を示す断面図である。図７のＡ−Ａ’線に沿う工程処理部の断面図である。図７に図示されたモニターモジュールの一例を示す図面である。本発明の他の実施形態による基板処理装置を示す断面図である。本発明のその他の実施形態による基板処理装置を示す図面である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態による工程処理部と基板処理装置、及びこれを利用する基板処理方法を詳細に説明する。本発明を説明することにおいて、関連された公知構成又は機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を分かり難くすることがあり得ると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。

図１は本発明の一実施形態による基板処理装置を示す図面である。

図１を参照すれば、基板処理装置１０００は工程ガスを利用して基板Ｗを処理する。基板処理装置１０００はプラズマ状態の工程ガスを利用して基板Ｗを処理できる。例えば、基板処理装置１０００はエッチング工程、アッシング工程、及び蒸着工程等を遂行できる。以下で基板処理装置１０００はプラズマ状態の工程ガスを利用してアッシング工程を遂行することを例として説明する。基板処理装置１０００は工程処理部１００と工程ガス供給部２００とを含む。

工程処理部１００は工程ガスを利用して基板Ｗに対するアッシング工程を遂行する。工程処理部１００は工程チャンバー１１０、サセプタ１２０、バッフル１３０、排気部１４０、及びモニターモジュール１５０を含む。

図２は図１のＡ−Ａ’に沿う工程処理部の断面図である。

図１及び図２を参照すれば、工程チャンバー１１０は基板Ｗの処理工程が遂行される空間を提供することが理解される。工程チャンバー１１０は内部チャンバー１１１と外部チャンバー１１２とを含む。

内部チャンバー１１１は上面が開放された空間が内部に形成される。内部チャンバー１１１の開放された上面を通じて工程ガスが供給される。内部チャンバー１１１の内部空間は第１空間Ｓ１として提供される。第１空間Ｓ１は基板Ｗの処理が行われる空間である。内部チャンバー１１１の底面には排気ホール１１１ａが形成される。排気ホール１１１ａは第１空間Ｓ１に留まるガスと反応副産物が外部へ排出される通路を提供する。

外部チャンバー１１２は内部チャンバー１１１の外部へ提供される。外部チャンバー１１２は複数個提供され、内部チャンバーの周辺に沿って互いに離隔して配置される。外部チャンバー１１２の各々は内部チャンバー１１１との間の空間で第２空間Ｓ２を形成する。第２空間Ｓ２は内部チャンバー１１１の側壁によって第１空間Ｓ１と分離された空間であり、第１空間Ｓ１の周辺に沿って提供される。外部チャンバー１１２は上部板１１２ａ、下部板１１２ｂ、及び側壁１１２ｃを含む。上部板１１２ａは一端が内部チャンバー１１１の側壁に固定結合する。下部板１１２ｂは上部板１１２ａの下部に位置し、一端が内部チャンバー１１１の側壁に固定結合する。側壁１１２ｃは内部チャンバー１１１の側壁と対向し、上部板１１２ａの他端と下部板１１２ｂの他端とを連結する。外部チャンバー１１２の上部板１１２ａ、下部板１１２ｂ、及び側壁１１２ｃは内部チャンバー１１１の側壁と組み合わせて第２空間Ｓ２を形成する。

サセプタ１２０は第１空間Ｓ１に位置し、基板Ｗを支持する。サセプタ１２０は円板形状に提供され、上面に基板Ｗが置かれる。サセプタ１２０の内部には電極（図示せず）が提供され得る。電極は外部電源に連結され、印加された電力によって静電気を発生させる。静電気は基板Ｗをサセプタ１２０の上面に固定させる。サセプタ１２０の内部にはヒーティングコイル１２１ａ、１２１ｂと冷却コイル（図示せず）が提供され得る。ヒーティングコイル１２１ａ、１２１ｂは基板Ｗを既設定された温度に加熱する。アッシング工程の場合、基板Ｗは約２００℃程度に加熱できる。ヒーティングコイル１２１ａ、１２１ｂはサセプタ１２０の中央領域に提供される第１ヒーティングコイル１２１ａとサセプタ１２０の縁領域に提供される第２ヒーティングコイル１２１ｂとを含む。第１ヒーティングコイル１２１ａと第２ヒーティングコイル１２１ｂとは基板Ｗの領域を区分して基板Ｗを加熱する。第１ヒーティングコイル１２１ａと第２ヒーティングコイル１２１ｂとは互いに異なる温度の熱を発生させ得る。第１ヒーティングコイル１２１ａと第２ヒーティングコイル１２１ｂとは外部環境による温度影響を考慮して基板Ｗを加熱する。サセプタ１２０は基板Ｗに温度が効果的に伝達されるようにアルミニウム又はセラミック材質で提供され得る。冷却コイル（図示せず）は加熱された基板Ｗを強制冷却させる。工程処理が完了された基板Ｗは常温状態又は次に工程進行に要求される温度に冷却される。サセプタ１２０は支持軸１２２に支持され得る。支持軸１２２は円筒形状に提供され、サセプタ１２０の下部でサセプタ１２０を支持する。

バッフル１３０はサセプタ１２０の上部に位置する。バッフル１３０はサセプタ１２０の上面と対向して配置される。バッフル１３０にはホール１３１が形成される。ホール１３１はバッフル１３０の上面と下面とを連結する貫通ホールへ提供され、バッフル１３０の各領域に均一に形成される。ホール１３１は工程ガスが通過する通路を提供する。バッフル１３０は接地され得る。バッフル１３０はプラズマ状態の工程ガス成分の中の自由ラジカルを通過させ、イオンの移動を遮断する。自由ラジカルは不十分な結合（ｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅｂｏｎｄｉｎｇ）を有し、電気的に中性を示す。自由ラジカルは反応性が非常に大きくて、基板Ｗ上の物質と主に化学作用を通じて工程を遂行する。反面、イオンは電荷を有するので、電位差によって一定な方向に加速される。加速されたイオンは基板Ｗ上の物質と物理的に衝突して基板Ｗ工程を遂行する。したがって、イオンはフォトレジスト膜のみでなく、基板パターンと衝突できる。イオンの衝突はパターンを損傷させ、パターンの電荷量を変動させ得る。パターンの電荷量変動は後続工程に影響を及ぼす。接地されたバッフル１３０によってイオンの移動が遮断されるので、イオンの衝突による問題を予防できる。

排気部１４０は第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを真空状態に維持させる。排気部１４０は第１排気ライン１４１、第２排気ライン１４２、及び排気ポンプ１４３を含む。

第１排気ライン１４１は内部チャンバー１１１の排気ホール１１１ａに連結される。第１排気ライン１４１は第１空間Ｓ１内のガスが外部へ排気される通路を提供する。第１排気ライン１４１には排気ポンプ１４３が設置される。排気ポンプ１４３は真空圧を形成する。真空圧は第１排気ライン１４１を通じて第１空間Ｓ１へ伝達される。基板処理が遂行される間に第１空間Ｓ１は真空状態に減圧される。第１排気ライン１４１の領域の中の内部チャンバー１１１と排気ポンプ１４３との間の区間には第１調節バルブ１４４が設置される。第１調節バルブ１４４は第１排気ライン１４１を開閉し、第１排気ライン１４１の内部通路が開放される程度を調節することができる。第１排気ライン１４１の内部通路が開放された程度にしたがって第１空間Ｓ１の圧力の大きさが調節され得る。

第２排気ライン１４２は一端が外部チャンバー１１２に連結され、他端が第１排気ライン１４１に連結され得る。第２排気ライン１４２は第１調節バルブ１４４と排気ポンプ１４３との間の区間で第１排気ライン１４１に連結され得る。第２排気ライン１４２には第２調節バルブ１４５が設置される。第２調節バルブ１４５は第２排気ライン１４２を開閉し、第２排気ライン１４２の内部通路が開放される程度を調節することができる。第２排気ライン１４２の内部通路が開放された程度にしたがって第２空間Ｓ２の圧力の大きさが調節され得る。

前記実施形態では第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との圧力が１つの排気ポンプ１４３によって圧力調節されることと説明したが、図３のように、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とは別個のポンプ１４３、１４６によって圧力調節され得る。

モニターモジュール１５０は第２空間Ｓ２に位置する。モニターモジュール１５０は複数個提供され、第２空間Ｓ２の各々に位置する。モニターモジュール１５０は第１空間Ｓ１内の状態をモニタリングする。

図４は図１に図示されたモニターモジュールの一例を示す図面である。

図１及び図４を参照すれば、モニターモジュール１５０は第１モニターセンサー１５１、第２モニターセンサー１５２、及び制御部１５３を含む。

第１モニターセンサー１５１は基板処理工程が進行される間に第１空間Ｓ１の状態変化を測定する。第１モニターセンサー１５１は内部チャンバー１１１の側壁に挿入及び固定される。第１モニターセンサー１５１は一部分が第１空間Ｓ１に露出される。第１モニターセンサー１５１は複数個のセンシング部（図示せず）を有し、各々のセンシング部は互いに異なる要素を測定することができる。各々のセンシング部は第１空間Ｓ１の温度変化、圧力変化、電界（ｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄ）の強さ変化、及びプラズマの密度変化の中のいずれか１つを測定することができる。第１モニターセンサー１５１で測定されたデータは制御部１５３へ伝達される。

第２モニターセンサー１５２は第２空間Ｓ２に位置する。第２モニターセンサー１５２は第２空間Ｓ２の圧力変化をモニタリングする。第２空間Ｓ２には多様な装置が位置することができる。例えば、上述したモニターモジュール１５０のみでなく、基板処理工程を制御する工程キット（ｐｒｏｃｅｓｓｋｉｔ）１６０が位置することができる。このような装置１６０は内部チャンバー１１１の第１空間Ｓ１と直接連結され得る。この場合、装置１６０が内部チャンバー１１１に連結される接点でリーク（Ｌｅａｋ）が誘発されるか、或いは第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間に段状の環境差異が発生する。例えば、第１空間Ｓ１が真空状態を維持し、第２空間Ｓ２が第１空間Ｓ１より高い圧力状態を維持する場合、接点でのリークによって第２空間Ｓ２に留まるガスが第１空間Ｓ１へ流入される。このようなリークによる影響は第１空間Ｓ１の環境を変化させ、基板Ｗの均一な処理に影響を及ぼす。第２モニターセンサー１５２は第２空間Ｓ２の圧力変化を測定して接点でのリーク発生の可否をモニタリングする。第２モニターセンサー１５２で測定されたデータは制御部１５３へ伝達される。

制御部１５３は第１モニターセンサー１５１と第２モニターセンサー１５２とで受信されたデータを収集し、これを作業者へ提供する。作業者は提供されたデータに基づいて第１空間Ｓ１の状態を確認できる。

工程ガス供給部２００は第１空間Ｓ１へ工程ガスを供給する。工程ガス供給部２００は第１プラズマ供給部２１０と第２プラズマ供給部（図５の２３０）とを含む。

第１プラズマ供給部２１０は工程チャンバー１１０の上部に位置する。第１プラズマ供給部２１０は電界を形成して工程ガスをプラズマ状態に励起させ、プラズマ状態の工程ガスを第１空間Ｓ１へ供給する。第１プラズマ供給部２１０はプラズマチャンバー２１１、工程ガス供給ライン２１２、電力印加部２１３、及び流入ダクト２１６を含む。

プラズマチャンバー２１１は工程チャンバー１１０の上部に位置する。プラズマチャンバー２１１には上面及び下面が開放された放電空間ＩＳが内部に形成される。プラズマチャンバー２１１の上端はガス供給ポート２１７によって密閉される。ガス供給ポート２１７は工程ガス供給ライン２１２に連結される。工程ガス供給ライン２１２で供給された工程ガスはガス供給ポート２１７を通じて放電空間ＩＳへ流入される。工程ガスはヘリウムＨｅ、水素Ｈ_２、及びネオンＮｅの中の少なくともいずれか１つの成分を含む混合ガスが使用され得る。

電力印加部２１３は放電空間ＩＳへ高周波電力を印加する。電力印加部２１３はアンテナ２１４と電源２１５とを含む。

アンテナ２１４は誘導結合形プラズマＩＣＰアンテナとして、コイル形状に提供される。アンテナ２１４はプラズマチャンバー２１１の外部でプラズマチャンバー２１１に複数回巻かれる。アンテナ２１４は放電空間ＩＳに対応する領域でプラズマチャンバー２１１に巻かれる。アンテナ２１４の一端は電源２１５に連結され、他端は接地される。

電源２１５はアンテナ２１４へ高周波電流を供給する。アンテナ２１４へ供給された高周波電力は放電空間ＩＳへ印加される。高周波電流によって放電空間ＩＳには電界が形成され、工程ガスは電界からイオン化に必要であるエネルギーを得てプラズマ状態に励起される。放電空間ＩＳでプラズマは上下方向に上下対称である鐘模様の分布に形成され得る。

流入ダクト２１６はプラズマチャンバー２１１と工程チャンバー１１０との間に位置する。流入ダクト２１６は工程チャンバー１１０の開放された上面を密閉し、下端にはバッフル１３０が結合する。流入ダクト２１６の内部には流入空間ＦＳが形成される。流入空間ＦＳは放電空間ＩＳと第１空間Ｓ１とを連結し、放電空間ＩＳで生成されたプラズマが第１空間Ｓ１へ供給される通路として提供する。

図５は第２プラズマ供給部を示す図面である。

図１と図５を参照すれば、第２プラズマ供給部２３０は工程ガス供給ライン２３１とジェネレーター２３２とを含むことが理解される。工程ガス供給ライン２３１は一部領域が第２空間Ｓ２に位置し、内部チャンバー１１１の側壁に挿入されてその終端が第１空間Ｓ１に位置する。工程ガス供給ライン２３１は第２空間Ｓ２の各々へ提供され得る。工程ガス供給ライン２３１は第１空間Ｓ１の縁領域へ工程ガスを供給する。ジェネレーター２３２は工程ガス供給ライン２３１に設置される。ジェネレーター２３２は工程ガス供給ライン２３１の内部通路に電界を形成する。工程ガスは電界からイオン化に必要であるエネルギーを得てプラズマ状態に励起される。ジェネレーター２３２の駆動によって第１空間Ｓ１の縁領域にはプラズマ状態の工程ガスが供給され得る。半導体集積度が増加し、回路線幅が減少することによって基板Ｗの中心領域と縁領域に対する工程均一度が高く要求される。第２プラズマ供給部２３０は第１領域Ｓ１の縁領域に工程ガスを追加供給して基板Ｗの縁領域に対する工程処理率を向上させる。

以下、上述した基板処理装置を利用して基板を処理する過程を説明する。

基板Ｗがサセプタ１２０に置かれれば、サセプタ１２０の内部に提供されたヒーティングコイル１２１ａ、１２１ｂが熱を発生して基板Ｗを既設定された温度に加熱する。排気部１４０は第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２へ真空圧を印加して第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを真空状態に維持する。工程ガス供給ライン２１２を通じて放電空間ＩＳへ工程ガスが供給され、アンテナ２１４で形成された電界によって工程ガスはプラズマ状態に励起される。工程ガスは流入空間ＦＳとバッフル１３０のホール１３１を経て第１空間Ｓ１へ供給される。これと同時に第２プラズマ供給部２３０の工程ガス供給ライン２３１を通じて第１空間Ｓ１の縁領域にプラズマ状態の工程ガスが供給される。工程ガスは基板Ｗ上に塗布されたフォトレジスト膜を除去する。基板処理過程で発生された副産物は第１排気ライン１４１を通じて外部へ排気される。

工程が進行される間に第１空間Ｓ１は外部温度より高い温度に維持され、真空状態に維持される。第１空間Ｓ１にはプラズマ状態の工程ガスによって電界が形成される。

工程チャンバー１１０の内部環境は外部環境に影響を受ける。例えば、工程チャンバー１１０の内部より低い温度に維持される外部温度は工程チャンバー１１０の内部温度を低下させる。特に外部と隣接する縁領域の温度が大きく下降する。このような温度下降は工程チャンバー１１０内に留まる反応部産物を硬化させ、工程チャンバー１１０の内側面に反応副産物膜を形成する。このような反応副産物は以後進行される基板Ｗ処理工程でパーティクルとして提供される。したがって、外部環境に対する影響が最少化され、工程チャンバー１１０の内部環境を実時間にモニタリングできる装置が要求される。

本発明の工程チャンバー１１０は工程処理が行われる第１空間Ｓ１と工程チャンバー１１０の外部との間に真空で維持される第２空間Ｓ２とを形成する。真空空間は低い熱伝達率を有するので、外部環境による温度影響を減少させる。第２空間Ｓ２によって外部温度による影響が減少されるので、第１空間Ｓ１は中心領域と縁領域との温度が均一に維持され得る。

そして、第２空間Ｓ２には第１空間Ｓ１の状態変化を実時間にモニタリングできるモニターモジュール１５０を提供する。第１モニターセンサー１５１は第１空間Ｓ１の温度変化、圧力変化、電界の強さ変化、及びプラズマの密度変化を実時間にモニタリングする。第１モニターセンサー１５１で測定された結果は基板処理均一度を判断する資料になる。第２モニターセンサー１５２は内部チャンバー１１１の内部と直接連結される装置によるリーク発生をモニタリングする。第２モニターセンサー１５２で測定された結果は作業者に提供されるので、第２空間Ｓ２が第１空間Ｓ１に及ぼす影響を実時間に監視できる。

上述した基板処理装置１０００を通じて第１空間Ｓ１の各領域は条件が均一に維持され得るので、基板処理均一度が向上され得る。

図６は本発明の他の実施形態による図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。

図１及び図６を参照すれば、外部チャンバー１１２’は円筒形状に提供され、内部チャンバー１１１を囲むように提供される。外部チャンバー１１２’は内部チャンバー１１１の周辺に沿って第２空間Ｓ２を形成する。第２空間Ｓ２は第１空間Ｓ１を囲むリング形状を有する。第２空間Ｓ２にはモニターモジュール１５０が複数個提供される。モニターモジュール１５０は第２空間Ｓ２に沿って一定の間隔で離隔して配置される。

図７は本発明の他の実施形態による基板処理装置を示す断面図であり、図８を図７のＡ−Ａ’線に沿う工程処理部の断面図であり、図９は図７に図示されたモニターモジュールの一例を示す図面である。

図７乃至図９を参照すれば、工程チャンバー１１０は内部チャンバー１１１、第１外部チャンバー１１２、及び第２外部チャンバー１１３を含む。

内部チャンバー１１１は第１空間Ｓ１を形成する。第１外部チャンバー１１２は内部チャンバー１１１の外部で位置する。第１外部チャンバー１１２は内部チャンバー１１１との間の空間に第２空間Ｓ２を形成する。第２空間Ｓ２は第１空間Ｓ１と分離される。第１外部チャンバー１１２は複数個提供され、内部チャンバー１１１の周辺に沿って互いに離隔して配置される。第２外部チャンバー１１３は円筒形状を有し、内部チャンバー１１１と第１外部チャンバー１１２とを囲むように配置される。第２外部チャンバー１１３は第１外部チャンバー１１２との間の空間に第３空間Ｓ３を形成する。第３空間Ｓ３はリング形状を有する。

排気部１４０の第１排気ライン１４１は内部チャンバー１１１に連結され、第２排気ライン１４２は第１外部チャンバー１１２に連結される。そして、第３排気ライン１４３は第２外部チャンバー１１３に連結される。第１排気ライン１４１は第１空間Ｓ１内のガスを外部へ排気し、第１空間Ｓ１を真空状態に維持させ得る。第２排気ライン１４２は第２空間Ｓ２内のガスを外部へ排気し、第２空間Ｓ２を真空状態に維持させ得る。第３排気ライン１４３は第３空間Ｓ３内のガスを外部へ排気し、第３空間Ｓ３を真空状態に維持させ得る。第２及び第３排気ライン１４２、１４３は第１調節バルブ１４５と排気ポンプ１４４との間の区間で第１排気ライン１４１に連結され得る。第２及び第３排気ライン１４２、１４３の各々には調節バルブ１４６、１４７が設置される。調節バルブ１４６、１４７の開放程度にしたがって第２及び第３空間Ｓ２、Ｓ３へ印加される真空圧の大きさが調節され得る。

これと異なり、第１乃至第３排気ライン１４１乃至１４３の各々に排気ポンプが設置され得り、第１及び第３空間Ｓ１乃至Ｓ３に個別的に真空圧が印加され得る。

基板処理工程が進行される間に、第１空間Ｓ１と第３空間Ｓ３は真空状態に維持される。第３空間Ｓ３が真空状態に維持されることによって、第１空間Ｓ１は外部環境による影響が最少化され得る。第２空間Ｓ２は第１空間Ｓ１と第３空間Ｓ３より高い圧力状態に維持され得る。第２モニターセンサー１５２は第２空間Ｓ２の圧力変化を測定して内部チャンバー１１１の内部と直接連結される装置１５１、１６０によるリーク発生の可否をモニタリングできる。これと異なり、第２空間Ｓ２は第１及び第３空間Ｓ１、Ｓ３の圧力と同一な圧力に維持され得る。第２空間Ｓ２の圧力が第１空間Ｓ１の圧力と同一であるので、接点でのリーク発生による影響を最小化できる。

工程ガス供給部２００は図１の実施形態で説明した構成と同様に提供されるので、その詳細な説明は省略する。

図１０は本発明の他の実施形態による基板処理装置を示す断面図である。

図１０を参照すれば、前記実施形態では基板処理装置１０００、１０００’が誘導結合プラズマ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ：ＩＣＰ）タイプであることと説明したが、基板処理装置１０００’’は蓄電結合プラズマ（ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ：ＣＣＰ）タイプに提供され得る。内部チャンバー１１１の第１空間Ｓ１にはシャワーヘッド１７０が位置する。シャワーヘッド１７０はサセプタ１２０の上部に位置する。シャワーヘッド１７０の底面には噴射ホール１７１が形成される。シャワーヘッド１７０の内部には上部電極１８０が位置する。上部電極１８０はサセプタ１２０の上面と対向して配置される。サセプタ１２０は下部電極へ提供される。工程ガス供給ライン２１２を通じてシャワーヘッド１７０の内部へ供給された工程ガスは噴射ホール１７１を経て第１空間Ｓ１へ均一に供給される。外部電源１９０から上部電極１８０へ電力が印加されれば、上部電極１８０とサセプタ１２０との間に電界が形成され、電界によって工程ガスはプラズマ状態に励起される。

外部チャンバー１１２は内部チャンバー１１１の外部へ提供される。外部チャンバー１１２は内部チャンバー１１１との間の空間で第２空間Ｓ２を形成する。第２空間Ｓ２は内部チャンバー１１１の側壁によって第１空間Ｓ１と分離された空間である。第２空間Ｓ２には工程キット１６０とモニターモジュール１５０とが提供される。

第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２内のガスは排気ライン１４１、１４２を通じて外部へ排気され、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２は常圧より低い圧力に維持される。第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２は真空状態に維持され得る。

図１１は本発明のその他の実施形態による基板処理装置を示す図面である。

図１１を参照すれば、図１０の基板処理装置１０００’’と異なり、工程チャンバー１１０は第２外部チャンバー１１３をさらに含む。第２外部チャンバー１１３は円筒形状を有し、第１外部チャンバー１１２を囲むように配置される。第２外部チャンバー１１３は第１外部チャンバー１１２との間の空間に第３空間Ｓ３を形成する。第３空間Ｓ３はリング形状を有する。

内部チャンバー１１１、第１外部チャンバー１１２、及び第２外部チャンバー１１３の各々は排気ライン１４１、１４２、１４３に連結される。排気ライン１４１、１４２、１４３を通じて第１乃至第３空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３内のガスが外部へ排気される。排気ライン１４１、１４２、１４３を通じて第１乃至第３空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の各々は真空状態に維持され得る。工程が進行される間に、第２空間Ｓ２と第３空間Ｓ３は真空状態に維持され得る。したがって、第１空間Ｓ１は外部環境による影響が最少化され得る。これと異なり、第２空間Ｓ２は第１空間Ｓ１と第３空間Ｓ３より高い圧力に維持され得る。第２モニターセンサー１５２は第２空間Ｓ２の圧力変化を測定して、工程キット１６０等と内部チャンバー１１１の接点でリーク発生の可否をモニタリングする。

以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したに過ぎないし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためではなく説明するためであり、このような実施形態によって、本発明の技術思想の範囲が限定されることはない。本発明の保護範囲は以下の請求の範囲によって解釈されなければならず、それと同等な範囲の内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものとして解釈しなければならない。

１００：工程処理部、
１１０：工程チャンバー、
１１１：内部チャンバー、
１１２：第１外部チャンバー、
１１３：第２外部チャンバー、
１２０：サセプタ、
１３０：バッフル、
１４０：排気部、
１４１：第１排気ライン、
１４２：第２排気ライン、
１４３：排気ポンプ、
１５０：モニターモジュール、
１５１：第１モニターセンサー、
１５２：第２モニターセンサー、
１５３：制御部。

Claims

内部に第１空間が形成された内部チャンバーと、
前記内部チャンバーを囲み、前記第１空間と分離された第２空間を形成する第１外部チャンバーと、
前記第１空間に位置し、基板を支持するサセプタと、
前記内部チャンバーに連結され、前記第１空間のガスを外部へ排気する第１排気ラインと、
基板を処理する工程ガスを前記第１空間に供給する工程ガス供給部と、
前記第２空間に位置し、前記第１空間内の状態をモニタリングするモニターモジュールと、
前記第１外部チャンバーの外部で前記第１外部チャンバーを囲み、前記第２空間と分離された第３空間を形成する第２外部チャンバーと、
前記第２外部チャンバーに連結され、前記第３空間のガスを外部へ排気する第３排気ラインと、を含む基板処理装置。
前記第１外部チャンバーは複数個提供され、前記内部チャンバーの周辺に沿って互いに離隔して配置され、各々第２空間を形成し、
前記モニターモジュールは前記第２空間の各々に提供される請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１外部チャンバーは前記内部チャンバーの周辺に沿って提供され、
前記第２空間は前記第１空間を囲むリング形状を有する請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１外部チャンバーは、
一端が前記内部チャンバーの側壁に連結される上部板と、
前記上部板の下部に位置し、一端が前記内部チャンバーの側壁に連結される下部板と、
前記内部チャンバーの側壁と対向し、前記上部板の他端と前記下部板の他端とを連結する側壁と、を有し、
前記第２空間は前記上部板、前記下部板、前記内部チャンバーの側壁、及び前記第１外部チャンバーの側壁が組み合わされて形成される請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１外部チャンバーに連結され、前記第２空間のガスを外部へ排気する第２排気ラインをさらに含む請求項１に記載の基板処理装置。
前記第２空間に位置し、基板処理工程を制御する工程キット（ｐｒｏｃｅｓｓｋｉｔ）をさらに含む請求項１に記載の基板処理装置。
前記モニターモジュールは、
前記内部チャンバーの側壁に固定設置され、一部分が前記第１空間に露出され、前記第１空間の状態変化を測定する第１モニターセンサーと、
前記第２空間に位置し、前記第２空間の圧力変化を測定する第２モニターセンサーと、を含む請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の基板処理装置。
前記第１モニターセンサーは前記第１空間の温度変化、圧力変化、電界の強さ変化、及び工程ガスの密度変化の中の少なくともいずれか１つを測定する請求項７に記載の基板処理装置。
前記工程ガス供給部は、
前記第２空間に位置し、その一端が前記内部チャンバーの側壁に連結され、前記第１空間へ工程ガスを供給する工程ガス供給ラインを含む請求項７に記載の基板処理装置。
前記工程ガス供給部は、
前記工程ガス供給ラインに設置され、工程ガスをプラズマ状態に励起させるジェネレーターをさらに含む請求項９に記載の基板処理装置。
前記第１排気ラインに設置される排気ポンプと、
前記内部チャンバーと前記排気ポンプとの間の区間で前記第１排気ラインに設置される第１調節バルブと、をさらに含み、
前記第３排気ラインは前記調節バルブと前記排気ポンプとの間の区間で前記第１排気ラインに連結され、第２調節バルブが設置される請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の基板処理装置。
前記第１排気ラインに設置される第１排気ポンプと、
前記第３排気ラインに設置される第２排気ポンプと、をさらに含む請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の基板処理装置。
内部に第１空間が形成された内部チャンバーと、
前記内部チャンバーを囲み、前記第１空間と分離された第２空間を形成する第１外部チャンバーと、
前記第１空間に位置し、基板を支持するサセプタと、
前記内部チャンバーに連結され、前記第１空間のガスを外部へ排気する排気ラインと、
前記第２空間に位置し、前記第１空間の状態をモニタリングするモニターモジュールと、
前記第１外部チャンバーの外部で前記第１外部チャンバーを囲み、前記第２空間と分離された第３空間を形成する第２外部チャンバーと、
前記第２外部チャンバーに連結され、前記第３空間のガスを外部へ排気する排気ラインと、を含む工程処理部。
前記モニターモジュールは、
前記内部チャンバーの側壁に固定設置され、一部分が前記第１空間に露出され、前記第１空間の状態変化を測定する第１モニターセンサーと、
前記第２空間に位置し、前記第２空間の圧力変化を測定する第２モニターセンサーと、を含む請求項１３に記載の工程処理部。
前記第２空間に位置し、基板処理工程を制御する工程キット（ｐｒｏｃｅｓｓｋｉｔ）をさらに含む請求項１４に記載の工程処理部。
前記第２空間は前記第１空間を囲むリング形状であり、
前記モニターモジュールは複数個提供され、前記第２空間に沿って互いに離隔して配置される請求項１４に記載の工程処理部。
前記第１外部チャンバーは前記内部チャンバーの周辺に沿って互いに離隔して配置され、前記第２空間を各々形成し、
前記モニターモジュールは前記第２空間の各々に提供される請求項１４に記載の工程処理部。
前記第１外部チャンバーに連結され、前記第２空間のガスを外部へ排気する排気ラインをさらに含む請求項１４に記載の工程処理部。
内部チャンバーの第１空間に工程ガスを供給して基板を処理し、前記内部チャンバーを囲み前記第１空間と分離された第２空間を形成する第１外部チャンバー内に位置するモニターモジュールが前記第１空間の状態をモニタリングするとともに、
前記第１外部チャンバーの外部には前記第１外部チャンバーを囲み、前記第２空間と分離された第３空間を形成する第２外部チャンバーが提供され、基板処理が進行される間に、前記第３空間は真空状態を維持する基板処理方法。
前記内部チャンバーに連結される排気ラインを通じて前記第１空間のガスは外部へ排気され、
前記第２空間は前記第１空間より高い圧力に維持される請求項１９に記載の基板処理方法。
前記第１空間と前記第２空間とは常圧より低い圧力に維持される請求項１９に記載の基板処理方法。
前記モニターモジュールは前記第１空間の温度変化、圧力変化、電界の強さ変化、及び工程ガスの密度変化の中の少なくともいずれか１つを測定する請求項１９乃至請求項２１のいずれか１つに記載の基板処理方法。