KR100726791B1 - 복수의 기판을 병렬 배치 처리하기 위한 플라즈마 처리장치 - Google Patents

복수의 기판을 병렬 배치 처리하기 위한 플라즈마 처리장치 Download PDF

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최대규
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Abstract

복수의 기판을 병렬 배치 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치가 게시된다. 본 발명의 플라즈마 처리 장치는 복수의 기판을 수용하여 배치 처리하기 위한 제1 배치 처리 챔버, 또 다른 복수의 기판을 수용하여 배치 처리하기 위한 제2 배치 처리 챔버. 제1 배치 처리 챔버와 제2 배치 처리 챔버 사이에 연결되어 제1 및 제2 배치 처리 챔버를 경유하는 플라즈마 방전 경로를 제공하는 적어도 두 개의 외부 방전관. 및 플라즈마 방전 경로를 유도하기 위한 유도 코일이 결합된 페라이트 코어로 구성된다. 본 발명의 플라즈마 처리 장치에 의하면 두 개의 배치 처리 챔버가 하나의 플라즈마 반응기를 공유하여 효율적인 설비 구성이 가능하여 설비의 가격을 낮출 수 있다. 또한 보다 많은 매수의 기판을 배치 처리하여 기판 처리량을 보다 혁혁하게 증가 시킬 수 있다. 그리고 유도 결합 플라즈마 방식에 의해 플라즈마를 유도함으로서 넓은 볼륨의 플라즈마를 안정되게 생성할 수 있으며, 그 발생 밀도 및 균일도를 높여 수율을 높일 수 있다.
배치 처리, 플라즈마, 유도 결합, 페라이트, 웨이퍼, 기판

Description

복수의 기판을 병렬 배치 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS FOR A PARALLEL BACH PROCESSING OF A PLURALITY OF SUBSTRATES}
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 수직 단면도이다.
도 3은 도 1의 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 방전 경로를 보여주는 도면이다.
도 4는 가스 공급 및 분배 구조를 변형한 예를 보여주는 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 5는 도 4의 플라즈마 처리 장치의 수직 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 7은 도 6의 플라즈마 처리 장치의 수직 단면도이다.
도 8은 도 6의 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 방전 경로를 보여주는 수평 단면도이다.
도 9는 외부 방전관의 배치 구조를 변형한 예의 플라즈마 처리 장치의 사시 도이다.
도 10은 도 9의 플라즈마 처리 장치의 수직 단면도이다.
도 11은 복수개의 외부 방전관을 장착한 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 13은 도 12의 플라즈마 처리 장치의 사시도이다. 그리고
도 14는 도 12의 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 방전 경로를 보여주는 수직 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 제1 배치 처리 챔버 11, 21: 실린더형 몸체
12, 22: 고깔형 상단부 13, 23: 고깔형 하단부
20: 제2 배치 처리 챔버 14, 24: 기판 출입구
30, 40: 외부 방전관 31, 41: 페라이트 코어
32, 42: 유도 코일 33: 가스 입력관
43: 가스 출력관
본 발명은 복수의 기판을 배치 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 독립된 두 개의 배치 처리 챔버를 이용하여 동시에 병렬 배치 처리 할 수 있는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이 다.
반도체 제조에서 플라즈마는 다양한 공정 예를 들어, 식각(etching), PVD와 CVD를 이용한 증착(deposition), 포토레지스트를 제거하는 아싱(ashing), 챔버 클리닝 등 다양한 공정에 널리 사용되고 있다. 플라즈마 공정에서 높은 처리량을 얻기 위하여 복수의 기판을 배치 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치가 제공되고 있다.
1993년 6월 8일 쿠로노 등에게 허여된 미국특허 제5217560호의 수직 타입 처리 장치는 실린더형 반응 튜브와 실린더형 내부 튜브를 구비한다. 반응 튜브의 외부에는 링형을 갖는 다수개의 플라즈마 발생 전극 유닛이 배치된다. 반응 튜브와 내부 튜브 사이에는 반응 가스 파이프가 설치되어 반응 가스를 입력한다. 입력된 반응 가스는 플라즈마 방생 전극으로부터 발생된 전기장에 의해 플라즈마화 되어 내부 튜브의 다수개의 홀들을 통하여 내부 튜브의 내측으로 유입된다. 내부 튜브의 내측으로는 승/하강이 가능한 수직형의 기판 보트가 배치된다. 웨이퍼 보트에는 복수의 웨이퍼가 수평으로 적층된다. 이 수직 타입 처리 장치는 반도체 웨이퍼나 액정 기판의 아싱 공정이나 증착 공정 등에 사용된다.
이와 같은 종래의 배치 처리를 위한 플라즈마 처리 장치는 복수의 기판을 배치 처리함으로서 매엽식 플라즈마 처리 장치에 비하여 상당히 높은 처리량을 얻을 수 있다. 본 발명자는 이와 같은 배치 처리를 위한 플라즈마 처리 장치에서, 보다 높은 기판 처리량을 얻을 수 있도록 하기 위하여 병렬 배치 처리가 가능한 플라즈마 처리 장치를 제공하고자 한다.
반도체 산업에서 각 공정별 제조 설비의 설비 가격은 최종 반도체 제품의 가격에 많은 영향을 미친다. 그럼으로 최대한 제조 설비의 가격을 낮추기 위한 노력이 계속되고 있다. 지금까지의 배치 처리를 위한 플라즈마 처리 장치는 복수의 기판을 수용하는 하나의 배치 처리 챔버와 이를 위한 하나의 플라즈마 반응기로 구성되는 것이 일반적이다. 만약, 하나의 플라즈마 반응기를 공유하는 두 개의 배치 처리 챔버를 구성할 수 있다면 제조 설비의 가격을 낮출 수 있을 것이며, 보다 많은 매수의 기판을 배치 처리하여 기판 처리량을 보다 혁혁하게 증가 시킬 수 있을 것이다.
따라서 본 발명은 두 개의 배치 처리 챔버가 하나의 플라즈마 반응기를 공유하여 효율적인 설비 구성을 가능하게 하며, 두 개의 배치 처리 챔버에 공통된 플라즈마를 유도할 수 있는 플라즈마 반응기를 구비하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 복수의 기판을 병렬 배치 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 처리 장치는: 복수의 기판을 수용하여 배치 처리하기 위한 제1 배치 처리 챔버; 또 다른 복수의 기판을 수용하여 배치 처리하기 위한 제2 배치 처리 챔버; 제1 배치 처리 챔버와 제2 배치 처리 챔버 사이에 연결되어 제1 및 제2 배치 처리 챔버를 경유하는 플라즈마 방전 경로를 제공하는 적어도 두 개의 외부 방전관; 및 플라즈마 방전 경로를 유도하기 위한 유도 코일이 결합된 페라이트 코어를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는 복수의 기판이 수용되는 실린더형 몸체를 구비하고, 적어도 두 개의 외부 방전관은: 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 상부를 상호 연결하는 제1 외부 방전관; 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 하부를 상호 연결하는 제2 외부 방전관을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 페라이트 코어는 제1 외부 방전관 및/또는 제2 외부 방전관에 장착되는 하나 이상의 링형 페라이트 코어를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 제1 외부 방전관의 중간 부분에 연결된 가스 입력관; 제2 외부 방전관의 중간 부분에 연결된 가스 배출관; 및 실린더형 몸체 내부의 상부와 하부에 각기 수평으로 설치되며 다수개의 홀이 형성된 원판형의 제1 및 제2 가스 분배판을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는: 실린더형 챔버 몸체의 상단이 상부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 상단부; 및 실린더형 챔버 몸체의 하단이 하부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 하단부를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 제1 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체에 연결되는 제1 가스 입력관과 제1 가스 배출관; 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체에 연결되는 제2 가스 입력관과 제1 가스 배출관; 및 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 내부에 각기 설치되며 다수개의 홀이 형성된 실린더형 가스 분배 튜브를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 가스 입력관은 공통으로 연결되고 및/또는 제1 및 제2 가스 배출관은 공통으로 연결된다.
이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는: 실린더형 챔버 몸체의 상단이 상부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 상단부; 및 실린더형 챔버 몸체의 하단이 하부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 하단부를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는 각기 실린더형 몸체의 측벽으로 형성되어 복수의 기판이 출입하기 위한 기판 출입구를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는 복수의 기판이 수용되는 실린더형 몸체를 구비하고, 적어도 두 개의 외부 방전관은 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 측벽을 상호 연결하며, 페라이트 코어는 외부 방전관에 장착되는 하나 이상의 링형 페라이트 코어를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 적어도 두 개의 외부 방전관에 각기 연결되는 가스 입력관; 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 측벽에 연결되는 가스 출력관; 및 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 내부에 각기 설치되고 다수개의 홀이 형성된 실린더형 가스 분배 튜브를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 적어도 두 개의 외부 방전관에 각기 연결되는 가스 입력관은 공통으로 연결된다.
이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는 실린더형 몸체의 하부가 개방되어 복수의 기판이 출입하기 위한 기판 출입구를 구비하고, 기판 출입구는 캡 부재에 의해 개폐된다.
또 다른 실시예에 있어서, 제1 항에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는 복수의 기판이 수용되는 실린더형 몸체를 구비하고, 적어도 두 개의 외부 방전관은: 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 상부를 상호 연결하는 제1 외부 방전관; 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 측벽 하부를 상호 연결하는 제2 외부 방전관을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 페라이트 코어는 제1 및/또는 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체에 장착되는 하나 이상의 링형 페라이트 코어를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 제1 외부 방전관의 중간 부분에 연결된 가스 입력관; 제2 외부 방전관의 중간 부분에 연결된 가스 배출관; 및 실린더형 몸체 내부의 상부와 하부에 각기 수평으로 설치되며 다수개의 홀이 형성된 원판형의 제1 및 제2 가스 분배판을 포함한다.
이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는: 실린더형 챔버 몸체의 상단이 상부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 상단부를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는 실린더형 몸체의 하부가 개방되어 복수의 기판이 출입하기 위한 기판 출입구를 구비하고, 기판 출입구는 캡 부재에 의해 개폐된다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의하여야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성 에 대한 상세한 기술은 생략된다.
(실시예 1)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 복수의 기판을 병렬 배치 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치를 상세히 설명한다.
본 발명의 기본적인 의도는 복수의 기판을 수용하여 배치 처리하는 두 개의 배치 처리 챔버를 병렬로 구성하고, 두 개의 배치 처리 챔버가 하나의 플라즈마 반응기를 공유하여 공통된 플라즈마를 발생할 수 있도록 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 수직 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 복수의 기판(W1)을 수용하여 배치 처리하기 위한 제1 배치 처리 챔버(10), 또 다른 복수의 기판(W2)을 수용하여 배치 처리하기 위한 제2 배치 처리 챔버(20), 제1 배치 처리 챔버(10)와 제2 배치 처리 챔버(20) 사이에 연결되어 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)를 경유하는 플라즈마 방전 경로(P)를 제공하는 적어도 두 개의 외부 방전관(30)(40) 및, 플라즈마 방전 경로(P)를 유도하기 위한 유도 코일(32)(42)이 결합된 페라이트 코어(31)(41)로 구성된다.
제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)는 복수의 기판이 수용되는 실린더형 몸체(11)(21)를 구비한다. 적어도 두 개의 외부 방전관(30)(40)은 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 실린더형 몸체(11)(21)의 상부를 상호 연결하는 제1 외부 방전관(30)과 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 실린더형 몸체(11)(21)의 하부를 상호 연결하는 제2 외부 방전관940)으로 구성된다. 페라이트 코어(31)(41)는 제1 외부 방전관(30) 및/또는 제2 외부 방전관(40)에 장착되는 하나 이상의 링형 페라이트 코어로 구성된다. 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)는 각기 실린더형 몸체(11)(21)의 측벽으로 형성되어 복수의 기판이 출입하기 위한 기판 출입구(14)(24)가 구비되며, 기판 출입구(14)(24)는 게이트 밸브(미도시)와 같은 개폐 수단에 의해 개폐된다.
제1 외부 방전관(30)의 중간 부분에는 가스 입력관(33)이 연결되고, 가스 입력관(33)은 반응 가스 공급원(미도시)에 연결된다. 제2 외부 방전관(40)의 중간 부분에는 가스 배출관(43)이 연결되고, 가스 배출관(43)은 진공 펌프(미도시)에 연결된다. 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 실린더형 몸체(11)(21)의 내부에는 각기 상부와 하부에 각기 수평으로 제1 및 제2 가스 분배판(15a)(15b)이 설치된다. 제1 및 제2 가스 분배판(15a)(15b)은 다수개의 홀(16)이 형성된 원판형의 플레이트로 구성된다.
제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)는 각기 실린더형 챔버 몸체(11)(21)의 상단이 상부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 상단부(12)(22) 및 실린더형 챔버(11)(21) 몸체의 하단이 하부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 하단부(13)(23)를 구비한다.
제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 내부에는 각기 기판 보트(53)가 수납 되며, 기판 보트(53)에는 복수의 기판(W1)(W2)이 수평으로 적층되어 수납된다. 기판 보트(53)는 턴테이블(52)에 놓이며, 턴테이블(52)은 구동 모터(50)의 회전축(51)에 연결된다. 구동 모터(50)는 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 내부 하단의 고깔형 하단부(13)(23)에 설치된다. 그러나 구동 모터(50)를 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 외부에 설치하고, 턴테이블(52)을 구동할 수 있도록 변경할 수 있다.
가스 입력관(33)을 통하여 입력되는 반응 가스는 제1 외부 방전관(30)을 통해서 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)로 분리되어 입력된다. 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 고깔형 상단부(12)(22)를 통해서 입력된 반응 가스는 확산되어 지고, 제1 가스 분배판(15a)을 통하여 실린더형 몸체(11)(21)로 고르게 흐르게 된다.
도 3은 도 1의 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 방전 경로를 보여주는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 외부 방전관(30)(40)에 장착된 페라이트 코어(31)(41)의 유도 코일(32)(42)은 각기 전원 공급원(34)(44)에 연결된다. 본 실시예에서 유도 코일(32)(42)을 두 개의 전원 공급원(34)(44)을 이용하여 각기 독립적으로 전원을 공급하도록 하였으나, 하나의 전원 공급원을 사용하여 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다.
유도 코일(32)(42)에 전원 공급원(34)(44)으로부터 RF 전원이 공급되면 도 3에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 외부 방전관(30)(40)과 제1 및 제2 배치 처리 챔 버(10)(20)를 경유하는 플라즈마 방전 패스(P)가 형성되어 입력된 반응 가스가 플라즈마화 된다.
기판(W1)(W2)의 플라즈마 처리 과정에서 구동 모터(50)가 회전하여 턴테이블(52)을 회전시킴으로서 기판 보트(53)가 회전한다. 반응 후 가스는 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 실린더형 몸체(11)(21)로부터 제2 가스 분배판(15b)을 통과하여 아래로 흘러서 제2 외부 방전관(40)으로 유입되고, 가스 배출구(43)를 통하여 배기된다.
도 4는 가스 공급 및 분배 구조를 변형한 예를 보여주는 플라즈마 처리 장치의 사시도이고, 도 5는 도 4의 플라즈마 처리 장치의 수직 단면도이다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 가스 공급 및 분배 구조를 다음과 같이 변경할 수 있다. 실린더형 몸체(11, 21)가 마주 대하는 측벽 중간 부분에 가스 입력관(35)이 연결된다. 가스 입력관(35)은 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 실린더형 몸체(11)(21)에 공통으로 연결된다. 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 실린더형 몸체(11, 21)의 측벽 중간 부분에서 외측으로 각기 가스 배출관(45a, 45b)이 연결된다.
제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 실린더형 몸체(11)(21)의 내부에는 다수개의 홀(18)이 형성된 실린더형 가스 분배 튜브(17)가 설치된다. 실린더형 가스 분배 튜브(17)는 상단과 하단 부분이 실린더형 몸체(11)(21)에 밀착되도록 턱이 형성된다.
가스 입력관(35)을 통하여 입력되는 반응 가스는 제1 및 제2 배치 처리 챔버 (10)(20)로 분리되어 입력된다. 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 내부에 설치된 실린더형 가스 분배 튜브(17)를 통해서 확산되어 실린더형 몸체(11)(21)로 고르게 흐르게 된다.
유도 코일(32)(42)에 전원 공급원(34)(44)으로부터 RF 전원이 공급되면 도 3에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 외부 방전관(30)(40)과 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)를 경유하는 플라즈마 방전 패스(P)가 형성되어 입력된 반응 가스가 플라즈마화 된다.
기판(W1)(W2)의 플라즈마 처리 과정에서 구동 모터(50)가 회전하여 턴테이블(52)을 회전시킴으로서 기판 보트(53)가 회전한다. 반응 후 가스는 다시 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)의 실린더형 가스 분배 튜브(17)를 통과하여 반대편으로 흘러 가스 배출구(45a)(45b)를 통하여 배기된다.
(실시예 2)
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이고, 도 7은 도 6의 플라즈마 처리 장치의 수직 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 복수의 기판(W1)을 수용하여 배치 처리하기 위한 제1 배치 처리 챔버(110), 또 다른 복수의 기판(W2)을 수용하여 배치 처리하기 위한 제2 배치 처리 챔버(120), 제1 배치 처리 챔버(110)와 제2 배치 처리 챔버(120) 사이에 연결되어 제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)를 경유하는 플라즈마 방전 경로(P)를 제공하는 적어도 두 개의 외부 방전관(130)(140) 및, 플라즈마 방전 경로(P)를 유도하기 위한 유도 코일(132)(142)이 결합된 페라이트 코어(131)(141)로 구성된다.
제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)는 복수의 기판이 수용되는 실린더형 몸체(111)(121)를 구비한다. 적어도 두 개의 외부 방전관(130)(140)은 제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)의 실린더형 몸체(111)(121)의 마주 대향하는 측벽을 상호 연결하는 제1 및 제2 외부 방전관(130)(140)으로 구성된다. 제1 및 제2 외부 방전관(130)(140)은 수평으로 병렬 배열된다. 페라이트 코어(131)(141)는 제1 외부 방전관(130) 및/또는 제2 외부 방전관(140)에 장착되는 하나 이상의 링형 페라이트 코어로 구성된다.
제1 및 제2 외부 방전관(130)(140)의 중간 부분에는 각기 가스 입력관(133)(143)이 연결 된다. 이 가스 입력관(133)(143)은 도면에 구체적으로 도시되지는 않았으나 공통으로 연결되어 반응 가스 공급원(미도시)에 연결된다. 제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)의 실린더형 몸체(111)(121)의 외측 측벽에는 각기 가스 출력관(145a)(145b)이 연결된다. 가스 출력관(145a)(145b)은 도면에는 구체적으로 도시되지 않았으나 하나의 진공 펌프(미도시)에 공통으로 연결된다.
제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)의 실린더형 몸체(111)(121)의 내부에는 다수개의 홀(118)이 형성된 실린더형 가스 분배 튜브(117)가 각기 설치된다. 제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)의 내부에는 각기 기판 보트(153)가 수납되며, 기판 보트(153)에는 복수의 기판(W1)(W2)이 수평으로 적층되어 수납된다. 기판 보트(153)는 턴테이블(152)에 놓이며, 턴테이블(152)은 구동 모터(150)의 회전 축(151)에 연결된다. 구동 모터(150)는 제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)의 외측 하단에 설치되며, 회전축(151)은 실링 부재(155)를 통해서 턴테이블(152)에 연결된다.
제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)는 실린더형 몸체(111)(121)의 하부가 개방되어 복수의 기판(W1)(W2)이 출입하기 위한 기판 출입구(154)를 구비한다. 기판 출입구(154)는 캡 부재(157)에 의해 개폐된다. 그리고 구동 모터(150)의 회전 축(151)은 캡 부재(157)에 장착되는 실링 부재(155)를 통하여 턴테이블(152)에 연결된다. 캡 부재(157)와 실린더형 몸체(111)(121)의 결합 부분에는 진공 절연을 위한 오-링(미도시)이 구성된다. 턴테이블(152), 실링 부재(156), 캡 부재(157)는 일체로 구성되어 기판 보트(153)를 제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)로 로딩/언로딩 하기 위하여 수직으로 승/하강 동작한다.
가스 입력관(133)(143)을 통하여 입력되는 반응 가스는 제1 및 제2 외부 방전관(130)(140)을 통해서 제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)로 분리되어 입력된다. 제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)로 입력된 반응 가스는 실린더형 가스 분배 튜브(117)를 통하여 고르게 확산되며 흐르게 된다.
도 8은 도 6의 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 방전 경로를 보여주는 수평 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 외부 방전관(130)(140)에 장착된 페라이트 코어(131)(141)의 유도 코일(132)(142)은 각기 전원 공급원(134)(144)에 연결된다. 본 실시예에서 유도 코일(132)(142)을 두 개의 전원 공급원(34)(44)을 이용 하여 각기 독립적으로 전원을 공급하도록 하였으나, 하나의 전원 공급원을 사용하여 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다.
유도 코일(132)(142)에 전원 공급원(134)(144)으로부터 RF 전원이 공급되면 도 8에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 외부 방전관(130)(140)과 제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)를 경유하는 플라즈마 방전 패스(P)가 형성되어 입력된 반응 가스가 플라즈마화 된다.
기판(W1)(W2)의 플라즈마 처리 과정에서 구동 모터(150)가 회전하여 턴테이블(152)을 회전시킴으로서 기판 보트(153)가 회전한다. 반응 후 가스는 실린더형 가스 분배 튜브(117)를 통과하여 옆으로 흘러서 가스 배출구(145a)(145b)를 통하여 배기된다.
도 9는 외부 방전관의 배치 구조를 변형한 예의 플라즈마 처리 장치의 사시도이고, 도 10은 도 9의 플라즈마 처리 장치의 수직 단면도이다. 그리고 도 11은 복수개의 외부 방전관을 장착한 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 외부 방전관(130)(140)은 제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120)의 사이에서 상단부와 하단부에 설치될 수 있다. 이 변형예는 제1 및 제2 외부 방전관(130)(140)의 배치 구조만 다른 뿐이며 구성 및 동작 특징은 상술한 제2 실시예와 동일함으로 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 외부 방전관(130)(140)을 쌍을 이루어 제1 및 제2 배치 처리 챔버(110)(120) 사이에 다수의 열을 이루도록 배치 구성할 수 있다. 이러한 경우 보다 넓은 볼륨의 플라즈마를 생성할 수 있으며, 그 발생 밀도 및 균일도를 높일 수 있다.
(실시예 3)
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 사시도이고, 도 13은 도 12의 플라즈마 처리 장치의 사시도이다.
도 12 및 도 13을 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치는 복수의 기판(W1)을 수용하여 배치 처리하기 위한 제1 배치 처리 챔버(210), 또 다른 복수의 기판(W2)을 수용하여 배치 처리하기 위한 제2 배치 처리 챔버(220), 제1 배치 처리 챔버(210)와 제2 배치 처리 챔버(220) 사이에 연결되어 제1 및 제2 배치 처리 챔버(10)(20)를 경유하는 플라즈마 방전 경로(P)를 제공하는 적어도 두 개의 외부 방전관(230)(240) 및, 플라즈마 방전 경로(P)를 유도하기 위한 유도 코일(232)(242)이 결합된 페라이트 코어(231)(241)로 구성된다.
제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)는 복수의 기판이 수용되는 실린더형 몸체(211)(221)를 구비한다. 페라이트 코어(231)(241)는 제1 및/또는 제2 배치 처리 챔버(210)(220)의 실린더형 몸체(211)(221)에 장착되는 하나 이상의 링형 페라이트 코어로 구성된다. 적어도 두 개의 외부 방전관(230)(240)은 제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)의 실린더형 몸체(211)(221)의 상부를 상호 연결하는 제1 외부 방전관(230)과 제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)의 실린더형 몸체(211)(221)의 측벽 하부를 상호 연결하는 제2 외부 방전관(240)으로 구성된다.
제1 외부 방전관(230)의 중간 부분에는 가스 입력관(233)이 연결되고, 가스 입력관(233)은 반응 가스 공급원(미도시)에 연결된다. 제2 외부 방전관(240)의 중간 부분에는 가스 배출관(243)이 연결되고, 가스 배출관(243)은 진공 펌프(미도시)에 연결된다. 제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)의 실린더형 몸체(211)(221)의 내부에는 각기 상부와 하부에 각기 수평으로 제1 및 제2 가스 분배판(215a)(215b)이 설치된다. 제1 및 제2 가스 분배판(15a)(15b)은 다수개의 홀(216)이 형성된 원판형의 플레이트로 구성된다.
제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)는 각기 실린더형 챔버 몸체(211)(221)의 상단이 상부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 상단부(212)(222)를 구비한다. 제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)의 내부에는 기판 보트(253)가 수납되며, 기판 보트(253)에는 복수의 기판(W1)(W2)이 수평으로 적층되어 수납된다. 기판 보트(253)는 턴테이블(252)에 놓이며, 턴테이블(252)은 구동 모터(250)의 회전축(251)에 연결된다.
제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)의 내부에는 각기 기판 보트(253)가 수납되며, 기판 보트(253)에는 복수의 기판(W1)(W2)이 수평으로 적층되어 수납된다. 기판 보트(253)는 턴테이블(252)에 놓이며, 턴테이블(252)은 구동 모터(250)의 회전축(251)에 연결된다. 구동 모터(250)는 제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)의 외측 하단에 설치되며, 회전축(251)은 실링 부재(255)를 통해서 턴테이블(252)에 연결된다.
제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)는 실린더형 몸체(211)(221)의 하부가 개방되어 복수의 기판(W1)(W2)이 출입하기 위한 기판 출입구(254)를 구비한다. 기 판 출입구(254)는 캡 부재(257)에 의해 개폐된다. 그리고 구동 모터(250)의 회전 축(251)은 캡 부재(257)에 장착되는 실링 부재(255)를 통하여 턴테이블(252)에 연결된다. 캡 부재(257)와 실린더형 몸체(211)(221)의 결합 부분에는 진공 절연을 위한 오-링(미도시)이 구성된다. 턴테이블(252), 실링 부재(256), 캡 부재(257)는 일체로 구성되어 기판 보트(253)를 제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)로 로딩/언로딩 하기 위하여 수직으로 승/하강 동작한다.
가스 입력관(233)을 통하여 입력되는 반응 가스는 제1 외부 방전관(230)을 통해서 제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)로 분리되어 입력된다. 제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)의 고깔형 상단부(212)(222)를 통해서 입력된 반응 가스는 확산되어 지고, 제1 가스 분배판(215a)을 통하여 실린더형 몸체(211)(221)로 고르게 흐르게 된다.
도 14는 도 12의 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 방전 경로를 보여주는 수직 단면도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 외부 방전관(230)(240)에 장착된 페라이트 코어(231)(241)의 유도 코일(232)(242)은 각기 전원 공급원(234)(244)에 연결된다. 본 실시예에서 유도 코일(232)(242)을 두 개의 전원 공급원(234)(244)을 이용하여 각기 독립적으로 전원을 공급하도록 하였으나, 하나의 전원 공급원을 사용하여 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다.
유도 코일(232)(242)에 전원 공급원(234)(244)으로부터 RF 전원이 공급되면 도 14에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 외부 방전관(230)(240)과 제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)를 경유하는 플라즈마 방전 패스(P)가 형성되어 입력된 반응 가스가 플라즈마화 된다.
기판(W1)(W2)의 플라즈마 처리 과정에서 구동 모터(250)가 회전하여 턴테이블(252)을 회전시킴으로서 기판 보트(253)가 회전한다. 반응 후 가스는 제1 및 제2 배치 처리 챔버(210)(220)의 실린더형 몸체(211)(221)로부터 제2 가스 분배판(215b)을 통과하여 아래로 흘러서 가스 배출구(243)를 통하여 배기된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 복수의 기판을 병렬 배치 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치를 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하다. 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 복수의 기판을 병렬 배치 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치에 의하면, 두 개의 배치 처리 챔버가 하나의 플라즈마 반응기를 공유하여 효율적인 설비 구성이 가능하여 설비의 가격을 낮출 수 있다. 또한 보다 많은 매수의 기판을 배치 처리하여 기판 처리량을 보다 혁혁하게 증가 시킬 수 있다. 그리고 유도 결합 플라즈마 방식에 의해 플라즈마를 유도함으로서 넓은 볼륨의 플라즈마를 안정되게 생성할 수 있으며, 그 발생 밀도 및 균일도를 높여 수율을 높일 수 있다.

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 복수의 기판을 수용하여 배치 처리하기 위한 제1 배치 처리 챔버;
    또 다른 복수의 기판을 수용하여 배치 처리하기 위한 제2 배치 처리 챔버;
    제1 배치 처리 챔버와 제2 배치 처리 챔버 사이에 연결되어 제1 및 제2 배치 처리 챔버를 경유하는 플라즈마 방전 경로를 제공하는 적어도 두 개의 외부 방전관; 및
    플라즈마 방전 경로를 유도하기 위한 유도 코일이 결합된 페라이트 코어를 포함하되,
    제1 및 제2 배치 처리 챔버는 복수의 기판이 수용되는 실린더형 몸체를 구비하고,
    적어도 두 개의 외부 방전관은: 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 상부를 상호 연결하는 제1 외부 방전관; 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 하부를 상호 연결하는 제2 외부 방전관을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 페라이트 코어는 제1 외부 방전관 및/또는 제2 외부 방전관에 장착되는 하나 이상의 링형 페라이트 코어를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서, 제1 외부 방전관의 중간 부분에 연결된 가스 입력관;
    제2 외부 방전관의 중간 부분에 연결된 가스 배출관; 및
    실린더형 몸체 내부의 상부와 하부에 각기 수평으로 설치되며 다수개의 홀이 형성된 원판형의 제1 및 제2 가스 분배판을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는: 실린더형 챔버 몸체의 상단이 상부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 상단부; 및 실린더형 챔버 몸체의 하단이 하부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 하단부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제2 항 또는 제3 항에 있어서, 제1 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체에 연결되는 제1 가스 입력관과 제1 가스 배출관;
    제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체에 연결되는 제2 가스 입력관과 제1 가스 배출관; 및
    제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 내부에 각기 설치되며 다수개의 홀이 형성된 실린더형 가스 분배 튜브를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제6 항에 있어서, 제1 및 제2 가스 입력관은 공통으로 연결되고 및/또는 제1 및 제2 가스 배출관은 공통으로 연결되는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제6 항에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는: 실린더형 챔버 몸체의 상단 이 상부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 상단부; 및 실린더형 챔버 몸체의 하단이 하부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 하단부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제2 항에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는 각기 실린더형 몸체의 측벽으로 형성되어 복수의 기판이 출입하기 위한 기판 출입구를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 복수의 기판을 수용하여 배치 처리하기 위한 제1 배치 처리 챔버;
    또 다른 복수의 기판을 수용하여 배치 처리하기 위한 제2 배치 처리 챔버;
    제1 배치 처리 챔버와 제2 배치 처리 챔버 사이에 연결되어 제1 및 제2 배치 처리 챔버를 경유하는 플라즈마 방전 경로를 제공하는 적어도 두 개의 외부 방전관; 및
    플라즈마 방전 경로를 유도하기 위한 유도 코일이 결합된 페라이트 코어를 포함하되,
    제1 및 제2 배치 처리 챔버는 복수의 기판이 수용되는 실린더형 몸체를 구비하고,
    적어도 두 개의 외부 방전관은 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 측벽을 상호 연결하며, 페라이트 코어는 외부 방전관에 장착되는 하나 이상의 링형 페라이트 코어를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제10 항에 있어서, 적어도 두 개의 외부 방전관에 각기 연결되는 가스 입력관;
    제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 측벽에 연결되는 가스 출력관; 및
    제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 내부에 각기 설치되고 다수개의 홀이 형성된 실린더형 가스 분배 튜브를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제11 항에 있어서, 적어도 두 개의 외부 방전관에 각기 연결되는 가스 입력관은 공통으로 연결되는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제10 항에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는 실린더형 몸체의 하부가 개방되어 복수의 기판이 출입하기 위한 기판 출입구를 구비하고, 기판 출입구는 캡 부재에 의해 개폐되는 플라즈마 처리 장치.
  14. 복수의 기판을 수용하여 배치 처리하기 위한 제1 배치 처리 챔버;
    또 다른 복수의 기판을 수용하여 배치 처리하기 위한 제2 배치 처리 챔버;
    제1 배치 처리 챔버와 제2 배치 처리 챔버 사이에 연결되어 제1 및 제2 배치 처리 챔버를 경유하는 플라즈마 방전 경로를 제공하는 적어도 두 개의 외부 방전관; 및
    플라즈마 방전 경로를 유도하기 위한 유도 코일이 결합된 페라이트 코어를 포함하되,
    제1 및 제2 배치 처리 챔버는 복수의 기판이 수용되는 실린더형 몸체를 구비하고,
    적어도 두 개의 외부 방전관은: 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 상부를 상호 연결하는 제1 외부 방전관; 제1 및 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체의 측벽 하부를 상호 연결하는 제2 외부 방전관을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 페라이트 코어는 제1 및/또는 제2 배치 처리 챔버의 실린더형 몸체에 장착되는 하나 이상의 링형 페라이트 코어를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제14 항 또는 제15 항에 있어서, 제1 외부 방전관의 중간 부분에 연결된 가스 입력관;
    제2 외부 방전관의 중간 부분에 연결된 가스 배출관; 및
    실린더형 몸체 내부의 상부와 하부에 각기 수평으로 설치되며 다수개의 홀이 형성된 원판형의 제1 및 제2 가스 분배판을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  17. 제16 항에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는: 실린더형 챔버 몸체의 상단이 상부 방향으로 폭이 좁아지는 고깔형 상단부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  18. 제14 항에 있어서, 제1 및 제2 배치 처리 챔버는 실린더형 몸체의 하부가 개방되어 복수의 기판이 출입하기 위한 기판 출입구를 구비하고, 기판 출입구는 캡 부재에 의해 개폐되는 플라즈마 처리 장치.
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