KR101160618B1

KR101160618B1 - 다중 기판처리챔버

Info

Publication number: KR101160618B1
Application number: KR1020090090297A
Authority: KR
Inventors: 남창우; 위순임
Original assignee: 주식회사 뉴파워 프라즈마
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2012-06-28
Also published as: KR20110032681A

Abstract

본 발명은 다중 기판처리챔버에 관한 것으로, 챔버하우징과; 상기 챔버하우징에 결합되어 상기 챔버하우징을 기판이 처리되는 복수의 내부처리공간으로 분할하며 상기 복수의 내부처리공간을 상호 연통시키는 연통공이 형성된 파티션부재와;

상기 복수의 내부처리공간의 중심영역에 각각 구비되어 중심영역에 플라즈마를 생성하는 중심 플라즈마소스와; 상기 복수의 내부처리공간의 주변영역에 각각 구비되어 주변영역에 플라즈마를 생성하는 주변 플라즈마소스를 포함하며, 상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스는 각각 유도결합방식에 의해 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 기판 전영역에 균일한 처리가 가능해진다.

트윈챔버, 다중기판처리챔버, 플라즈마처리챔버

Description

다중 기판처리챔버{MULTI WAFER PROCESSING CHAMBER}

본 발명은 다중 기판처리챔버에 관한 것으로, 구체적으로는 기판의 처리성능을 향상시킬 수 있는 다중 기판처리챔버에 관한 것이다.

최근, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 반도체 장치들의 제조를 위한 기판 처리 시스템들은 복수 매의 기판을 일괄적으로 처리할 수 있는 클러스터 시스템이 채용되고 있다. 클러스터(cluster) 시스템은 이송 로봇(또는 핸들러; handler)과 그 주위에 마련된 복수의 기판 처리 모듈을 포함하는 멀티 챔버형 기판 처리 시스템을 지칭한다. 일반적으로, 클러스터 시스템은 이송 챔버(transfer chamber)와 이송 챔버 내에 회동이 자유롭게 마련된 이송 로봇을 구비한다. 이송 챔버의 각 변에는 기판의 처리 공정을 수행하기 위한 기판 처리 챔버가 장착된다. 이와 같은 클러스터 시스템은 복수개의 기판을 동시에 처리하거나 또는 여러 공정을 연속해서 진행 할 수 있도록 함으로 기판 처리량을 높이고 있다. 기판 처리량을 높이기 위한 또 다른 노력으로는 다중 기판 처리 챔버에서 복수 매의 기판을 동시에 처리하도록 하여 시간당 기판 처리량을 높이도록 하고 있다.

미국특허 등록공보 US6077157에는 복수 매의 기판을 동시에 처리할 수 있는 다중 기판 처리 챔버가 개시되어 있다. 이 다중 기판 처리 챔버는 챔버 내에 일체로 형성된 격벽에 의해 공간을 구획하고, 구획된 각 공간에 기판 처리 스테이션을 구비하는 구조를 갖는다. 이에 의해 두 개의 기판 처리 스테이션에서 기판을 동시에 처리할 수 있다.

그런데, 개시된 다중 기판 처리 챔버는 구획된 내부 처리공간에 한 개의 플라즈마 소스가 구비된다. 플라즈마 소스에 의해 생성된 플라즈마는 챔버 내부의 중심 영역에 집중되어 형성된다. 중심 영역에 집중되어 형성된 플라즈마는 피처리 기판의 중심 영역 부근을 집중적으로 증착 또는 식각하기 때문에 기판의 균일한 플라즈마 처리가 어렵다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 복수개의 처리 챔버에 중심영역과 주변영역에 개별적으로 플라즈마 소스를 구비하여 복수개의 처리 챔버의 전영역에 균일하게 플라즈마를 발생할 수 있는 다중 기판처리챔버를 제공하는 것이다.

또한, 각각의 처리챔버의 복수개의 플라즈마 소스에서 발생된 플라즈마가 서로 간섭되는 것을 최소화하여 기판 처리 재현성과 수율을 높일 수 있는 다중 기판처리챔버를 제공하는 것이 다른 목적이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 다중 기판처리챔버에 관한 것이다. 본 발명의 다중 기판처리챔버는 챔버하우징과; 상기 챔버하우징에 결합되어 상기 챔버하우징을 기판이 처리되는 복수의 내부처리공간으로 분할하며 상기 복수의 내부처리공간을 상호 연통시키는 연통공이 형성된 파티션부재와; 상기 복수의 내부처리공간의 중심영역에 각각 구비되어 중심영역에 플라즈마를 생성하는 중심 플라즈마소스와; 상기 복수의 내부처리공간의 주변영역에 각각 구비되어 주변영역에 플라즈마를 생성하는 주변 플라즈마소스를 포함하며, 상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스는 각각 유도결합방식에 의해 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스는 상기 챔버하우징의 바닥면에 대해 높이가 상이하게 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 중심 플라즈마소스는 평판 형태 또는 돔 형태 중 어느 하나일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 중심 플라즈마소스에 전원을 공급하는 상부 전원공급원과 상기 주변 플라즈마소스에 전원을 공급하는 안테나 전원공급원을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 안테나 전원공급원은 서로 다른 주파수의 전원을 공급하는 복수의 전원공급원을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 중심 플라즈마 소스와 상기 주변 플라즈마소스는,

복수개의 무선 주파수 안테나와; 상기 복수개의 무선 주파수 안테나를 커버하며 자속 출입구가 상기 제1챔버와 제2챔버의 내부로 향하도록 마련되는 마그네틱 코어 커버를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 마그네틱 코어 커버는 복수개의 무선 주파스 안테나를 동시에 커버할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 무선 주파수 안테나는 복수개가 적층되게 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스 사이에는 상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스를 상호 전기적으로 분리시키는 간섭방지전극이 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 간섭방지전극은 접지된다.

일 실시예에 따르면, 가스공급원으로부터 상기 중심 플라즈마 소스로 반응가스를 공급하는 제1가스공급부와, 가스공급원으로부터 상기 주변 플라즈마 소스로 반응가스를 공급하는 제2가스공급부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 챔버하우징의 하부영역 가운데에 마련되어 상기 복수의 내부처리공간에서 처리가 완료된 배기가스를 외부로 배출시키는 공통배기포트를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 공기배기포트로 향하는 배기가스 배출로에는 배기가스를 균일하게 배출시키는 배기가스 배플판이 구비된다.

본 발명의 다중 기판처리챔버에 의하면, 한 개의 챔버하우징에 복수개의 내부처리공간이 구비되므로 동시에 여러 장의 기판을 처리할 수 있다. 또한, 복수개 의 내부처리공간에 각각 중심 플라즈마소스와 주변 플라즈마소스가 구분되어 구비되므로 기판의 전영역에 걸쳐 균일하게 플라즈마 처리가 가능하다.

또한, 주변 플라즈마소스가 이웃하는 내부처리공간에서 발생된 플라즈마를 차단하는 역할을 수행하므로 공간 간의 플라즈마 간섭을 최소화하여 각 공간별로 독립된 플라즈마 처리가 가능하다.

또한, 본 발명의 다중 기판처리챔버는 중심 플라즈마소스와 주변 플라즈마소스 사이에 접지된 간섭 방지 전극을 이용하여 플라즈마 반응기 내부에 전기적 간섭이 없는 독립적인 다중 플라즈마 영역을 형성할 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 보다 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.

도1은 본 발명에 따른 다중 기판처리챔버의 구성을 도시한 단면도이고, 도2는 본 발명에 따른 다중 기판처리챔버의 플라즈마 소스부분을 확대하여 도시한 단 면도이다.

본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버(10)는 도시된 바와 같이 복수의 내부 처리 공간(110, 120)을 갖는 챔버하우징(100)과, 챔버하우징(100)에 결합되어 챔버하우징(100)을 복수의 내부 처리 공간(110, 120)으로 구획하는 파티션부재(130)와, 복수의 내부처리공간(110,120)에 공통적으로 결합되며 각 내부처리공간(110,120)의 처리가스가 공통적으로 배기되는 공통 배기 채널(180)을 포함한다.

챔버하우징(100)은 상호 연통된 복수의 내부처리공간(110,120)을 갖는다. 제1내부처리공간(110)과 제2내부처리공간(120)은 내부에 플라즈마를 생성하여 기판을 처리한다. 챔버하우징(100)의 연통 영역에는 파티션부재(130)가 결합되어 챔버하우징(100)을 복수의 내부처리공간(110,120)으로 분할한다. 복수의 내부처리공간(110,120)은 상호 동일한 볼륨을 갖도록 구비되고, 각 내부처리공간(110,120)에는 각기 하나의 서셉터(140)가 구비된다.

챔버하우징(100)는 소정 체적을 갖도록 마련되며 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 마련될 수 있다. 또한, 챔버하우징(100)은 코팅된 금속 예를 들어 양극처리된 알루미늄이나 니켈 도급된 알루미늄으로 제작될 수 있다. 또한, 챔버하우징(100)은 내화 금속으로 구비될 수 있다. 또한, 챔버하우징(100)은 경우에 따라 전체를 석영, 세라믹과 같은 절연체로 마련할 수도 있다.

파티션부재(130)는 챔버하우징(100)을 제1내부처리공간(110)과 제2내부처리공간(120)으로 분할한다. 파티션부재(130)는 챔버하우징(100)에 착탈가능하게 결합 되어 복수의 내부처리공간(110,120)의 청소 및 유지보수를 편리하게 할 수 있다. 도시되지 않았으나 챔버하우징(100)의 내벽면에는 파티션부재(130)가 결합되는 결합슬릿(미도시)이 구비된다. 파티션부재(130)의 판면에는 적어도 하나의 연통공(131)이 형성되어 제1내부처리공간(110)과 제2내부처리공간(120)이 상호 연통하여 상호 유사한 무드를 유지할 수 있도록 한다.

각각의 내부 처리 공간(110,120)에는 기판이 적재되고 하부전극으로서 기능하는 서셉터(140)와, 복수의 내부처리공간(110,120) 내부에 플라즈마를 생성하는 중심 플라즈마소스(150)와, 주변 플라즈마소스(160)가 각각 구비된다.

서셉터(140)는 기판이 적재될 수 있도록 기판을 흡착하는 정전척(미도시)과, 기판을 냉각하는 냉각유로(미도시), 기판을 승강시키는 리프트핀(미도시), 기판을 가열하는 히터(미도시) 등이 구비된다. 서셉터(140)는 임피던스정합기(141)를 통해 서셉터 전원공급원(143)과 연결된다. 여기서, 서셉터(140)는 복수의 서셉터 전원공급원과 연결될 수 있다. 복수의 서셉터 전원공급원은 서로 다른 주파수의 전원을 공급할 수 있다. 서셉터 전원공급원(143)은 바이어스 전원으로 기능한다. 피처리 기판(W)은 반도체 웨이퍼 기판, LCD제조를 위한 유리 기판 등 일 수 있다. 서셉터(140)의 구성은 종래 구성과 동일하므로 자세하 설명은 생략한다.

제1내부처리공간(110)과 제2내부처리공간(120)의 상부영역에는 각 내부처리공간(110,120)에 플라즈마를 발생시키는 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160)가 구비된다. 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160)는 유도결합 방식(ICP 방식)에 의해 유도된 플라즈마 P1과 P2를 내부처리공간(110,120)의 중심영역과 주변영역에 각각 발생시킨다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중심 플라즈마소스(150)는 도1에 도시된 바와 같이 챔버하우징(100)의 상면에 마련되며 가스공급구(151)가 형성된 유전체윈도우(152)와, 유전체윈도우(152) 상면에 나선형으로 권취된 제1무선 주파수 안테나(153)와, 제1무선 주파수 안테나(153)로 주파수 전원을 공급파는 임피던스정합기(155)와, 제1안테나 전원공급원(156)을 포함한다.

도1에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중심 플라즈마소스(150)는 한 개의 무선 주파수 안테나(153)가 배치되어 있으나, 도2에 도시된 바와 같이 제1무선 주파수 안테나(153)와, 제2무선 주파수 안테나(157)가 서로 이격되어 배치되어 각각의 안테나 전원공급원(156, 159)로부터 전원을 공급받을 수도 있다.

이 때, 제2무선 주파수 안테나(157)는 제1무선 주파수 안테나(153)의 외측으로 일정 간격을 갖고 나란히 병렬 나선 구조로 권선배치될 수 있다. 제1안테나 전원공급원(156)과 제2안테나 전원공급원(159)은 서로 다른 주파수의 전원을 공급할 수 있다.

여기서, 도1과 도2에 도시된 중심 플라즈마소스(150)는 무선 주파수 안테나(153,157)만을 포함하고 있으나, 경우에 따라 무선 주파수 안테나(153,157) 상부에 마그네틱 코어를 더 구비하여 플라즈마의 집속도와 세기를 조절할 수도 있다.

주변 플라즈마소스(160)는 중심 플라즈마소스(150)의 테두리영역에 구비되어 중심 플라즈마소스(150)와 별개로 주변영역에 플라즈마 P2를 생성한다. 주변 플라즈마소스(160)는 챔버하우징(100)의 상면에 평판 나선 구조로 배치된 무선 주파수 안테나(163)와, 무선 주파수 안테나(163)를 감싸며 자속이 챔버하우징(100) 내부로 출력될 수 있도록 배치된 마그네틱 코어(164)를 포함한다. 마그네틱 코어(164)의 상면에는 가스공급원(170)으로부터 가스를 공급받아 내부처리공간(110,120)으로 공급하는 주변 샤워헤드(161)가 형성된다. 무선 주파수 안테나(163)는 안테나 전원공급원(169)에 임피던스 정합기(168)를 통해 연결된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주변 플라즈마소스(160)는 한 개의 무선 주파수 안테나에 의해 플라즈마를 발생시키고 있으나, 경우에 따라 두 개의 무선 주파수 안테나가 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이 때, 두 개의 무선 주파수 안테나는 주파수가 상이하게 전원을 공급받을 수 있다.

마그네틱 코어(164)는 수직 단면 구조가 말편자 형상을 갖고, 각각의 자속 출입구가 유전체윈도우(166)를 향하도록 하여 무선 주파수 안테나(163)를 따라 덮여지도록 설치된다. 마그네틱 코어(164)는 다수의 말편자 형상의 페라이트 코어 조각들을 조립하여 구성되거나, 일체형의 페라이트 코어를 사용할 수 있다.

무선 주파수 안테나(163)에 의해 발생된 자기장은 마그네틱 코어(164)에 의해 접속되어 챔버하우징(100)의 주변영역의 내측 상부에 발생된다. 이 자기장에 의해 유도되는 전기장은 유전체윈도우(166)에 본질적으로 평행하게 발생된다.

여기서, 도면에는 도시되지 않았으나 무선 주파수 안테나(163)는 냉각수 공급채널을 갖는다. 냉각수 공급채널은 무선 주파수 안테나(163)의 내부에 마련되거나, 무선 주파수 안테나(163)와 마그네틱 코어(164)의 사이에 공급되거나, 마그네틱 코어(164)와 냉각채널벽(165) 사이에 구비될 수 있다.

도3과 도4는 주변 플라즈마소스(160)의 변형예들을 도시한 개략도이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주변 플라즈마소스(160)는 마그네틱 코어(164)가 한 개의 무선 주파수 안테나(163)를 감싸는 형태로 구비되고 있으나, 도3에 도시된 바와 같이 나선형으로 감긴 복수열의 무선 주파수 안테나(163a)를 한 개의 마그네틱 코어(164a)가 동시에 감싸도록 구비될 수도 있다 또한, 도4에 도시된 바와 같이 무선 주파수 안테나(163b)가 수직하게 적층적으로 배열되고, 적층된 복수의 무선 주파수 안테나(163b)를 개벽적으로 마그네틱 코어(164b)가 감싸도록 구비될 수 있다.

각각의 경우에 무선 주파수 안테나(163a,163b)에 의해 발생된 자기장과, 자기장에 의해 유도되는 전기장의 형상이 상이하므로 발생되는 플라즈마의 세기와 집속도를 조절할 수 있다.

한편, 마그네틱 코어(164)의 상부영역에는 주변영역으로 반응가스를 공급하는 주변샤워헤드(161)가 구비된다. 주변 샤워헤드(161)는 제2가스공급부(175)로부터 가스를 공급받아 챔버하우징(100)의 주변영역으로 공급하여 플라즈마가 발생될 수 있도록 한다. 주변 샤워헤드(161)에는 다공성 구조의 주변 가스분배판(162)이 형성되어 반응가스가 균일하게 챔버하우징(100)으로 공급되도록 한다.

챔버하우징(100)와 마그네틱 코어(164)가 결합되는 결합영역은 자속이 챔버하우징(100) 내부로 출력될 수 있도록 유전체윈도우(166)가 각각 마련된다. 유전체윈도우(166)는 도5에 도시된 바와 같이 원형 형상으로 구비되며, 판면에 복수개의 윈도우 가스공급공(166a)이 형성된다. 윈도우 가스공급공(166a)을 통해 반응가스가 챔버하우징(100) 내부로 공급된다. 유전체윈도우(166)는 석영이나 세라믹과 같은 절연물질로 마련되어 마그네틱 코어(164)에서 발생된 자속을 투과하여 챔버하우징(100) 내부로 투과되도록 한다.

한편, 경우에 따라 유전체윈도우(166)와 마그네틱 코어(164) 사이에는 패러데이쉴드(167)가 구비될 수도 있다. 패러데이쉴드(167)는 도6에 도시된 바와 같이 유전체윈도우(166)와 동일한 형상으로 구비되며, 판면에는 복수개의 자속전달공(167a)이 형성된다. 여기서, 자속전달공(167a)이 패러데이쉴드(167)에서 차지하는 면적에 따라 마그네틱 코어(164)의 자속이 챔버하우징(100)으로 전달되는 자속전달률이 조절될 수 있다.

챔버하우징(100)의 상부에는 반응가스를 공급하는 가스공급원(170)이 구비된다. 가스공급원(170)은 공급관을 통해 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160)로 각각 공급된다. 이 때, 가스공급원(170)을 통해 공급된 반응가스는 가스분배부(171)를 통해 제1가스공급부(173)와 제2가스공급부(175)로 분기되어 공급된다. 이 때, 가스분배부(171)에서 제1가스공급부(173)와 제2가스공급부(175)로 공급되는 가스의 비는 동일하거나 경우에 따라 상이하게 제어될 수 있다.

제1가스공급부(173)의 반응가스는 가스공급구(151)을 통해 챔버하우징(100)으로 공급되고 내부처리공간(110,120)의 중심영역으로 공급된다.

제2가스공급부(175)의 반응가스는 주변 플라즈마소스(160)로 공급되고 주변 가스분배판(162)에 의해 균일하게 분배되어 유전체윈도우(166)의 윈도우 가스공급공(166a)을 통해 챔버하우징(100)의 주변영역으로 공급된다.

챔버하우징(100)의 하부영역에는 반응이 완료된 반응가스가 외부로 배출되는 공통배기채널(180)이 형성된다. 공통배기채널(180)은 제1내부처리공간(110)과 제2내부처리공간(120)에 공통적으로 형성된다. 공통배기채널(180)은 복수의 내부처리공간(110,120)의 가운데 영역에 구비된다.

서셉터(140)와 공통배기채널(180) 사이에는 반응이 완료된 반응가스가 전 영역에 걸쳐 균일하게 배출되도록 배기가스 배플판(181)이 구비된다. 배기가스 배플판(181)에 의해 복수의 내부처리공간(110,120) 내에 반응이 완료된 반응가스가 균일한 양으로 배기가스 배플판(181)으로 공급될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 다중 기판처리챔버(10)는 한 개의 챔버하우징(100)이 파티션부재(130)에 의해 두 개의 내부처리공간(110,120)으로 분리되므로 동시에 두 장의 기판을 처리할 수 있다. 또한, 각각의 내부처리공간(110,120)에 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160)가 각각 구비되므로, 중심영역에는 중심 플라즈마소스(150)에 의해 생성된 유도 결합된 플라즈마 P1이 발생되어 기판의 중심영역을 처리하고, 주변영역에는 유도 결합에 의해 생성된 플라즈마 P2가 발생되어 기판의 주변영역을 처리한다.

이 때, 주변 플라즈마소스(160)에 의해 생성된 주변 플라즈마 P2는 중심 플라즈마 P1과 별개로 기판의 주변영역을 처리하여 기판 전영역에 대해 균일한 처리가 진행될 수 있도록 한다. 또한, 주변 플라즈마 P2는 중심 플라즈마 P1을 감싸 이웃하는 내부처리공간과의 플라즈마 간섭을 차단하는 차단커튼 역할을 수행한다. 즉, 주변 플라즈마 P2는 파티션부재(130)의 주변영역에 발생되므로 제1내부처리공간(110)에서 발생된 제1플라즈마 P1과 제2내부처리공간(120)에서 발생된 중심 플라즈마 P2를 서로 이격시켜 파티션부재(130)에 생성된 연통공(131)에 의한 상호 간섭을 차단한다. 이에 의해 각 내부처리공간(110,120)은 내부처리공간 간의 플라즈마 간섭이 최소화된 상태로 기판의 처리를 진행할 수 있다.

한편, 도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 기판처리챔버(10′)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다. 앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판처리챔버(10)는 중심 플라즈마소스(150)가 돔형상으로 배치되었으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 기판처리챔버(10′)는 중심 플라즈마소스(150a)가 주변 플라즈마소스(160a)와 동일한 높이로 평평하게 배치된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 기판처리챔버(10″)는 도8에 도시된 바와 같이 중심 플라즈마소스(150)가 평평하게 구비되나 주변 플라즈마소스(160)에 비해 일정 높이(h) 높게 배치된다. 이에 의해 중심 플라즈마 P1과 주변 플라즈마 P2의 세기와 강도 등을 고려하여 기판 전영역에 균일하게 플라즈마가 처리될 수 있다.

한편, 도9는 본 발명의 다중 기판처리챔버(10)에 적용될 수 있는 간섭방지전극(190)의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다. 간섭방지전극(190)은 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160) 사이에 구비되어 둘 사이를 접지함으로써 간섭방지전극(190)이 설치된 영역에서는 플라즈마가 발생되지 않도록 한다. 이에 의해 간섭방지전극(190)은 상호 분할된 중심 플라즈마소스와 주변 플라즈마소스 간에 전기적인 간섭이 발생되는 것을 방지한다.

앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판처리챔버(10)는 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160)로 플라즈마 소스를 두 개로 분리하여 복수의 내부처리공간 사이의 공간 간의 플라즈마의 간섭을 최소화하였다.

간섭방지전극(190)은 한 개의 내부처리공간 내에서 두 개로 분할된 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160) 간의 플라즈마소스 간의 간섭을 최소화하여 상호 독립적으로 플라즈마가 생성되도록 한다. 이에 의해 플라즈마가 생성되는 영역을 상호 분리할 수 있다.

도10은 본 발명에 따른 다중 기판처리챔버(10)가 적용된 다중 기판 처리 시스템(1)의 구성을 도시한 개략도이다. 본 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템(1)은 파티션부재(130)에 의해 구획된 복수의 내부처리공간(110,120)을 갖는 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)가 적어도 한 개 이상 구비되고, 그 사이에는 이송 챔버(20)가 구비된다. 이송 챔버(20)에는 복수의 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 기판을 이송하는 기판 이송유닛(30)이 구비된다. 이송 챔버(20)의 일측단에는 버퍼링챔버(40)가 구비되고, 버퍼링챔버(40)는 로드락 챔버(50)와 연결된다. 로드락 챔버(50)에는 캐리어(61)가 장착되는 인덱스(60)가 구비된다.

기판 이송유닛(30)은 버퍼링 챔버(40)로부터 기판을 이송받아 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)의 서셉터(140)에 이송한다. 기판 이송유닛(30)은 이송 챔버(20)의 기판 출입구(21)를 통해 내부 처리 공간(110, 120)으로 진입할 수 있다. 여기서, 기판 출입구(21)는 슬릿밸브에 의해 개폐가 제어된다.

기판 이송유닛(30)은 버퍼링 챔버(40)로부터 복수의 기판을 동시에 인계받아 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 동시에 이송한다. 그리고, 기판 이송유닛(30)은 회전하며 복수의 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c) 각각에 복수의 기판을 순차적으로 이송한다.

기판 이송유닛(30)은 회전축(31)을 중심으로 회전가능하게 구비되며, 회전축(31)을 따라 전후로 연장 및 압축되는 이송암(33)이 구비된다. 이송암(33)의 단부영역에는 두 개의 기판을 동시에 이송하는 엔드이펙터(36)가 구비된다.

버퍼링 챔버(40)는 이송 챔버(20)와 로드락 챔버(50) 사이에서 대기압에서 진공 또는 진공에서 대기압으로 전환한다. 버퍼링 챔버(40)는 로드락 챔버(50)로부터 이송된 복수의 기판을 적재하고, 기판 이송유닛(30)이 기판을 로딩하도록 한다. 이를 위해 버퍼링 챔버(40)는 복수의 기판을 적재하는 기판적재부(미도시)가 구비된다.

로드 락 챔버(50)는 인덱스(60)로부터 기판을 이송받아 버퍼링 챔버(40)의 기판적재부(미도시)로 공급한다. 이를 위해 로드 락 챔버(50)에는 인덱스(60)로부터 버퍼링 챔버(40)로 기판을 이송하는 대기압 반송로봇(미도시)기 구비된다.

인덱스(60)는 설비 전방 단부 모듈(equipemnt front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며 때로는 로드 락 챔버를 포괄하여 정의될 수 있다. 인덱스(60)는 전방부에 설치되는 적재대(로드 포트라고도 함)를 포함하며, 적재대 상에는 복수의 기판을 소정간격으로 수납한 캐리어(61)가 적재된다. 캐리어(61)는 그 전방면에 도시하지 않은 착탈 가능한 덮개를 구비한 밀폐형 수납 용기이다.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템(1)의 기판 처리 과정을 도10을 참조로 설명한다.

먼저, 로드락 챔버(50)의 대기압 반송로봇(미도시)는 캐리어(61)로부터 기판을 이송하여 버퍼링 챔버(40)에 적재한다. 기판 이송유닛(30)은 버퍼링 챔버(40)에 적재된 두 장의 기판을 동시에 로딩하여 도1에 도시된 바와 같이 이송 챔버(20)에서 대기하고, 기판 출입구(21)가 개방되면 복수의 엔드이펙터(36)에 적재된 기판을 제1 다중 기판 처리 챔버(10a)의 서셉터(140)에 로딩한다. 기판 이송유닛(30)은 다 시 버퍼링 챔버(40)로부터 기판을 이송받아 제2 다중기판 처리 챔버(10b)와 제3 다중 기판 처리 챔버(10c)로 기판을 순차적으로 이송한다.

서셉터(140)에 기판이 적재된 다중 기판 처리 챔버(10a,10b,10c)는 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160) 플라즈마 P1과 P2를 발생시켜 기판을 처리한다. 이 때, 각 내부 처리 공간(110,120)는 중심 플라즈마 P1와 주변 플라즈마 P2가 내부 처리 공간 전체에 걸쳐 균일하게 발생하며 전위도 균일하게 생성된다. 따라서, 기판 표면이 균일하게 처리될 수 있다. 처리 후 가스는 공통 배기 채널(180)을 통해 외부로 배출된다.

기판 처리가 완료되면 기판 출입구(21)가 개방되고 기판 이송유닛(30)이 처리 후의 기판을 서셉터(140)로부터 언로딩한다. 언로딩된 기판은 버퍼링 챔버(40)에 적재된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템은 복수의 내부 처리 공간을 갖는 다중 기판 처리 챔버가 복수개로 구비된다. 이에 복수의 기판을 동시에 처리할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 다중 기판처리챔버의 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. 그러므로 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 청구 범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판처리챔버의 구성을 개략적으로 도시한 단면도,

도 2는 도1의 다중 기판처리챔버의 플라즈마 소스 영역을 확대하여 도시한 확대도,

도 3과 도4는 본 발명의 다중 기판처리챔버의 다른 실시예에 따른 주변 플라즈마 소스의 구성을 도시한 개략도,

도 5는 도1의 다중 기판처리챔버의 유전체윈도우의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판처리챔버의 패러데이쉴드의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,

도 7과 도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 기판처리챔버의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,

도 9는 본 발명의 다중 기판처리챔버의 간섭방지전극의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,

도 10은 본 발명의 다중 기판처리챔버가 구비된 다중 기판처리시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 다중 기판 처리 시스템 10a,10b,10c : 다중 기판 처리 챔버

20 : 이송 챔버 30 : 기판 이송유닛

31 : 회전축 33 : 이송암

36 : 엔드이펙터 40 : 버퍼링챔버

50 : 로드락챔버 60 : 인덱스

61 : 캐리어 100 : 챔버하우징

110 : 제1내부처리공간 120 : 제2내부처리공간

130 : 파티션부재 131 : 연통공

140 : 서셉터 141 : 임피던스정합기

143 : 서셉터전원공급원 150 : 중심플라즈마소스

151 : 가스공급구 152 : 유전체윈도우

153 : 제1무선 주파수 안테나 155 : 임피던스정합기

156 : 제1안테나 전원공급원 157 : 제2무선 주파수 안테나

158 : 임피던스정합기 159 : 제2안테나 전원공급원

160 : 주변플라즈마소스 161 : 주변 샤워헤드

162 : 주변 가스분배판 163 : 무선 주파수 안테나

164 : 마그네틱코어 165 : 냉각채널벽

166 : 유전체윈도우 166a : 윈도우 가스공급공

167 : 패러데이쉴드 167a : 자속전달공

168 : 임피던스정합기 169 : 안테나 전원공급원

170 : 가스공급원 171 : 가스배출배플

173 : 제1가스공급부 175 : 제2가스공급부

180 : 공통배기채널 181 : 배기가스 배플판

Claims

챔버하우징과;

상기 챔버하우징에 결합되어 상기 챔버하우징을 기판이 처리되는 복수의 내부처리공간으로 분할하며 상기 복수의 내부처리공간을 상호 연통시키는 연통공이 형성된 파티션부재와;

상기 복수의 내부처리공간의 중심영역에 각각 구비되어 중심영역에 플라즈마를 생성하는 중심 플라즈마소스와;

상기 복수의 내부처리공간의 주변영역에 각각 구비되어 주변영역에 플라즈마를 생성하는 주변 플라즈마소스와;

상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스 사이에 구비되어 상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스를 상호 전기적으로 분리시키는 간섭방지전극을 포함하며,

상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스는 각각 유도결합방식에 의해 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제1항에 있어서,

상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스는 상기 챔버하우징의 바닥면에 대해 높이가 상이하게 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 중심 플라즈마소스는 평판 형태 또는 돔 형태 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제3항에 있어서,

상기 중심 플라즈마소스에 전원을 공급하는 상부 전원공급원과 상기 주변 플라즈마소스에 전원을 공급하는 안테나 전원공급원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제4항에 있어서,

상기 안테나 전원공급원은 서로 다른 주파수의 전원을 공급하는 복수의 전원공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 중심 플라즈마 소스와 상기 주변 플라즈마소스는,

복수개의 무선 주파수 안테나와;

상기 복수개의 무선 주파수 안테나를 커버하며 자속 출입구가 상기 챔버하우징의 내부로 향하도록 마련되는 마그네틱 코어 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제6항에 있어서,

상기 마그네틱 코어 커버는 복수개의 무선 주파수 안테나를 동시에 커버하는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제7항에 있어서,

상기 무선 주파수 안테나는 복수개가 적층되게 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제6항에 있어서,

상기 마그네틱 코어 커버와 상기 챔버하우징 사이에는 자속을 통과시키는 유전체윈도우가 구비되는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제9항에 있어서,

상기 마그네틱 코어 커버와 상기 유전체윈도우 사이에는 패러데이 쉴드가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
삭제
제1항에 있어서,

상기 간섭방지전극은 접지된 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제1항에 있어서,

가스공급원으로부터 상기 중심 플라즈마 소스로 반응가스를 공급하는 제1가스공급부와, 가스공급원으로부터 상기 주변 플라즈마 소스로 반응가스를 공급하는 제2가스공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
삭제
챔버하우징과;

상기 챔버하우징에 결합되어 상기 챔버하우징을 기판이 처리되는 복수의 내부처리공간으로 분할하며 상기 복수의 내부처리공간을 상호 연통시키는 연통공이 형성된 파티션부재와;

상기 복수의 내부처리공간의 중심영역에 각각 구비되어 중심영역에 플라즈마를 생성하는 중심 플라즈마소스와;

상기 복수의 내부처리공간의 주변영역에 각각 구비되어 주변영역에 플라즈마를 생성하는 주변 플라즈마소스와;

상기 챔버하우징의 하부영역 가운데에 마련되어 상기 복수의 내부처리공간에서 처리가 완료된 배기가스를 외부로 배출시키는 공통배기포트; 및

상기 공통배기포트로 향하는 배기가스 배출로에는 배기가스를 균일하게 배출시키는 배기가스 배플판을 포함하며,

상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스는 각각 유도결합방식에 의해 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제15항에 있어서,

상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스 사이에 구비되어 상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스를 상호 전기적으로 분리시키는 간섭방지전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.
제16항에 있어서,

상기 간섭방지전극은 접지된 것을 특징으로 하는 다중 기판처리챔버.