KR101020079B1 - 원격 플라즈마 반응기를 구비한 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 원격 플라즈마 반응기를 구비한 기판 처리 장치는 가스 공급원으로부터 제공되는 공정 가스를 플라즈마 발생에 의해 활성화 하는 원격 플라즈마 반응기, 상기 원격 플라즈마 반응기로 동작 전원을 공급하는 무선 주파수 발생기, 상기 원격 플라즈마 반응기로부터 제공되는 활성 가스를 수용하는 공정 챔버 및, 상기 원격 플라즈마 반응기의 가스 출구와 상기 공정 챔버의 가스 입구에 사이에 활성 가스 공급 경로를 제공하며 냉각 채널이 마련된 어댑터를 포함한다. 본 발명의 원격 플라즈마 반응기를 구비한 기판 처리 장치는 대용량의 원격 플라즈마 반응기를 공정 챔버에 효과적으로 연결시킬 수 있으며 고온의 활성 가스를 공급하면서 부품 손상을 방지할 수 있다.
원격 플라즈마, 어댑터, 공정 챔버, 냉각, 절연

Description

원격 플라즈마 반응기를 구비한 기판 처리 장치{WORK-PIECE PROCESS APPARATUS HAVING REMOTE PLASMA REACTOR}
본 발명은 플라즈마 방전에 의하여 이온, 자유 래디컬, 원자 및 분자를 포함하는 활성 가스를 발생 시기고 활성 가스로 고체, 분말, 가스 등의 플라즈마 처리를 하기 위한 기판 처리 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 원격 플라즈마 반응기를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 여러 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각, 증착, 세정 등에 사용되고 있다. 특히, 공정 챔버의 세정이나 포토레지스트 스트립을 위한 에싱 공정 등에서 원격 플라즈마가 유용하게 사용되고 있다. 피처리 기판의 대형화에 따라 공정 챔버의 볼륨도 증가되고 있으며 기판 생산성을 높이기 위하여 복수개의 피처리 기판을 동시에 처리하기 위한 다중 기판 처리 장치가 제공되고 있다. 이에 대량의 활성 가스를 발생하고 이를 효율적으로 공정 챔버로 공급할 수 있는 대용량의 원격 플라즈마 반응기가 요구되고 있다.
일반적으로 원격 플라즈마 반응기는 어댑터에 의해 공정 챔버에 연결된다. 대용량의 원격 플라즈마 반응기는 고온의 활성 가스를 공급하게 됨으로 어댑터에 구비되는 부품들이 손상될 수 있어서 유지 보수에 높은 비용이 소비될 수 있다. 또한 부품들을 교체하거나 어댑터 자체를 교환해야 하는 경우에는 그에 따른 공정 생산이 중단되기 때문에 수율 저하를 가져오게 될 수 있다. 따라서 대용량의 원격 플라즈마 반응기에 적합한 어댑터가 요구된다. 또한, 다중 기판 처리를 위한 공정 챔버의 경우에는 둘 이상의 활성 가스 공급 경로가 요구될 수 있는데 이러한 경우 분리된 가스 공급 경로와 그에 적절한 냉각 구조를 갖는 어댑터가 요구된다.
본 발명의 목적은 대용량의 원격 플라즈마 반응기를 공정 챔버에 효과적으로 연결시킬 수 있으며 고온의 활성 가스를 공급하면서 부품 손상을 방지할 수 있는 원격 플라즈마 반응기를 구비한 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 원격 플라즈마 반응기를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기판 처리 장치는: 가스 공급원으로부터 제공되는 공정 가스를 플라즈마 발생에 의해 활성화 하는 원격 플라즈마 반응기; 상기 원격 플라즈마 반응기로 동작 전원을 공급하는 무선 주파수 발생기; 상기 원격 플라즈마 반응기로부터 제공되는 활성 가스를 수용하는 공정 챔버; 및 상기 원격 플라즈마 반응기의 가스 출구와 상기 공정 챔버의 가스 입구에 사이에 활성 가스 공급 경로를 제공하며 냉각 채널이 마련된 어댑터를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 어댑터의 일단과 상기 원격 플라즈마 반응기의 가스 출구 사이 또는 상기 어댑터의 타단과 상기 공정 챔버의 가스 입구 사이에 구성되는 절연 블록을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 어댑터는 상기 활성 가스 공급 경로를 형성하는 가스 공급관과 상기 냉각 채널이 구성되고 상기 가스 공급관의 주변으로 구성된 냉각 블록 및 상기 가스 공급관이 상기 활성 가스와 집적 접촉되는 것을 방지하도록 상기 가스 공급관의 내부에 구성되는 절연관을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 활성 가스 공급 경로에 설치되어 상기 활성 가스 공급 경로를 선택적으로 차단하기 위한 스위칭 밸브를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 활성 가스 공급 경로에 연결되는 하나 이상의 외부 가스 유입 경로와 상기 하나 이상의 외부 가스 유입 경로에 구비되어 해당 외부 가스 유입 경로를 선택적으로 차단하기 위한 하나 이상의 다른 스위칭 밸브를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 활성 가스 공급 경로와 상기 하나 이상의 외부 가스 유입 경로 중에서 선택된 두 개 이상의 경로를 통하여 입력되는 서로 다른 가스를 혼합하여 상기 공정 챔버로 출력하는 가스 혼합 블록을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버는 하나 이상의 또 다른 가스 공급원에 연결되는 하나 이상의 또 다른 가스 입구를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버는 단일 기판을 처리하기 위한 하나의 플라즈마 소스를 구비한다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버는 둘 이상의 기판 처리를 위한 둘 이상의 플라즈마 소스를 구비하고, 상기 어댑터는 둘 이상의 분리된 활성 가스 공급 경로를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마 소스 또는 용량 결합 플라즈마 소스 중 어느 하나로 구성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 냉각 블록은 둘 이상의 분리된 복수개의 냉각 블록을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 무선 주파수 발생기는 상기 원격 플라즈마 반응기와 분리된 구조를 갖고, 상기 무선 주파수 발생기와 상기 원격 플라즈마 반응기는 무선 주파수 케이블에 의해 상호 전기적으로 연결된다.
본 발명의 원격 플라즈마 반응기를 구비한 기판 처리 장치에 의하면, 대용량의 원격 플라즈마 반응기를 공정 챔버에 효과적으로 연결시킬 수 있으며 고온의 활성 가스를 공급하면서 부품 손상을 방지할 수 있다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보 다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도이고, 도 2는 공정 챔버에 용량 결합 플라즈마 소스를 구비한 예를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치는 원격 플라즈마 반응기(10)와 공정 챔버(20) 그리고 어댑터(30)를 구비한다. 원격 플라즈마 반응기(10)는 가스 공급원(60)으로부터 제공되는 공정 가스를 플라즈마 발생에 의해 활성화 시켜 어댑터(30)를 통하여 공정 챔버(20)로 공급한다. 공정 챔버(20)는 원격 플라즈마 반응기(10)로부터 제공되는 활성 가스를 수용하여 플라즈마 처리 공정을 수행한다. 플라즈마 처리 공정은 예를 들어, 오염된 챔버 내부를 세정하기 위한 세정 공정이나 피처리 기판으로부터 포토레지스트를 제거하기 위한 에싱 공정과 같은 여러 플라즈마 처리 공정 중의 하나일 수 있다.
원격 플라즈마 반응기(10)는 무선 주파수 발생기(50)로부터 플라즈마 발생을 위한 무선 주파수를 공급받아 구동된다. 원격 플라즈마 반응기(10)와 무선 주파수 발생기(50)는 분리된 구조를 갖는다. 무선 주파수 발생기(50)의 무선 주파수 출력 포트(52)와 원격 플라즈마 반응기(10)의 무선 주파수 입력 포트(13)는 무선 주파수 케이블(51)에 의해 전기적으로 연결된다. 원격 플라즈마 반응기(10)와 무선 주파 수 발생기(50)의 분리된 구조는 기판 처리 장치의 구성을 용이하게 하며 유지 보수 효율을 높일 수 있다.
어댑터(30)는 원격 플라즈마 반응기(10)의 가스 출구(12)와 공정 챔버(20)의 가스 입구(37) 사이에서 활성 가스 공급 경로를 제공한다. 어댑터(30)는 내부에 냉각 채널이 구비된 냉각 블록(32)을 구비한다. 원격 플라즈마 반응기(10)는 반응기 몸체(11)의 내부에 냉각 채널(12)을 구비한다. 원격 플라즈마 반응기(10)의 냉각 채널(12)과 어댑터(30)에 구비되는 냉각 채널은 직렬로 연결되어 연속된 냉각 채널을 구성할 수 있다. 예를 들어, 원격 플라즈마 반응기(10)의 냉각 채널(12)의 입력단을 구성하는 입력관(40)을 통하여 냉매가 입력되고, 냉각 채널(12)을 통하여 순환하는 냉매는 냉각 채널(12)의 출력단에 연결된 냉매 연결관(43)을 통하여 어댑터(30)의 냉매 입구(35)로 입력된다. 그리고 어댑터(30)의 냉각 블록(32)의 냉각 채널을 순환한 냉매는 냉매 출구(34)에 연결된 출력관(41)으로 출력된다.
도 3 및 도 4는 도 1의 어댑터의 사시도 및 단면도이다. 그리고 도 5는 어댑터의 내부에 절연관을 설치한 예를 보여주는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 어댑터(30)는 활성 가스 공급 경로를 형성하는 가스 공급관(31)과 냉각 블록(32)을 구비한다. 냉각 블록(32)은 냉각 채널이 구비되며 냉매 입구(34)와 냉매 출구(35)가 구비된다. 가스 공급관(31)은 알루미늄과 같은 금속재료를 사용하여 구성될 수 있다. 가스 공급관(31)의 양단은 절연 블록(33, 36)이 각각 구성된다. 또는 가스 공급관(31)의 양단 중 어느 일단에만 절연 블록이 구성될 수도 있다. 절연블록(33, 36)에 의해 원격 플라즈마 반응기(10)와 공정 챔버(20)는 전기적으로 절연된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 공급관(31)이 활성 가스와 집적 접촉되는 것을 방지하도록 그 내부에 절연관(38)이 구성될 수 있다.
다시 도 2를 참조하여, 공정 챔버(20)는 플라즈마 소스를 구비한다. 예를 들어 플라즈마 소스는 용량 결합 플라즈마 소스로 구성될 수 있다. 용량 결합 플라즈마 소스는 예를 들어, 용량 결합 전극을 구성하는 가스 분배 플레이트(23)와 임피던스 정합기(71)를 통해서 무선 주파수를 공급하는 메인 전원 공급원(70)으로 구성될 수 있다. 공정 챔버(20)는 내부에 피처리 기판(22)이 놓이는 기판 지지대(21)를 구비한다. 기판 지지대(21)는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원(72, 74)으로부터 바이어스 전원을 공급받아 바이어스 된다. 하나 이상의 바이어스 전원 공급원(72, 74)은 임피던스 정합기(73)를 통하여 기판 지지대(21)에 전기적으로 연결된다.
도 6은 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 공정 챔버의 단면도이다.
도 6을 참조하여, 일 변형의 공정 챔버(20a)는 용량 결합 플라즈마 소스를 구비한다. 용량 결합 플라즈마 소스는 예를 들어, 공정 챔버(20a)의 유전체 윈도우(24) 상부에 구성된 평판 나선형의 무선 주파수 안테나(25)와 임피던스 정합기(71)를 통하여 무선 주파수를 공급하는 메인 전원 공급원(70)으로 구성될 수 있다.
도 7은 코어 커버를 갖는 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 공정 챔버의 단면도이다.
도 7을 참조하여, 또 다른 변형의 공정 챔버(20b)는 또 다른 구조의 유도 결합 플라즈마 소스를 구비할 수 있다. 또 다른 구조의 유도 결합 플라즈마 소스는 예를 들어, 공정 챔버(20b)의 천정을 구성하는 유전체 윈도우(29)의 위에 평판 나선형의 무선 주파수 안테나(27)와 무선 주파수 안테나(27)와 임피던스 정합기(71)를 통하여 무선 주파수를 공급하는 메인 전원 공급원(70)으로 구성될 수 있다. 무선 주파수 안테나(27)는 마그네틱 코어 커버(28)에 의해 덮인다. 그 위에 가스 공급부(26)가 구비된다. 가스 공급부(26)는 하나 이상의 가스 분배 플레이트가 구비되고, 그 저면에는 형성된 다수개의 가스 분사홀은 유전체 윈도우(29)에 구비되는 다수개의 가스 분사홀과 대응되어 연결된다. 이러한 구조의 유도 결합 플라즈마 소스는 무선 주파수 안테나(27)에 의해 발생된 자속은 마그네틱 코어 커버(28)에 의해 집속되어 유전체 윈도우(29)를 통하여 공정 챔버(20b)의 상부에 균일하게 전달되며, 이와 더불어 가스 공급부(26)의 균일한 가스 공급에 의해 공정 챔버(20b)의 내부에는 보다 균일한 플라즈마가 발생될 수 있다.
도 8은 일 변형예의 어댑터를 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하여, 일 변형예의 어댑터(30a)는 보다 큰 사이즈의 냉각 블록(32)을 구비한다. 피척리 기판의 사이즈가 증가하면 공정 챔버의 볼륨도 증가하고 더불어 원격 플라즈마 발생기(10)의 플라즈마 발생 용량도 증가하게 된다. 대용량의 원격 플라즈마 발생기를 사용하는 경우 어댑터에 전달되는 열에너지도 증가하게 됨으로 보다 큰 사이즈의 냉각 블록(32)을 구성하여 냉각 효율을 높이는 것이 필요할 수 있다. 이와 같이, 어댑터의 냉각 블록(32)은 원격 플라즈마 발생기의 용량에 따라서 적합한 사이즈로 구성할 수 있을 것이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도이고, 도 10은 도 9의 어댑터의 활성 가스 공급 경로를 보여주는 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치는 두 장의 피처리 기판을 처리하기 위한 두 개의 플라즈마 소스를 구비한 공정 챔버(200)를 구비한다. 플라즈마 소스는 상술한 바와 같이 용량 결합 플라즈마 소스 또는 유도 결합 플라즈마 소스로 구성될 수 있다. 원격 플라즈마 반응기(10)와 공정 챔버(200)는 분리된 활성 가스 공급 경로를 갖는 어댑터(300)에 의해 연결된다.
어댑터(300)는 분리된 활성 가스 공급 경로를 구성하기 위해 복수개의 가스 공급관들(311, 312, 323, 334, 335)로 구성될 수 있다. 하나의 가스 공급관(311)은 원격 플라즈마 반응기(10)의 가스 출구(14)에 연결되고, 다른 두 개의 가스 공급관(334, 335)은 공정 챔버(200)의 두 개의 가스 입구(201, 202)에 연결된다. 원격 플라즈마 반응기(10)의 가스 출구(14)와 하나의 가스 공급관(311) 사이에는 절연 블록(317)이 연결될 수 있으며, 다른 두 개의 가스 공급관(334, 335)과 두 개의 가스 입구(201, 202) 사이에도 절연 블록(336, 337)이 연결될 수 있다.
복수개의 가스 공급관들(311, 312, 323, 334, 335)에는 복수개의 냉각 블록들(310, 320, 330)이 장착된다. 복수개의 냉각 블록(310, 320, 330)에 구비되는 냉각 채널들은 복수개의 냉매 연결관들(316, 324)에 의해 연결되어 직렬로 구성된다. 또는 병렬로 연결될 수도 있을 것이다. 첫 번째 냉각 블록(310)에 구성된 입력관(313)을 통해 입력된 냉매는 복수개의 냉각 블록(310, 320, 330)에 구비된 각각의 냉각 채널을 순환하고 마지막 냉각 블록(330)에 구성된 출력관(333)을 통하여 배출된다. 복수개의 가스 공급관들(311, 312, 323, 334, 335)은 각기 내부에 절연 관(미도시)이 구비되어 활성 가스와 직접 접촉되지 않도록 할 수 있다.
이와 같이 두 개의 플라즈마 소스를 구비하고 두 개의 피처리 기판을 처리하는 공정 챔버(200)에 있어서 하나의 원격 플라즈마 반응기(10)로부터 활성 가스를 공급 받도록 하기 위하여 분리된 활성 가스 공급 경로를 갖는 어댑터(300)를 구비할 수 있다. 둘 이상의 피처리 기판을 처리하는 공정 챔버의 다른 예로서, 첨부도면 도 11에는 네 개의 플라즈마 소스를 구비하고 네 장의 피처리 기판을 처리하는 공정 챔버(200a)가 도시되어 있다. 그리고 도 12에는 여섯 개의 플라즈마 소스와 여섯장의 피처리 기판을 처리하는 공정 챔버(200b)가 도시되어 있다.
도 11을 참조하여, 원격 플라즈마 반응기(10)와 공정 챔버(200a)는 네 개의 분리된 활성 가스 공급 경로를 구비한 어댑터(400)가 구비된다. 어댑터(400)는 네 개의 분리된 활성 가스 공급 경로를 구성하기 위해 복수개의 가스 공급관들(411, 416, 421, 422, 423, 424)로 구성될 수 있다. 하나의 가스 공급관(411)은 원격 플라즈마 반응기(10)의 가스 출구에 연결되고, 다른 네 개의 가스 공급관(421, 422, 423, 424)은 공정 챔버(200a)의 네 개의 가스 입구에 연결된다. 원격 플라즈마 반응기(10)의 가스 출구와 하나의 가스 공급관(411) 사이에는 절연 블록(412)이 연결될 수 있으며, 다른 네 개의 가스 공급관(421, 422, 423, 424)과 공정 챔버(200a)의 네 개의 가스 입구 사이에도 각기 절연 블록(425, 426, 427, 428)이 연결될 수 있다.
복수개의 가스 공급관들(411, 416, 421, 422, 423, 424)에는 복수개의 냉각 블록들(410, 420)이 장착된다. 복수개의 냉각 블록(410, 420)에 구비되는 냉각 채 널들은 냉매 연결관들(415)에 의해 연결되어 직렬로 구성된다. 또는 병렬로 연결될 수도 있을 것이다. 첫 번째 냉각 블록(410)에 구성된 입력관(413)을 통해 입력된 냉매는 복수개의 냉각 블록(410, 420)에 구비된 각각의 냉각 채널을 순환하고 마지막 냉각 블록(420)에 구성된 출력관(430)을 통하여 배출된다. 복수개의 가스 공급관들(411, 416, 421, 422, 423, 424)은 각기 내부에 절연관(미도시)이 구비되어 활성 가스와 직접 접촉되지 않도록 할 수 있다.
도 12를 참조하여, 원격 플라즈마 반응기(10)와 공정 챔버(200b)는 여섯 개의 분리된 활성 가스 공급 경로를 구비한 어댑터(500)가 구비된다. 어댑터(500)는 여섯 개의 분리된 활성 가스 공급 경로를 구성하기 위해 복수개의 가스 공급관들(534, 536, 538, 540, 542, 도면에서 일부는 보이지 않음)로 구성될 수 있다. 하나의 가스 공급관(도면에서 보이지 않음)은 원격 플라즈마 반응기(10)의 가스 출구에 연결되고, 다른 여섯 개의 가스 공급관(534, 536, 538, 540, 542, 도면에서 하나는 보이지 않음)은 공정 챔버(200b)의 여섯 개의 가스 입구에 연결된다. 원격 플라즈마 반응기(10)의 가스 출구와 연결되는 하나의 가스 공급관 사이에는 절연 블록(도면에서 보이지 않음)이 연결될 수 있으며, 다른 여섯 개의 가스 공급관(534, 536, 538, 540, 542, 도면에서 하나는 보이지 않음)과 공정 챔버(200b)의 여섯 개의 가스 입구 사이에도 각기 절연 블록(535, 537, 539, 541, 543, 하나는 도면에서 보이지 않음)이 연결될 수 있다.
복수개의 가스 공급관들(534, 536, 538, 540, 542, 도면에서 일부는 보이지 않음)에는 복수개의 냉각 블록들(510, 520, 530)이 장착된다. 복수개의 냉각 블 록(510, 520, 530)에 구비되는 냉각 채널들은 냉매 연결관들(511, 521)에 의해 연결되어 직렬로 구성된다. 또는 병렬로 연결될 수도 있을 것이다. 첫 번째 냉각 블록(510)에 구성된 입력관(513)을 통해 입력된 냉매는 복수개의 냉각 블록(510, 520, 530)에 구비된 각각의 냉각 채널을 순환하고 마지막 냉각 블록(530)에 구성된 출력관(531)을 통하여 배출된다. 복수개의 가스 공급관들(534, 536, 538, 540, 542, 도면에서 일부는 보이지 않음)은 각기 내부에 절연관(미도시)이 구비되어 활성 가스와 직접 접촉되지 않도록 할 수 있다.
도 13 내지 도 17은 기판 처리 장치의 다양한 가스 공급 구조를 예시하는 도면들이다.
먼저, 도 13 및 도 14를 참조하여, 공정 챔버(800)는 어댑터(600)와 연결되는 가스 입구(810)를 구비한다. 어댑터(600)는 원격 플라즈마 반응기(10)와 공정 챔버(800) 사이에서 활성 가스 공급 경로를 제공한다. 상술한 바와 같이, 어댑터(600)는 하나 또는 둘 이상의 활성 가스 공급 경로를 제공할 수 있다. 그리고 이에 대응하여 공정 챔버(800)도 어댑터(600)와 연결되는 가스 입구(810)를 하나 또는 둘 이상 구비할 수 있다. 어댑터(600)는 활성 가스 공급 경로에 설치되어 활성 가스 공급 경로를 선택적으로 차단하기 위한 스위칭 밸브(610)를 구비할 수 있다. 공정 챔버(800)는 하나 이상의 다른 가스 공급원(700, 750)에 연결되는 다른 가스 입구(820, 830)를 구비할 수 있다. 다른 가스 입구(820, 830)와 다른 가스 공급원(700, 750) 사이에는 다른 스위칭 밸브(710, 760)가 구비될 수 있다.
공정 챔버(800)는 어댑터(600)를 통하여 원격 플라즈마 반응기(10)로부터 활 성 가스를 공급 받아 플라즈마 처리 공정을 수행할 수 있다. 또는 스위칭 밸브(610)가 차단되고 다른 스위칭 밸브(710, 760)는 열린 상태에서 공정 챔버(800)는 다른 가스 입구(820, 830)를 통하여 가스 공급원(700, 750)으로부터 제공되는 공정 가스를 공급 받아 장착된 플라즈마 소스에 의해 플라즈마를 생성하여 플라즈마 처리 공정을 수행할 수 있다. 또는 스위칭 밸브(610)가 열려 있는 상태에서 원격 플라즈마 반응기(10)와 어댑터(600)는 단순히 가스 공급 경로로 기능하여 가스 공급원(60)으로부터 제공되는 공정 가스가 공정 챔버(800)로 공급되고 장착된 플라즈마 소스에 의해 플라즈마를 생성하여 플라즈마 처리 공정이 수행될 수 도 있으며, 이때 다른 스위칭 밸브(710, 760)도 열려 있는 상태에서 다른 가스 공급원(700, 750)으로부터 하나 이상의 다른 공정 가스가 공정 챔버(800)로 공급될 수도 있다.
도 15 및 도 16을 참조하여, 다른 구조의 어댑터(600a, 600b)는 할성 가스 공급 경로에 연결되는 하나 이상의 외부 가스 유입 경로를 포함할 수 있다. 이때, 활성 가스 공급 경로와 외부 가스 유입 경로는 각기 스위칭 밸브(610, 710, 760)가 구비될 수 있다. 그리고 가스 공급 경로가 연결되는 지점(620, 630)에 가스 혼합 블록(미도시)이 구비될 수 있다. 공정 챔버(800)는 어댑터(600a, 600b)가 연결되는 가스 입구(810)를 통하여 원격 플라즈마 반응기(10)를 통하여 활성 가스를 공급 받거나, 다른 가스 공급원(700, 750)으로부터 공정 가스를 공급 받거나, 둘 이상의가스 공급원(60, 700, 750)으로부터 서로 다른 공정 가스를 혼합하여 공급 받을 수 있다.
도 17을 참조하여, 공정 챔버(800)는 어댑터(600)와 연결되는 가스 입구(810)와 하나 이상의 다른 가스 공급원(750)에 연결되는 다른 가스 입구(830)를 구비할 수 있다. 그리고 이러한 구조에서 어댑터(600a)는 할성 가스 공급 경로에 연결되는 하나 이상의 외부 가스 유입 경로를 포함할 수 있고, 활성 가스 공급 경로와 외부 가스 유입 경로는 각기 스위칭 밸브(610, 710)가 구비될 수 있다. 그리고 다른 가스 입구(830)와 다른 가스 공급원(750) 사이에도 또 다른 스위칭 밸브(760)가 구비될 수 있다. 가스 공급 경로가 연결되는 지점(620)에 가스 혼합 블록(미도시)이 구비될 수 있다.
공정 챔버(800)는 어댑터(600a)가 연결되는 가스 입구(810)를 통하여 원격 플라즈마 반응기(10)를 통하여 활성 가스를 공급 받거나, 다른 가스 공급원(700)으로부터 공정 가스를 공급 받거나, 둘 이상의 가스 공급원(60, 700)으로부터 서로 다른 공정 가스를 혼합하여 공급 받을 수 있다. 공정 챔버(800)는 두 개의 스위칭 밸브(710, 760)가 닫혀있는 상태에서 어댑터(600)를 통하여 원격 플라즈마 반응기(10)로부터 활성 가스를 공급 받아 플라즈마 처리 공정을 수행할 수 있다. 또는 스위칭 밸브(610)가 차단되고 다른 스위칭 밸브(710, 760)는 열린 상태에서 공정 챔버(800)는 다른 가스 입구(810, 830)를 통하여 가스 공급원(700, 750)으로부터 제공되는 공정 가스를 공급 받아 장착된 플라즈마 소스에 의해 플라즈마를 생성하여 플라즈마 처리 공정을 수행할 수 있다. 또는 스위칭 밸브(610)가 열려 있는 상태에서 원격 플라즈마 반응기(10)와 어댑터(600)는 단순히 가스 공급 경로로 기능하여 가스 공급원(60)으로부터 제공되는 공정 가스가 공정 챔버(800)로 공급되고 장착된 플라즈마 소스에 의해 플라즈마를 생성하여 플라즈마 처리 공정이 수행될 수 도 있으며, 이때 다른 스위칭 밸브(710, 760)도 열려 있는 상태에서 다른 가스 공급원(700, 750)으로부터 하나 이상의 다른 공정 가스가 공정 챔버(800)로 공급될 수도 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 원격 플라즈마 반응기를 구비한 기판 처리 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 원격 플라즈마 반응기를 구비한 기판 처리 장치는 반도체 집적 회로의 제조, 평판 디스플레이 제조, 태양전지의 제조에 사용되어 플라즈마 처리 공정을 수행하기 위한 기판 처리 장치로 매우 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도이다.
도 2는 공정 챔버에 용량 결합 플라즈마 소스를 구비한 예를 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 어댑터의 사시도 및 단면도이다.
도 5는 어댑터의 내부에 절연관을 설치한 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 공정 챔버의 단면도이다.
도 7은 코어 커버를 갖는 유도 결합 플라즈마 소스를 구비한 공정 챔버의 단면도이다.
도 8은 일 변형예의 어댑터를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도이다.
도 10은 도 9의 어댑터의 활성 가스 공급 경로를 보여주는 단면도이다.
도 11은 네 개의 플라즈마 소스를 구비한 공정 챔버를 구비한 기판 처리 장치의 사시도이다.
도 12는 여섯 개의 플라즈마 소스를 구비한 공정 챔버를 갖는 기판 처리 장치의 사시도이다.
도 13 내지 도 17은 기판 처리 장치의 다양한 가스 공급 구조를 예시하는 도면들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 원격 플라즈마 반응기 11: 반응기 몸체
12: 냉각 채널 13: 무선 주파수 입력 포트
14: 가스 출구 20: 공정 챔버
20a: 공정 챔버 23: 가스 분배판
24: 유전체 윈도우 25: 무선 주파수 안테나
26: 가스 공급부 27: 무선 주파수 안테나
28: 마그네틱 코어 커버 30: 어댑터
30a: 어댑터 31: 가스 공급관
32: 냉각 블록 33: 절연 블록
34: 냉매 입구 35: 냉매 출구
36: 절연 블록 37: 냉각 채널
38: 절연관 40: 입력관
41: 출력관 43: 냉매 연결관
50: 무선 주파수 발생기 51: 무선 주파수 케이블
52: 무선 주파수 출력 포트 60: 가스 공급원
70: 메인 전원 공급원 71: 임피던스 정합기
72, 74: 바이어스 전원 공급원 73: 임피던스 정합기
200, 200a, 200b : 공정 챔버 300: 어댑터
310, 320, 330: 냉각 블록 311, 312, 323, 334, 335: 가스 공급관
313: 입력관 316, 324: 냉매 연결관
333: 출력관 336, 337: 절연 블록

Claims (12)

  1. 가스 공급원으로부터 제공되는 공정 가스를 플라즈마 발생에 의해 활성화 하는 원격 플라즈마 반응기;
    상기 원격 플라즈마 반응기 내부에 구비되는 제1 냉각채널;
    상기 원격 플라즈마 반응기로 동작 전원을 공급하는 무선 주파수 발생기;
    상기 원격 플라즈마 반응기로부터 제공되는 활성 가스를 수용하는 공정 챔버; 및
    상기 원격 플라즈마 반응기의 가스 출구와 상기 공정 챔버의 가스 입구에 사이에 활성 가스 공급 경로를 제공하는 어댑터;
    상기 어댑터에 구비되어 상기 제1 냉각채널과 동일한 냉매의 유동경로를 갖는 제2 냉각채널;
    상기 어댑터의 일단과 상기 원격 플라즈마 반응기의 가스 출구 사이 또는 상기 어댑터의 타단과 상기 공정 챔버의 가스 입구 사이 중 어느 하나에 구성되어 상기 원격 플라즈마 반응기와 상기 공정 챔버 사이를 전기적으로 절연하기 위한 절연 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 어댑터는
    상기 활성 가스 공급 경로를 형성하는 가스 공급관과
    상기 냉각 채널이 구성되고 상기 가스 공급관의 주변으로 구성된 냉각 블록 및
    상기 가스 공급관이 상기 활성 가스와 집적 접촉되는 것을 방지하도록 상기 가스 공급관의 내부에 구성되는 절연관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 활성 가스 공급 경로에 설치되어 상기 활성 가스 공급 경로를 선택적으로 차단하기 위한 스위칭 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 활성 가스 공급 경로에 연결되는 하나 이상의 외부 가스 유입 경로와
    상기 하나 이상의 외부 가스 유입 경로에 구비되어 해당 외부 가스 유입 경로를 선택적으로 차단하기 위한 하나 이상의 다른 스위칭 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 활성 가스 공급 경로와 상기 하나 이상의 외부 가스 유입 경로 중에서 선택된 두 개 이상의 경로를 통하여 입력되는 서로 다른 가스를 혼합하여 상기 공정 챔버로 출력하는 가스 혼합 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공정 챔버는 하나 이상의 또 다른 가스 공급원에 연결되는 하나 이상의 또 다른 가스 입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공정 챔버는 단일 기판을 처리하기 위한 하나의 플라즈마 소스를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공정 챔버는 둘 이상의 기판 처리를 위한 둘 이상의 플라즈마 소스를 구비하고,
    상기 어댑터는 둘 이상의 분리된 활성 가스 공급 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마 소스 또는 용량 결합 플라즈마 소스 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 냉각 블록은 둘 이상의 분리된 복수개의 냉각 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 무선 주파수 발생기는
    상기 원격 플라즈마 반응기와 분리된 구조를 갖고,
    상기 무선 주파수 발생기와 상기 원격 플라즈마 반응기는 무선 주파수 케이블에 의해 상호 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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