KR102035833B1 - 처리 모듈 - Google Patents

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마이어 버거 (저머니) 게엠베하
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Abstract

본 발명은 처리 모듈에 관한 것으로서, 이것은 처리 모듈 안에 위치된 적어도 하나의 비워질 수 있는 처리 챔버 및, 적어도 하나의 지지 장치를 포함하며, 지지 장치는 처리 챔버 안에서 처리되어야 하는 적어도 하나의 평탄한 기판을 각각 수용하도록 적어도 하나의 기판 이송 방향에서 처리 모듈을 통하여 수평으로 움직일 수 있다. 본 발명의 목적은 가능한 최저가의 시스템 비용을 가지고 고품질 및 빠른 생산 속도를 달성하기 위한 방식으로 모든 기판들을 균일하게 처리할 수 있는 상기 언급된 유형의 처리 모듈을 제공하는 것이다. 상기 목적은 상기 언급된 유형의 처리 모듈에 기인하여 달성되는데, 여기에서 적어도 하나의 처리 챔버는 지지 장치에 의하여 처리 모듈에 대하여 물리적으로 폐쇄될 수 있으며, 지지 장치의 위치는 기판 이송 방향에 횡단하는 적어도 하나의 폐쇄 방향에서 변경될 수 있다. 적어도 하나의 지지 장치는 적어도 하나의 처리 챔버의 베이스를 형성한다.

Description

처리 모듈{Treatment module}
본 발명은 프로세스 모듈(process module)에 관한 것으로서, 이것은 프로세스 모듈 안에 위치된 적어도 하나의 비워질 수 있는(evacuable) 프로세스 모듈 및 적어도 하나의 지지 장치를 포함하며, 상기 지지 장치는 프로세스 챔버 안에서 프로세싱되어야 하는 적어도 하나의 평탄 기판을 각각 수용하도록 적어도 하나의 기판 이송 방향에서 프로세스 모듈을 통하여 수평으로 움직일 수 있다.
태양 전지와 같은 평탄 제품의 대량 생산에 대형의 직선형 장치(in-line device)들이 효과적인 것이 증명되었다. 그러한 직선 장치들의 예는 예를 들어 국제 출원 공개 WO 2011/080659 A1 에서 알려진 바와 같은 직선 코팅 장치 및 기판 열처리를 위한 직선형 롤러 퍼네이스(roller furnace)이다. 그러한 장치에서, 예를 들어 사각형 태양 전지 웨이퍼와 같은 몇개의 기판들이 지지 장치상에 놓이고, 다음에 기판 처리가 수행되는 몇개의 프로세스 모듈들을 가진 모듈 설계의 설비를 통과한다. 비용 효과적으로 설계된 직선형 장치들의 문제는 제조된 제품들에 대하여 연속적으로 증가하는 수요를 만족시키는 것이다. 이들은 예를 들어 기판들의 플라즈마 처리 동안에 기체 순도에 대한 증가하는 수요를 포함한다.
고순도 플라즈마 처리 장치들은 예를 들어 초고진공 시스템 및 고진공 장치들을 이용함으로써 구현될 수 있다. 그러나 그러한 장치들의 이용은 저가 제품을 제조할 때 경제적인 이유로 선택되지 않는다. 국제 출원 공개 WO 2011/095846 A1 으로부터, 평행 플레이트 반응기(parallel plate reactor)들이 공지되어 있으며, 이것은 플라즈마에 기초한 CVD 증착에 대한 높은 수요를 충족시키고, 상대적으로 저가의 비용과 관련된다. 그러나, 제품 비용을 동시에 감소시킴으로써 제품의 품질을 향상시키려는 소망이 늘 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 언급된 유형의 프로세스 모듈을 제공하는 것으로서, 이것은 가능한 최저의 장치 비용 및 빠른 제조 속도에서 모든 기판들의 일관성 있고 고품질의 프로세싱을 허용한다.
상기의 목적은 상기 언급된 유형의 프로세스 모듈에 의해 해결되는데, 여기에서 적어도 하나의 프로세스 챔버는 지지 장치에 의해 프로세스 모듈에 대하여 물리적으로 폐쇄 가능하고, 지지 장치의 위치는 기판 이송 방향을 가로지르는 적어도 하나의 폐쇄 방향에서 변화 가능하며, 적어도 하나의 지지 장치는 적어도 하나의 프로세스 챔버의 저부를 형성한다.
이러한 프로세스 모듈은 챔버-내-챔버(chamber-in-chamber) 원리에 기초한다. 그에 의하여 프로세스 모듈은 외측 챔버를 형성하는데, 여기에서 프로세스 챔버는 내측 챔버로서 적용된다. 프로세서 챔버는 그에 의하여 프로세스 모듈의 챔버 뚜껑에 부착될 수 있고 그리고/또는 특정의 지지 요소들에 의해 저부로부터 지지된다. 일부 경우들에서, 프로세스 챔버는 프로세스 모듈의 측벽 및/또는 중간 천정, 중간 저부에 각각 부착될 수 있다. 부착 유형의 방식은 프로세스 챔버 및/또는 프로세스 모듈의 기술적이고 공업적인 요건들에 의해 영향을 받고 정의된다.
상기 구조를 구현함으로써, 예를 들어 프로세스 모듈 안에서의 기판의 이송에 필요한, 처리 영역을 외부 대기 및 지원 장치들로부터 각각 분리하는 것은 단일의 챔버를 이용하는 것보다 더 우수하게 이루어질 수 있다. 이러한 방식으로, 프로세스 챔버 안에서의 불순 기체들의 농도가 감소될 수도 있고 프로세스 챔버의 온도 설정의 정확도는 증가될 수 있다. 플라즈마 강화 화학적 증기 증착과 같은 플라즈마 처리 프로세스들은 온도에 의존적(temperature-dependent)이므로, 온도 설정의 증가된 정확성은 기판 프로세싱의 균일성 품질을 향상시킨다. 다른 장점은, 주로 기체 교환에 의존적인 순간적 효과(transient effect)가 플라즈마를 작동시켰을 때 보다 한정되고 더 짧게 가동될 수 있는 방식으로, 기판 프로세싱을 위한 중간 프로세스 영역이 분리될 수 있다는 것이다.
본 발명의 프로세스 모듈의 프로세스 챔버는 프로세스 챔버의 저부를 형성하는 지지 장치에 의해 간단하고 비용 효과적인 방식으로 구현된다. 그에 의하여 현존의 지지 장치는 프로세스 챔버의 저부 및 폐쇄부 양쪽을 형성한다. 여기에서, 적어도 하나의 기판이 제공되는 지지 장치의 오직 일측이 프로세스 챔버 안에 있다. 지지 장치의 다른 요소들은 프로세스 챔버 외부에 있다. 따라서, 프로세스 챔버의 내측 체적은 최소화될 수 있는 반면에, 펌프 가동 중지 시간, 플러시(flush) 시간 및, 배기 시간은 감소될 수 있고 비용이 절감될 수 있다.
몇개의 프로세스 챔버들이 프로세스 모듈 안에 배치될 수 있다. 이후에 설명되는 바와 같이 예를 들어 2 개의 프로세스 챔버들이 있을 수 있으며, 그것의 저부들은 2 개의 지지 장치들에 의해 형성된다.
본 발명에 따르면, 지지 장치는 프로세스 모듈 내부에서 수평으로 움직일 수 있다. 프로세스 모듈은 예를 들어 직선형 장치의 모듈로서 형성될 수 있다. 그러한 경우에, 오직 하나의 기판 이송 방향이 있으며, 그것은 직선 장치(in-line device)를 통한 직선 방향이다. 프로세스 모듈은 다른 실시예의 단부 모듈(end module)일 수도 있으며, 이것은 적어도 하나의 지지 장치의 공급 및 다른 이송을 위하여 하나의 개구를 가질 뿐이다. 이러한 경우에, 2 개의 기판 이송 방향들이 있는데, 하나는 로딩(loading) 방향은 다른 언로딩(unloading) 방향에 반대이다.
사용된 이송 장치에 따라서, 기판 이송 방향은 1 차원의 움직임 방향이거나 또는 만곡된 움직임의 방향일 수 있다. 기판 이송 방향에서의 이송 장치의 움직임은 프로세스 챔버의 폐쇄에 이르지 않는다. 프로세스 챔버를 폐쇄하도록, 폐쇄 방향에서의 지지 장치는 프로세스 챔버의 부동 부분(immovable part)들의 방향을 향하여 움직인다. 폐쇄 방향은 항상 위로 향하는 수직 움직임이지만, 수직에 대하여 각을 이루어 움직일 수도 있다. 그 어떤 경우에라도, 폐쇄 방향은 기판 이송 방향과 동일하지 않으며, 그러나 폐쇄 방향은 횡방향으로 지향되며, 즉, 기판 이송 방향을 향하여 큰 각도로 지향된다. 폐쇄 방향에서의 지지 장치의 움직임 때문에, 프로세스 챔버는 폐쇄될 수 있다. 폐쇄 방향과 반대인 지지 장치의 움직임 때문에, 프로세스 챔버는 그에 따라서 다시 각각 개방될 수 있으며, 지지 장치와 프로세스 챔버 사이의 거리는 증가될 수 있다. 프로세스 챔버에서의 프로세싱은 항상 폐쇄 프로세스 챔버 안에서 발생된다. 그러나, 프로세스들은 개방된 프로세스 챔버 안에서도 제공될 수 있다.
본 발명의 프로세스 모듈의 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 지지 장치는 전기적으로 도전성이거나, 또는 적어도 하나의 전기적으로 도전성인 표면을 가진다. 이송 장치는 그에 의해 전극을 형성할 수 있는데, 전극은 전기적으로 플라즈마에 결합되고 플라즈마로부터 지지 장치의 방향을 향하여 로드 캐리어(load carrier)의 움직임을 야기한다. 지지 장치는 지지 장치 및 플라즈마를 포함하는 전류 회로를 형성하도록 전기적으로 도전성이어야만 한다.
더욱이, 지지 장치의 표면은 프로세스 챔버의 내부에 있는 프로세스 호환 가능 재료(process compatible material)를 포함하여야 한다. 즉, 지지 장치는 프로세스 챔버 안에서 프로세스를 가동시킴으로써 손상되지 않아야 하며, 지지 장치에 의해 프로세스 챔버 안으로 불순물이 들어가서는 아니된다. 예를 들어, 실리콘 질화물의 CVD 증착 및, 염소 함유 및/또는 불소 함유 세정 기체를 이용한 챔버 세정이 번갈아서 프로세스 챔버 안에서 수행될 때, 알루미늄은 프로세스에 호환 가능한 재료로서 적합하다. 시기 상조의 입자 형성이 쪼개짐(spalling)에 의해 우려되지 않도록 알루미늄과 실리콘 질화물 사이의 우수한 접합이 있다. 더욱이, 알루미늄은 다양한 에칭 기체에 대하여 저항성이 있어서, 정화 프로세스에서 지지 장치의 정해지지 않은 식각은 발생되지 않는다. 다른 프로세스들에서 프로세스 호환 가능성을 달성하는데 다른 재료 특성들이 필요하다. 예를 들어, 고온 프로세싱을 위한 고온 저항성 또는 산소-플라즈마 프로세싱을 위한 산화 가능성이 필요할 수 있다.
본 발명의 프로세스 모듈의 유리한 실시예에 따르면, 기체, 액체 및/또는 전기 매체를 위한 프로세스 챔버의 연결은 프로세스 챔버의 적어도 하나의 측벽 및/또는 천정(ceiling)에 배치된다. 프로세스 챔버 안에서의 프로세싱을 위하여, 정해진 대기가 항상 필요하다. 이러한 정해진 대기를 제공하도록, 특정의 기체들이 공급되어야 한다. 다른 기체들, 예를 들어, 화학적 기체상 반응의 반응 생성물들은 프로세스 챔버로부터 이탈되게 펌핑되어야 한다. 때때로, 냉각수와 같은 액체 매체가 프로세스 챔버 안으로 채워져야 한다. 더욱이, 플라즈마를 생성하도록 전기 에너지가 프로세스 챔버 안으로 제공되어야 한다. 각각의 매체의 상이한 연결이 바람직스럽게는 프로세스 챔버의 측벽들중 적어도 하나 또는 천정 안에 있는 프로세스 챔버의 부동 부분(immovable part)들 안에 제공된다. 부동의 연결(immovable connection)들은 가동 연결(movable connection) 보다 항상 용이하고 더 신뢰성이 있다. 연결은 프로세스 챔버의 하나의 벽 안에 배치될 수 있거나 또는 몇개의 벽들에 걸쳐 분포될 수 있다.
기판의 프로세싱은 주로 프로세스 챔버 안에 제공된다. 따라서, 비워질 수 있는(evacuable) 프로세스 챔버에만 펌프 연결이 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 프로세스 모듈의 프로세스 챔버 둘레의 외측 영역은 프로세스 챔버의 펌프 연결을 통하여 또는 프로세스 모듈의 이웃하는 모듈의 펌프 연결을 통하여 린스(rinse)된다. 그러나 더욱 유리한 변형예에서, 프로세스 모듈은 그 자체의 펌프 연결을 포함함으로써, 예를 들어 기체는 불순물의 감소를 위하여 프로세스 챔버와 독립적으로 프로세스 모듈로부터 비워질 수 있다. 더욱이, 프로세스 모듈이 그 자체의 기체 유입부를 가지면 유리하다.
본 발명의 프로세스 모듈의 유리한 예에서, 프로세스 모듈은 프로세스 챔버의 적어도 하나의 측벽 및/또는 천정의 템퍼링(tempering)을 위한 적어도 하나의 템퍼링 요소를 포함하는데, 템퍼링 요소는 가열 장치 및/또는 냉각 장치이다. 기판 뿐만 아니라 전체적인 프로세스 챔버가 템퍼링되면, 프로세싱 동안에 온도는 특히 신뢰성 있게 조절될 수 있다. 사용된 프로세싱 온도들에 대응하는 상이한 템퍼링 요소(tempering element)들이 이용될 수 있다. 높은 온도가 필요하다면 템퍼링 요소는 보통 가열 장치로서 형성된다. 가열 장치는 예를 들어 저항 가열(resistance heating) 또는 램프 가열(lamp heating)일 수 있다. 예를 들어, 프로세스 챔버가 냉각될 필요가 있거나, 또는 온도가 냉각에서 가열로 조절될 수 있을 것이 요구될 수도 있다. 냉각 장치 및 가열 장치의 조합을 포함하거나 또는 조절 가능 온도를 가지는 템퍼링 요소들이 그러한 임무를 위하여 이용될 수 있다. 온도 제어는 예를 들어 온도 제어 액체에 의해 가능하다.
본 발명의 프로세스 모듈의 다른 실시예에서, 프로세스 챔버는 지지 장치를 위한 적어도 하나의 HF-호환 가능(compatible) 연결부 또는 접촉부를 포함한다. 만약 지지 장치가 HF-플라즈마를 위한 전극으로서 이용된다면, 지지 장치는 HF 회로 안으로 함입되어야 한다. 직류 전류를 위한 도전체들과는 다른 요건들이 HF-전류들을 위한 도전체들에게 존재한다. 따라서, 지지 장치를 위한 접촉부 또는 연결부가 지지 장치의 전기적인 연결을 위해 제공된다. 접촉부를 이용할 때, 지지 장치를 단지 가압하는 것으로 전기적인 연결이 이루어지는 반면에, 연결부를 사용할 때 전기적인 연결은 기계적으로 이루어진다. 이러한 연결부 또는 접촉부가 바람직스럽게는 프로세스 챔버의 구성 요소이다. 대안의 실시예들에서, 연결부 또는 접촉부는 적어도 어느 정도는 지지 장치 및/또는 프로세스 모듈의 일부이다.
HF 호환 가능 연결부 또는 접촉부는 항상 접지 연결이다. 즉, 지지 장치는 연결부 또는 접촉부를 통하여 접지로 연결됨으로써 HF 전류는 접지를 향하여 흐를 수 있다. 대안으로서, 연결부 또는 접촉부는 접지로부터 격리될 수도 있어서, AC 전압 또는 접지 전위와는 상이한 전위가 지지 장치로 인가될 수 있다. 교류 전압을 인가할 때, 상이한 목적이 추구될 수 있다. 일 예에서, HF 파워는 프로세스 챔버 안에서 플라즈마를 발생시키도록 결합될 수 있다. 다른 예에서, 지지 장치는 다른 곳에서 발생된 플라즈마로부터 이온을 추출하도록 전위로 대전될 수 있다. 그러나, 접지 전위와 상이한 전위를 가진 지지 장치의 대전(charg)은 매우 복잡한데, 왜냐하면 프로세스 챔버 외부 및 프로세스 챔버 안의 가장자리 영역에서의 플라즈마 점화는 적절한 절연체를 이용함으로써 구조적으로 회피되어야만 하기 때문이다. HF 접촉부는 물리적이고 기계적인 접촉부 또는 용량성(capacitive) 접촉부로서 형성될 수 있다. 용량성 접촉부는 예를 들어 지지 장치에 평행한 전극 플레이트를 통해 형성될 수 있다.
바람직한 구성 설계에 따르면, 본 발명의 프로세스 모듈은 프로세스 챔버에 대한 지지 장치의 공급 및/또는 프로세스 챔버로부터의 지지 장치의 언로딩(unloading)을 위한 이송 시스템을 포함하는데, 여기에서 공급 및/또는 배출은 프로세스 챔버의 수평 텐션(tension)에 평행한 이송 영역에 있다. 다른 것들중에서, 본 발명의 프로세스 모듈은 기계적으로 대형의 지지 장치들의 프로세싱을 위하여 조절될 수 있다. 크고 무거운 기판 및 지지 장치들을 움직이도록, 소형이고 가벼운 기판들을 위하여 이용되는 로봇 아암들과 같은 이송 장치들은 적절하지 않다. 지지 장치의 이송을 위하여 프로세스 모듈 내부에서 지지 장치의 지지를 제공하는 이송 장치들이 유리하다. 그에 의해 이용되는 이송 장치는, 프로세스 챔버를 향하여 그리고 프로세싱 이후에 프로세스 챔버로부터 멀어지게, 기판들로 로딩된 지지 장치의 수평 움직임을 구현한다. 직선형의 장치에서, 지지 장치의 움직임 방향은 직선 방향(in-line direction)에 대응한다. 즉, 프로세스 챔버로부터 멀어지는 이송 방향은 프로세스 챔버를 향하는 이송 방향에 반대일 수 있다.
본 발명의 프로세스 모듈의 특히 적절한 실시예들에서, 이송 시스템은 이송 롤러 및/또는 선형 모터 구동부를 포함한다. 지지 장치의 규칙적이거나 또는 연속적인 지지는 이송 롤러 및 선형의 모터 구동부들을 통하여 구현될 수 있어서 지지 장치의 굽혀짐 또는 휘어짐은 발생하지 않는다. 그에 의하여, 프로세스 모듈은 콤팩트하게 형성될 수 있으며 이송 장치들을 휘게 하는 공간이 제공되지 않아야 한다. 그러나, 이송 시스템이 반드시 이송 롤러들 또는 선형의 모터 구동부이어야할 필요는 없으며, 이송 장치들의 다른 해법들이 가능한데, 예를 들어 지지된 이송 아암이 가능하다.
본 발명의 프로세스 모듈의 이송 시스템의 모든 구동 요소들은 프로세스 모듈의 외부에 배치되는 것이 특히 유리하다. 이러한 방식으로, 프로세스 챔버는 특히 평탄하게 형성될 수 있고 이송 시스템의 구동 요소들은 프로세스 챔버 안에 있는 프로세스에 의해 야기되는 그 어떤 부하에도 노출되지 않는다.
본 발명의 프로세스 모듈의 바람직한 실시예에서, 프로세스 모듈은 지지 장치를 프로세싱 레벨로 들어올리고 지지 장치를 이송 레벨로 내리기 위한 허브 시스템(hub system)을 포함하는데, 프로세싱 레벨의 지지 장치는 프로세스 챔버의 저부로서 기능한다. 이러한 실시예에서, 지지 장치를 위한 이송 장치는 프로세스 챔버를 위한 잠금 장치로부터 분리된다. 이송 레벨에서의 지지 장치의 용이한 이송이 가능한데, 프로세스 모듈과 지지 장치 사이의 기계적인 조절은 충분하게 먼 거리 때문에 필요하지 않다. 프로세스 챔버의 폐쇄는 허브 시스템의 보조로 구현되는데, 이것은 프로세스 챔버의 부동 부분(immovable part)에 대하여 지지 장치를 가압함으로써, 지지 장치는 폐쇄 프로세스 챔버의 저부를 형성한다. 허브 시스템은 기본적으로 수직의 허브 움직임을 수행하며, 여기에서 지지 장치는 밀봉 표면들에 대하여 밀려진다. 이러한 방식으로, 프로세스 챔버의 우수한 밀봉이 달성된다. 주로, 프로세스 챔버의 작동은 폐쇄되었을 때 가동되는데, 지지 장치는 프로세싱 레벨에 위치된다. 그러나, 허브 시스템은 지지 장치를 프로세싱 레벨 아래에 위치된 레벨들로 내릴 수도 있다. 이러한 레벨들에서, 세정 프로세스와 같은 프로세스도 가능하다. 대안으로서, 프로세스 모듈은 허브 시스템 없이도 구현될 수 있는데, 프로세스 챔버의 폐쇄는 상이한 장치를 통해 구현되며, 예를 들어 경사진 평면에 의해 구현된다.
본 발명의 상기 프로세스 모듈의 유리한 개선예에서, 허브 시스템은 적어도 하나의 가열 플레이트 또는 하나의 복사 가열을 포함한다. 기판들은 프로세스 챔버 안에 정해진 온도를 가져야만 한다. 허브 시스템은 지지 장치상에 놓인 기판들에 공간적으로 인접하여 배치되며 따라서 기판 가열에 적절한 장소에 배치된다. 기판 온도를 조절 또는 유지하도록, 기판들에 인접하게 배치된 가열 플레이트 또는 기판 온도를 유지하도록 기판들에 필요한 열을 전달하는 복사 가열이 적절하다. 바람직스럽게는, 기판들이 상승된 온도로 사전 가열되어 이송됨으로써 가열 플레이트 또는 복사 가열은 단지 기판들로부터 도출되고 복사된 열을 전달하기만 하면 된다.
가열 플레이트와 지지 장치 사이의 우수한 열적 접촉은 비워질 수 있는 프로세스 모듈에서 구현될 수 있으며, 예를 들어 쇼크 커플링(shock coupling)을 통해 이루어지며, 여기에서 열전달은 기체 입자들에 의해 제공된다. 쇼크 커플링시에, 가열 플레이트 및 지지 장치의 배치에 의하여 또는 가열 플레이트 및/또는 지지 장치의 표면(들)의 조도(roughness) 또는 정해진 프로파일에 의해 가열 플레이트와 지지 장치 사이에 간극이 형성되는데, 가열 플레이트와 지지 장치 사이의 평균 거리는 이러한 간극에 있는 기체 입자들의 대략 평균적인 자유 경로이다. 그러한 간극으로써, 기체 입자들은 그들의 열적 움직임에서 서로 거의 접촉하지 않지만, 지지 장치 및 가열 플레이트와 접촉함으로써 기체를 통한 효율적인 열전달이 가능하다. 일 실시예에서, 가열 플레이트와 지지 장치 사이의 평균 거리는 대략 50 ㎛ 의 간극 폭이 제공될 수 있으며, 여기에서 기체 유형에 따라서 2 내지 20 mbar 의 압력이 상기 간극에 최적일 수 있다. 예를 들어 헬륨 또는 수소와 같이 프로세스 모듈 안에 이미 존재하는 기체는 쇼크 커플링을 위한 기체로서 이용될 수 있다. 기체 소모를 감소시키도록, 기체는 밀봉에 의해 제한된다. 그러한 우수한 열전달은 지지 장치의 정확한 온도 제어를 위해서 유리하며, 따라서 기판의 정확한 온도 제어를 위하여 유리하다. 그에 의해, 가열 플레이트가 열원(heat source)만으로 사용될 수는 없다. 가열 플레이트는 또한 적어도 부분적으로 냉각 플레이트로서의 역할을 하며, 기판으로써 도입된 지지 장치의 열이 그 안으로 유도될 수 있다.
유사한 접근 방식이 적어도 하나의 기판과 지지 장치 사이의 프로세스 챔버 안에 적용될 수도 있어서, 그 곳에서의 향상된 열적 결합에 도달할 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 지지 장치의 상측부는 정해진 조도(roughness)로 형성될 수 있다.
본 발명의 프로세스 모듈의 특히 바람직스러운 실시예에서, 가열 플레이트 또는 복사 가열부는 승강 가능하다. 승강 가능한 가열 플레이트 또는 복사 가열부는 지지 장치의 승강 움직임에 결합될 수 있으며, 그에 의해 지지 장치가 내려질 때도 일정한 가열을 유지한다.
다른 실시예에서, 허브 시스템은 낮은 열전도성을 가진 열 격리 블록들을 포함하는데, 여기에서 지지 장치의 캐리어(carrier)는 가열 격리 블록상에 제공된다. 가열 격리 블록들의 낮은 열전도성 때문에 지지 장치와 허브 시스템 사이에 열전도는 거의 없으며, 허브 시스템은 지지 장치의 기계적 강도에 유리한 낮은 온도에서 유지될 수 있다. 가열 플레이트상에서 결여된 캐리어에도 불구하고 지지 장치의 균일한 온도는 예를 들어 복사 가열을 이용함으로써 보장될 수 있다.
본 발명의 프로세스 모듈의 바람직한 실시예에서, 허브 시스템은 지지 장치를 그것의 측부에 유지하는 승강 프레임을 포함한다. 기판들은 지지 장치상에서 중심에 규칙적으로 놓이며, 지지 장치의 가장자리 영역들은 프로세스 챔버를 폐쇄시키기 위한 밀봉 영역으로서 이용된다. 따라서, 온도 균일성에 대한 수요는 지지 장치의 가장자리 영역들에서 낮아서, 프로세스 챔버를 밀봉하는 기계적인 힘은 특히 적절하게 전달될 수 있다. 승강 프레임을 통하여 밀봉 영역들로 가압의 힘이 직접 전달되는데, 이것은 지지 장치를 그것의 측부(들)에 유지하며, 승강 프레임에 의한 열 소산(heat dissipation)은 기판 온도에 그 어떤 효과도 가지지 않는다.
본 발명의 유리한 개선예에서, 평탄한 캐리어 표면을 가진 단열 압력 동체는 승강 프레임의 캐리어를 형성한다. 단열부를 통하여 열이 거의 전달되지 않아서, 지지 장치의 온도는 단열 승강 프레임에 의해 거의 영향을 받지 않는다. 들어올리고 폐쇄시키는 힘은 평탄한 캐리어 표면을 가진 압력 동체로서의 승강 프레임의 설계에 의해 지지 동체의 넓은 영역에 걸쳐 고르게 전달됨으로써, 지지 장치는 상대적으로 가벼운 중량 및 비용 효과적인 방법으로 형성될 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명의 프로세스 챔버가 적어도 하나의 밀봉을 가진다면 유리하며, 여기에서 지지 장치는 상기 밀봉에 대하여 가압됨으로써 프로세스 챔버를 폐쇄시킨다. 다른 실시예들에서, 밀봉은 지지 장치에 제공될 수도 있다. 외측 프로세스 모듈로부터 내측 프로세스 챔버를 분리하는 것은 밀봉에 의해 우수하게 달성됨으로써, 높은 정도의 순도가 프로세스 챔버 내부에 달성될 수 있으며, 여기에서 독성이 있을 수 있는 챔버로부터의 기체는 만약 프로세스 챔버가 폐쇄된다면 프로세스 모듈의 프로세스 챔버 둘레의 영역을 통과할 수 없다. 그러나, 프로세스 챔버 안에서 가동되는 프로세스 및, 프로세스 모듈의 구조에 따라서, 밀봉이 없는 프로세스 챔버가 제공될 수도 있다. 그에 의해, 프로세스 챔버의 높은 순도가 달성될 수 있는데, 예를 들어, 내부로부터 외부로 지향되는 기체 유동에 의해 달성될 수 있으며, 유동 안에서 기체의 속도는 외부로부터 내부로의 외부 기체의 확산 비율보다 높다.
본 발명의 다른 유리한 실시예에서, 본 발명의 프로세스 모듈은 지지 장치의 지지부로서 적어도 하나의 지지 롤러를 포함한다. 본 발명에서 가능한 지지 장치의 커다란 기계적 치수 때문에 지지 장치는 기계적인 굽힘을 받을 수 있다. 지지부들을 통하여 굽힘 발생의 힘이 분할될 수 있는데, 여기에서 굽힘은 분할하는 힘에 비례하여 감소된다. 지지가 유리하게는 지지 롤러로서 형성되는데, 이것은 낮은 레벨의 마찰 및 마모로써 작동될 수 있다. 그러나, 지지 장치의 평탄성은 지지부에 의해서만 보장될 수 있는 것은 아니며, 다른 해법들도 있다. 지지 장치는 예를 들어 볼록한 원호형일 수 있고, 외부 압력을 통해 평탄하게 가압되어, 비워진 프로세스 챔버상에 작용한다.
프로세스 챔버를 둘러싸거나 그에 인접한 프로세스 모듈의 적어도 일부 영역이 기체로 채워질 수 있다면 특히 유리하다. 소망의 대기는 프로세스 모듈을 기체로 채움으로써 만들어질 수 있다. 프로세스 모듈을 기체로 채움으로써, 소망의 대기가 프로세스 모듈 안에 생성될 수 있다. 그에 의해, 기체는 불활성 기체이거나 또는 산화 기체이거나 또는 환원 기체일 수 있다. 프로세스 모듈 안의 기체는 정지 상태이거나 또는 유동할 수 있다. 그에 의해, 프로세스 모듈은 진공 챔버일 수 있다. 프로세스 모듈은 대기 압력하에 작동되는 진공 챔버일 수도 있다. 프로세스 모듈은 비워질 수 없는, 대기 압력하에 작동되는 챔버일 수도 있다. 그러한 비워질 수 없는 챔버는 특히 비용 효율적으로 제조될 수 있다.
다른 개선예에서, 본 발명의 프로세스 모듈은 적어도 하나의 비워질 수 있는, 격리 챔버를 둘러싸는 프로세스 챔버를 포함하고, 격리 챔버는 적어도 하나의 격리 챔버 도어를 포함한다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 3 개의 챔버들은 서로의 내부에 안주(nesting)된다. 프로세스 챔버는 내측에 위치되고, 프로세스 챔버는 격리 챔버에 의해 둘러싸이고, 격리 챔버는 프로세스 모듈에 의해 둘러싸인다. 3 중의 안주(nesting)는 2 중의 안주가 제공하는 것보다 더 우수하게 둘러싸임 부분(surrounding)에 대한 프로세스 챔버의 단열 및 화학적 절연을 허용한다. 예를 들어, 강한 독성 물질의 프로세싱 때문에 안전 요건들이 증가될 때 또는 온도 균일성에 대한 특히 높은 요건들이 요구될 때 상기의 정교하고 고도로 개발된 챔버들이 유용할 수 있다. 격리 챔버는 또한 프로세스 모듈로부터 개방되어 있는 동안 작동하는 프로세스 챔버의 분리를 위하여 사용될 수 있다. 작동하는 동안 개방된 프로세스 챔버는 예를 들어 세정 프로세스에 대하여 유용한데, 이것은 지지 장치의 가장자리들을 세정할 수도 있다.
다른 실시예에 따르면, 본 발명의 프로세스 모듈은 프로세스 챔버에 인접한 적어도 하나의 비워질 수 있는 격리 공간(isolation room)을 포함한다. 격리 공간을 제공함으로써, 기존의 요건들이 특정적으로 충족될 수 있다. 프로세스 챔버의 천정(ceiling)의 우수한 단열 및/또는 균일한 수평 온도 분포는 예를 들어 프로세스 챔버의 천정에 인접한 격리 공간에 의해 구현될 수 있다. 그러나, 격리 챔버를 사용하는 때의 경우에서와 같이 이러한 경우에 프로세스 챔버의 측벽에서 단열이 존재하지 않는다. 다른 실시예에서, 격리 공간 안에 위치되는 HF-분포를 위한 전기적인 절연부로서 진공이 제공된다. 격리 공간의 목적은 프로세스 챔버와 프로세스 모듈 사이의 추가적인 화학적 분리를 형성하는 것일 수도 있다. 이러한 경우에, 격리 공간은 프로세스 챔버를 추가적으로 공간 밀봉한다. 그러한 격리 공간은 예를 들어 2 개의 밀봉부들 사이에 상이하게 펌핑된 사이 공간으로서 형성될 수도 있다.
본 발명의 프로세스 모듈의 바람직스러운 실시예에서, 프로세스 챔버는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 만들어지거나 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 내부가 코팅된다. 알루미늄은 유리한 특성들의 범위를 가진다. 예를 들어, 알루미늄은 낮은 밀도를 가짐으로써, 알루미늄으로 제작된 지지 장치들은 낮은 중량을 가진다. 더욱이 알루미늄은 우수한 전기적인 도전성 및 열전도성을 가진다. 알루미늄의 표면은 화학적으로 안정되고 기계적으로 얇은 알루미늄 산화물 층을 형성한다. 실제에 있어서, 알루미늄은 세정 프로세스들에서 안정적일 수 있는 것으로 증명되되는데, 세정 프로세스를 위하여 예를 들어 형광 탄화 수소 및 에칭 기체를 각각 함유하는 염소, NF3, SF6 와 같은 에칭 기체들이 이용될 수 있다. 더욱이, 실리콘과 같은 반도체와 알루미늄의 접촉은 예를 들어 구리를 가진 반도체의 불순물 보다 덜 문제시된다. 알루미늄 합금을 이용할 때, 유리한 합금 특성들이 알루미늄의 유리한 특성들에 추가적으로 이용된다.
본 발명의 프로세스 모듈의 다른 개선된 예에 따르면, 수직으로 적재되어 배치된 적어도 2 개의 프로세스 챔버들이 제공된다. 생산 속도는 2 개 프로세서 챔버들을 하나의 프로세스 모듈 안에 배치함으로써 거의 2 배가 될 수 있다. 양쪽 프로세스 챔버들이 하나의 프로세스 모듈을 공유하기 때문에, 장치 및 운용 비용은 상승하지만, 생산성이 증가하는 것보다 작은 정도로 상승한다. 따라서, 공유된 펌프 장치가 제공될 수 있거나, 또는 몇개의 프로세스 챔버들에 대한 매체(media)의 분포를 위한 장치들이 함께 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 이러한 특별한 프로세스 모듈은 이송 장치를 적어도 2 개의 이송 레벨로 수직 이송하기 위한 리프트(lift)를 포함한다. 리프트는 지지 장치를 하나가 다른 것의 위에 있는 이송 레벨들과 프로세스 챔버들 사이에서 움직일 수 있어서, 특정의 제조 사이클이 프로세스 모듈 안에서 구현될 수 있다. 그에 의하여, 2 개 또는 그 이상의 프로세스 챔버들이 동일한 프로세스로 가동될 수 있는데, 여기에서 모든 프로세스 챔버들의 사용을 위한 논리(logistics)가 리프트의 보조로 보장된다. 그러나, 프로세스 챔버들은 다양한 상보적인 프로세스(complementary processes)들을 운용할 수도 있으며, 여기에서 리프트는 소망의 프로세스 시퀀스의 구현을 위하여 이용된다.
본 발명의 프로세스 모듈의 바람직한 실시예에서, 프로세스 챔버는 플라즈마 챔버이며, 이것은 제 1 HF-전극으로서 작용하는 기체 샤워부(gas shower)를 가지며, 여기에서 기체 샤워부는 지지 장치를 가진 평행 플레이트 구성을 형성한다. 평행 플레이트 반응기(parallel plate reactor)들은 고품질의 프로세싱 결과가 달성되는 확립된 장치들이다. 그러한 평행 플레이트 반응기들이 바람직스럽게는 10 kHz 와 대략 100 MHz 사이의 여기 주파수로써 또는 혼합된 여기 주파수로써 작동된다. HF 전극의 구체적인 치수들에 따라서, 기체 연결부 또는 HF-파워의 입력에 대한 몇가지 연결부가 제공될 수 있다. 그에 의하여, 예를 들어 전극상에서의 전류의 보다 균일한 분포가 더 높은 여기 주파수에서 특히 달성될 수 있다. 여기에서, 여기 주파수는 연속적으로 제공될 뿐만 아니라 시간에 걸쳐 맥동(pulse)될 수 있다. 그러나, 펄스 직류(pulsed direct voltage)를 가진 플라즈마 여기(plasma excitation)도 유리할 수 있다. 플라즈마를 이용함으로써, 상대적으로 낮은 온도이지만 높은 프로세싱 속도에서의 프로세싱이 항상 가능하다. 프로세스 챔버가 반드시 평행 플레이트 구성일 필요는 없다. 예를 들어, 선형 마이크로웨이브 플라즈마 소스의 직선 구성(in-line arrangement)도 프로세스 챔버에서 이용될 수도 있다. 프로세스 챔버는 플라즈마 없는 프로세스를 위하여 형성될 수도 있다. 이용 가능한 플라즈마 없는 프로세스들은 예를 들어, 촉매 증착, "저압 CVD(LPCVD)" 프로세스, "원자 층 증착(Atomic Layer Deposition (ALD)"-프로세스 및 열처리들이다.
본 발명의 프로세스 모듈의 선택적인 실시예에 따르면, 프로세스 챔버는 플라즈마 챔버인데, 이것은 몇개의 플라즈마 소스들의 구성을 가진다. 특정의 장점 및 단점을 가지고 플라즈마 챔버 안에서 플라즈마를 생성하는 방법의 많은 가능성이 있다. 일부 유형의 플라즈마 챔버들에서, 예를 들어 평행 플레이트 구성으로서의 오직 하나의 플라즈마 소스가 프로세스 챔버 안에 제공된다. 다른 유형의 플라즈마 챔버들에서, 국부적으로 작용하는 플라즈마 영역들을 생성하도록 또는 넓은 영역에 작용하는 플라즈마를 생성하도록 몇개의 플라즈마 소스들이 이용될 수 있다. 이것은 예를 들어 마이크로웨이브 플라즈마일 수 있는데, 이것은 높은 충전 캐리어 밀도(charge carrier density) 및 높은 증착 밀도를 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명의 프로세스 모듈은 프로세스 모듈에 또는 프로세스 모듈 안에 배치된 적어도 하나의 자기장 구성을 포함하며, 자기장 구성은 고정되거나 또는 움직일 수 있다. 플라즈마 생성에 대한 유리한 영향 및, 따라서 예를 들어 프로세싱 균일성, 프로세싱 품질 및/또는 프로세싱 속도에 대한 유리한 영향은 추가적인 자기 구성들에 의해 달성될 수 있는데, 이것의 자기장은 프로세스 챔버 및/또는 지지 장치의 벽을 통하여 정해진 방식으로 작용한다. 이들 자기 구성부들은 정해진 방식으로 지지 장치 및/또는 프로세스 챔버의 격벽을 따라서 움직일 수 있거나 또는 고정될 수 있다. 다른 실시예에서, 정해진 자기 구성부들이 프로세스 챔버 안에 배치될 수 있다. 그에 의하여, 자기 구성부들은 폴-슈우-구성(pole-shoe-arrangement)을 가지거나 또는 가지지 않은 전기 코일 시스템 또는 영구 자석 시스템일 수 있다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 프로세스 모듈은 프로세스 모듈을 기판 프로세싱 장치로 통합시키기 위한 모듈 도어(module door)를 가진 적어도 하나의 모듈 인터페이스를 포함한다. 제조 환경에서의 기판 프로세싱 장치는 프로세스 모듈 이외에 통상적으로 다른 구성 요소들을 더 포함하는데, 잠금 모듈(lock module), 다른 프로세스 모듈 및 측정 모듈과 같은 것을 더 포함한다. 따라서 프로세싱 장치를 프로세스 모듈과 결합시키도록, 모듈 인터페이스가 필요하다. 모듈 인터페이스가 바람직스럽게는 표준화된 인터페이스여서, 다양한 구성 요소들의 기판 프로세싱 시스템들의 융통성 있는 구성을 허용한다. 그에 의하여, 모듈 인터페이스가 바람직스럽게는 모듈 도어를 가지는데, 이것은 폐쇄 및 개방될 수 있다. 폐쇄된 모듈 도어에 의하여, 그 안에 포함된 대기 및 프로세스 모듈은 기판 프로세싱 장치의 나머지로부터 분리될 수 있으며, 따라서 기판 프로세싱 장치내의 불순물은 프로세스 모듈로부터 이격되게 유지된다. 모듈 도어가 개방될 때, 기판 프로세싱 장치와 프로세스 모듈 사이의 지지 장치의 이송은 모듈 도어를 통하여 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예들, 그들의 구성, 기능 및 장점들은 도면에 기초하여 아래의 상세한 설명에 의해 이해될 것이다.
도 1 은 기판 이송 장치를 따라서 수직의 단면으로 본 발명의 프로세스 모듈의 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 기판 이송 방향에 반대인 수직 단면으로 도 1 의 프로세스 모듈을 개략적으로 도시한다.
도 3 은 2 개의 프로세스 챔버들이 수직으로 쌓여있는 본 발명의 프로세스 모듈의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 4 는 프로세스 챔버가 절연 챔버 안에 포함된 본 발명의 프로세스 모듈의 다음 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 5 는 도 4 에 도시된 프로세스 모듈의 로딩 시퀀스(loading sequence)를 개략적으로 도시한다.
도 6 은 2 개의 프로세스 챔버들이 수직으로 적재되고 매체 연결부들이 그들의 측부들에 있는 본 발명의 프로세스 모듈의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 7 은 수직 단면에서 허브 시스템 및 절연 챔버들에 의해 둘러싸인 2 개의프로세스 챔버들을 가진 도 6 의 프로세스 모듈을 개략적으로 도시한다.
도 8 은 프로세스 챔버의 위와 아래에 격리 공간을 가진 본 발명의 프로세스 모듈의 다른 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 1 은 본 발명의 프로세스 모듈의 실시예를 수직 단면에서 기판 이송 방향을 따라서 개략적으로 도시한다. 프로세스 모듈(1) 내에서, 프로세스 챔버(2)가 배치되어 있다. 프로세스 챔버(2)의 저부로서, 지지 장치(3)가 사용되며, 그 위에 기판(4)이 놓인다. 도 1 에서 예시적으로 도시된 프로세스 챔버(2)는 기판(4)상에 층(layer)들을 플라즈마 강화 증착(plasma-enhanced deposition)하기 위한 평행 플레이트 반응기(parallel plate reactor)이다.
층의 증착을 위한 기체성 개시 물질(starting substance)은 기체 연결 세트(5)를 통하여 기체 샤워부(gas shower, 31)에서 프로세스 챔버(2) 안으로 도입된다. 기체 샤워부(31)는 평행 플레이트 반응기에서 제 1 HF 전극으로서의 역할을 한다. 기판(4)들을 가진 지지 장치(3)는 기체 샤워부(3)에 평행하게 지향된 평행 플레이트 반응기의 제 2 전극이다.
지지 장치(3)와 HF 전류 회로의 전기적 연결은 전자적인 HF 파워가 기체 샤워부(31)로부터 지지 장치(3)를 가로질러 흐를 수 있도록 필요하다. 이러한 전기적 연결은 도 1 에 도시된 실시예에서 도시된 바와 같이 HF 호환 가능 접촉부(6)에 의해 제공되는데, 이것은 도시된 실시예에서 매스 접촉부(mass contact)이다. HF 호환 가능 접촉부(HF compatible contact, 6) 옆에 밀봉재(7)가 배치되어, 지지 장치(3)가 들어올려질 때 프로세스 모듈(1)에 대하여 프로세스 챔버(2)를 밀봉한다.
도 1 에 도시된 지지 장치(3)는 이송 레벨에 위치되고 이송 시스템(8)에 의하여 기판 이송 방향에서 수평으로 움직일 수 있다. 도시된 실시예에서, 이송 장치(8)는 이송 롤러(9)들을 포함하는 롤러 이송 시스템이다. 여기에서 이송 시스템(8)은 지지 장치(3)를 이송 모듈(1) 안으로 이송하기 위하여 그리고 이송 모듈(1)의 밖으로 이송하기 위해서 사용될 뿐이며, 프로세스 챔버(2)를 잠그기 위해서 사용되지 않는다.
프로세스 챔버(2)를 지지 장치(3)와 잠그기(lock) 위하여, 허브 시스템(hub system, 10)이 이용된다. 상기 목적을 위하여, 지지 장치(3)가 프로세스 챔버(2) 아래에서 중심에 배치된다. 이후에, 지지 장치(3)는 허브 시스템(10)에 의해 들리워지는데, 지지 장치(3)는 승강 프레임(12)상에 배치된다. 승강 프레임(12) 안에 가열 플레이트(11)가 제공되는데, 가열 플레이트는 지지 장치(3) 및 그 위에 놓인 기판(4)들을 가열하며, 따라서 소망의 프로세스 온도로 가열한다.
프로세스 모듈(1) 안에 프로세스 챔버(2)를 보관하도록, 캐리어(14)가 프로세스 챔버(12)를 위해 이용된다. 프로세스 모듈(1)은 기판 프로세싱 시스템의 모듈로서 제공되는데, 이것은 모듈 인터페이스들을 통하여 기판 프로세싱 시스템에 연결된다. 각각의 모듈 인터페이스상에 모듈 도어(13)가 제공되며, 이것은 프로세스 모듈(1)을 기판 프로세싱 시스템으로부터 분리하도록 폐쇄될 수 있다. 도시된 실시예에서, 2 개의 기판 도어(13)들이 제공됨으로써, 모듈 도어(13)를 통하여 프로세스 모듈(1) 안으로 그리고 다른 모듈 도어(13)를 통하여 프로세스 모듈(1)의 밖으로 지지 장치(3)의 일직선(in-line)이 가능하다.
도 2 는 기판 이송 방향에 대향되게 수직 단면으로 도 1 의 프로세스 모듈(1)을 개략적으로 도시한다. 프로세스 모듈(1)의 일부 요소들은 도 1 을 참조하여 위에서 이미 설명되었다. 도 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 도시된 이송 롤러(9)들은 지지 장치(3)를 위한 측방향 안내부를 가진 스터브 롤러(stub roller)이다. 도 2 에 도시된 지지 장치(3)는 이송 레벨에 있으며, 지지 장치(3)는 지지 롤러(들)(16) 상에 중앙에 배치되거나 또는 몇개의 순차적으로 배치된 지지 롤러(16)상에 배치된다. 지지 장치(3)의 굽힘은 지지 롤러(16)의 이용에 의해 회피된다. 이송 롤러(9)와 지지 롤러(16) 사이에, 가열 플레이트가 각각 배치된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 지지 롤러(들)(16)의 영역에 요부화된(recessed) 가열 플레이트를 제공할 수도 있다. 측방향 프로세스 챔버 펌프 유닛(15)들이 도 2 에서 명확하게 도시되어 있으며, 이것은 도 1 의 배경에서 단지 사각형으로 도시되어 있다. 사용 기체는 프로세스 챔버 펌프 유닛(15)을 통해 프로세스 챔버(2)로부터 비워지며, 도시된 실시예의 유동 방향은 유동 격벽(flow baffle)에 의해 최적화된다.
도 3 은 본 발명의 다른 개선된 프로세스 모듈(1A)을 도시하며, 2 개의 프로세스 챔버(2)들을 수직의 배치로 제공한다. 프로세스 챔버(2)들은 도 1 및 도 2 를 참조하여 위에서 이미 상세하게 설명되었으며, 도 3 에서는 오직 개략적으로만 설명된다. 프로세스 모듈(1A)은 엔드 모듈(end module)로서 형성되고, 도 1 에 도시된 프로세스 모듈(1)의 경우에서와 같이 직선 모듈(in-line module)로 형성되지 않는다. 엔드 모듈을 이용할 때, 지지 장치(3)의 비움(evacuation) 및 프로세싱 이후에 그것의 비움은 동일한 모듈 도어(13)를 통하여 이루어진다. 상부 프로세스 챔버(2)와 관련하여, 지지 장치(3)는 이송하는 동안의 위치에 있는 것으로 도시되어 있다. 도 3 의 하부 프로세스 챔버(2)와 관련하여, 지지 장치(3)는 허브 시스템(10)에 의하여 프로세싱 레벨로 상승되며, 따라서 프로세스 챔버(2)의 저부를 형성한다. 프로세스 모듈(1A)은 양쪽 프로세스 챔버(2)를 감싼다. 프로세스 모듈(1A)로부터의 기체는 펌프 유닛(17)을 통해 비워진다. 도 3 에서 우측으로부터 알 수 있는 바와 같이, 프로세스 모듈(1)은 2 개의 검사 개구(inspection opening,18)들을 제공하는데, 이들 개구들은 각각 리비젼 폐쇄 요소(revision closure element, 19)에 의해 폐쇄된다. 검사 개구(18) 때문에 프로세스 모듈(1A) 안에서 유지 관리 작업이 가능하며, 프로세스 챔버(2)들은 이들 검사 개구들을 통하여 프로세스 모듈(1A)의 안과 밖으로 가져갈 수 있다.
도 4 는 본 발명의 프로세스 모듈(1B)의 다른 실시예를 도시하는데, 여기에서 프로세스 챔버(2)는 단열 챔버(20) 안에 잠길 수 있다. 단열 챔버(20)는 단열 챔버 도어(26)로써 폐쇄될 수 있어서, 프로세스 챔버(2A)는 외부 환경으로부터 2 중으로 제한된다. 도시된 실시예에서, 단열 챔버(20) 안에, 프로세스 챔버 테퍼링 요소(process chamber tempering element, 21) 및 열 반사부(22)들이 도시되어 있다. 도시된 프로세스 챔버 템퍼링 요소(21)들은 가열 로드(heating rod)로서, 이것은 부분적으로 열 전도를 통해서 그리고 부분적으로 복사를 통해서 프로세스 챔버(2A)로 온도를 전달할 수 있다. 다른 도시되지 않은 실시예에서, 파이프와 같은 다른 프로세스 챔버 템퍼링 요소가 이용될 수 있는데, 파이프를 통하여 템퍼링 액체(tempered liquid)가 유동한다. 지지 장치(3) 아래에, 복사 가열기(23)가 도시되어 있으며, 이것은 열 격리 블록(25)을 통하여 지지 장치(3)로부터 공간적으로 분리되고, 열 복사를 통하여 지지 장치(3)로 열을 전달한다. 승강 프레임(12A)은 냉각 요소(24)를 제공하며, 냉각 요소들은 냉각 액체를 이송시킬 수 있는 채널들로 이루어진다. 냉각 요소(24)들을 이용함으로써, 승강 프레임(12A)의 과열이 회피될 수 있다.
도 5 는 프로세스 모듈(1B)의 로딩 시퀀스(lading sequence)를 개략적으로 도시한 것이며, 프로세스 모듈은 도 4 에 이미 설명되었다. 도 5A 에서, 양쪽 단열 챔버 도어(26)들이 개방되어 있으며, 지지 장치(3)는 좌측으로부터 우측으로 단열 챔버(20) 안으로 연장된다. 도 5b 에서, 지지 장치(3)는 프로세스 챔버(2B) 아래에서 중심에 배치되어 있다. 단열 챔버 도어(26)들이 이제 폐쇄되고, 단열 챔버(20) 안에는 프로세스 모듈(1B) 안의 압력과는 상이한 압력이 조절될 수 있다. 그러나, 프로세스 챔버(2A)는 여전히 개방되어 있으며, 따라서 프로세스 챔버(2A) 및 단열 챔버(20) 안의 압력은 동일한 레벨이다. 도 5c 에서 프로세스 챔버(20)가 폐쇄되고, 프로세스 챔버(20) 안에서, 단열 챔버(20) 내부에서의 압력과는 상이한 압력이 조절될 수 있는데, 이것은 다시 압력 모듈(1B)과는 상이한 압력일 수 있다. 언로딩 시퀀스(unloading sequence)가 도시되어 있지 않지만, 당업자는 경험에 기초하여 더 이상의 설명 없이 그 과정을 이해할 수 있을 것이다.
도 6 은 본 발명의 다른 프로세스 모듈(1C)을 개략적으로 도시하며, 2 개의 수직으로 고정된 프로세스 챔버(2B)들이 단열 챔버(20) 안에 위치된다. 프로세스 챔버(1C)의 실시예에서와 같이, HF-유입부(27)가 프로세스 챔버(1C)의 측벽 외부로 나오며 샤워헤드(showerhead, 31)에 중심에 연결된다. 기체 연결 세트(5)도 프로세스 모듈(1C)로부터 측방향으로 외부에 공급되며, 그에 의하여 기판(4)으로의 방향에서 샤워 헤드(31)로부터 일정한 기체 방출이 샤워헤드(31)의 구조를 통하여 보장된다.
도 7 에서, 도 6 에 도시된 프로세스 모듈(1C)은 기판 이송 방향을 따라서 수직 단면으로 개략적으로 도시되어 있다. 상부에 있는 프로세스 챔버(2B)는 개방 상태로 도시되어 있으며, 여기에서는 허브 시스템(10)이 내려진다. 반대로, 하부에 있는 프로세스 챔버(2B)가 폐쇄되는데, 여기에서 허브 시스템(10)이 연장되어 지지 장치(3)를 프로세스 레벨로 유지한다.
도 8 은 본 발명의 다른 프로세스 모듈(1D)을 개략적으로 도시하며, 이것은 상부의 단열 공간(28) 및 하부의 단열 공간(29)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 프로세스 챔버(2C)는 단열 챔버로 완전하게 둘러싸여 있지 않으며, 대신에 격리 공간(28,29)들은 프로세스 챔버(2C)의 상측부 위와 지지 장치(3) 아래에 제공되어 있다. 프로세스 챔버(2C)의 우수한 단열은 격리 공간(28,29)들에 의해 달성된다. 상부 격리 공간(28)은 HF 전극의 상이한 공급 지점들로의 HF 에너지의 분배를 위하여 HF 분배기를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 설정 압력 및 선택된 기체에 따라서, HF 분배기에서의 플라즈마 점화가 회피될 수 있다.
격리 공간(28,29)들은 분리된 펌프 유닛(17A,17B)들을 포함한다. 이러한 방식으로 프로세스 모듈(1D)에 독립적으로 비워질 수 있다.
프로세스 모듈(1,1A,1B,1D)의 실시예와는 별도로, 본 발명의 다른 도시되지 않은 프로세스 모듈이 구현될 수 있으며, 여기에서 도시된 단일 요소들은 상이하게 구성될 수 있거나 또는 조합될 수 있으며, 그리고/또는 등가의 요소들이 이용될 수 있다.
2. 프로세스 챔버 3. 지지 장치
4. 기판 5. 연결 세트
6. HF 호환 가능 접촉부 8. 이송 시스템

Claims (29)

  1. 태양 전지의 대량 생산을 위한 프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)로서,
    상기 프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 직선형 장치(in-line device)의 모듈이거나 또는 하나의 개구를 가진 단부 모듈(end module)이고,
    상기 프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은:
    챔버-내-챔버 원리(chamber-in-chamber principle)에 따라서 구성된, 프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)내에 제공된 적어도 하나의 비워질 수 있는 프로세스 챔버(2,2A,2B); 및,
    프로세스 챔버(2,2A,2B) 안에서 프로세싱되어야 하는 몇 개의 평탄 기판(4)을 수용하도록 적어도 하나의 기판 이송 방향에서 프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)을 통하여 수평으로 움직일 수 있는 적어도 하나의 지지 장치(3);를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 기판 이송 방향은 직선형 장치(in-line device)를 통한 직선 방향이거나 또는 상기 적어도 하나의 지지 장치를 공급하고 더 이송하기 위한 단부 모듈(end module)의 개구를 통한 상호 대향하는 로딩 및 언로딩 이송 방향들이며, 상기 직선형 장치내의 상기 직선 방향(in-line direction)은, 상기 적어도 하나의 지지 장치가 상기 적어도 하나의 프로세스 챔버를 향하여 움직이고 프로세싱 후에 상기 적어도 하나의 프로세스 챔버로부터 멀어지는 방향이고,
    적어도 하나의 프로세스 챔버(2,2A,2B)는 지지 장치(3)에 의해 물리적으로 폐쇄 가능하고, 지지 장치의 위치는 프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)에 대하여 기판 이송 방향에 대한 횡방향인 적어도 하나의 폐쇄 방향에서 변화될 수 있고, 적어도 하나의 지지 장치(3)는 적어도 하나의 프로세스 챔버(2,2A,2B)의 저부를 형성하고, 프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 적어도 하나의 프로세스 챔버(2,2A,2B)를 둘러싸고,
    프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 지지 장치(3)를 프로세싱 레벨로 들어올리고 지지 장치(3)를 이송 레벨로 내리기 위한 허브 시스템(10)을 제공하고, 프로세싱 레벨에서의 지지 장치(3)는 적어도 하나의 프로세스 챔버(2,2A,2B)의 저부를 형성하고, 허브 시스템(10)은 적어도 하나의 복사 가열부(23)를 제공하고, 복사 가열부(23)는 들어올려질 수 있거나 또는 내려질 수 있고, 허브 시스템(10)은 단열 블록(25)을 포함하고, 지지 장치(3)는 단열 블록(25)들상에서 운반되는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 지지 장치(3)는 전자적으로 도전성이거나 또는 적어도 전자적으로 도전성인 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    기체, 액체 또는 전자 매체에 대한 프로세스 챔버(2,2A,2B)의 연결부는 프로세스 챔버(2,2A,2B)의 적어도 하나의 측벽 또는 천정(ceiling)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 적어도 하나의 펌프 연결부(17,17A,17B)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 프로세스 챔버(2,2A,2B)의 적어도 하나의 측벽 또는 천정을 템퍼링(tempering)하기 위한 적어도 하나의 템퍼링 요소(21)를 포함하고, 템퍼링 요소(21)는 가열 장치(30) 또는 냉각 장치인 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 챔버(2,2A,2B)는 지지 장치(3)에 대한 적어도 하나의 HF-호환 가능(compatible) 연결부 또는 접촉부(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    HF-호환 가능 연결부 또는 접촉부(6)는 접지 연결부인 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 프로세스 챔버(2,2A,2B)를 향한 지지 장치(3)의 이송 및 프로세스 챔버(2,2A,2B)로부터 멀어지는 지지 장치(3)의 이송을 위한 이송 시스템(8)을 제공하고, 이송 레벨에서의 공급 및 배출은 프로세스 챔버(2,2A,2B)의 수평 연장에 평행하게 제공되는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    이송 시스템(8)은 이송 롤러(9), 선형 모터 구동부 또는 이송 아암을 제공하는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  10. 제 8 항에 있어서,
    이송 시스템(8)의 모든 구동 요소들은 프로세스 챔버(2,2A,2B)의 외측에 있는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 1 항에 있어서,
    허브 시스템(10)은 지지 장치(3)를 측부에 유지하는 승강 프레임(12)을 제공하는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  17. 제 16 항에 있어서,
    평탄한 캐리어 표면(carrier surface)을 가진 단열 압력 요소가 승강 프레임(12)을 위한 캐리어로서 제공되는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  18. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 챔버(2,2A,2B)는 적어도 하나의 밀봉을 제공하고, 지지 장치(3)가 상기 밀봉에 대하여 가압됨으로써 프로세스 챔버(2,2A,2B)를 폐쇄시키는 밀봉이 제공되는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  19. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 지지 장치(3)의 지지를 위한 적어도 하나의 지지 롤러(16)를 제공하는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  20. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 모듈(1,1B,1C,1D)은 기체로 충전 가능한 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  21. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 프로세스 챔버(2,2A,2B)를 둘러싸는 적어도 하나의 비워질 수 있는 격리 챔버(20,20A)를 포함하고, 격리 챔버(20,20A)는 적어도 하나의 격리 챔버 도어(26)를 제공하는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  22. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 프로세스 챔버(2,2A,2B)에 인접한 비워질 수 있는 격리 공간(28,29)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  23. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 챔버(2,2A,2B)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작되거나, 또는 프로세스 챔버의 내부가 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 덮히는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  24. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 2 개의 프로세스 챔버(2,2A,2B)가 프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D) 안에서 수직으로 적재된 구성으로 제공되는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  25. 제 24 항에 있어서,
    프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 적어도 2 개의 이송 레벨들에서 지지 장치(3)의 수직 이송을 위한 리프트(lift)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  26. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 챔버(2,2A,2B)는 플라즈마 챔버이고, 플라즈마 챔버는 제 1 HF-전극으로서의 역할을 하는 기체 샤워부(gas shower)를 가지며, 기체 샤워부는 지지 장치(3)와 더불어 평행 플레이트 구성을 이루는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  27. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 챔버(2,2A,2B)는 플라즈마 챔버이고, 플라즈마 챔버는 수개의 플라즈마 소스(plasma source)들의 구성을 포함하는 것을 특징을 하는, 프로세스 모듈.
  28. 제 26 항에 있어서,
    프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 프로세스 챔버(2,2A,2B)에 배치되거나 또는 프로세스 챔버(2,2A,2B) 안에 배치된 적어도 하나의 자기장 구성을 제공하고, 자기장 구성은 고정되거나 또는 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
  29. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)은 기판 프로세싱 장치로의 프로세스 모듈(1,1A,1B,1C,1D)의 통합을 위하여 모듈 도어(13)를 가진 적어도 하나의 모듈 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로세스 모듈.
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