KR102640939B1 - 배치식 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배치식 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 전극에 의해 플라즈마를 형성하여 기판에 대한 처리공정을 수행하는 배치식 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치는 복수의 기판이 수용되는 처리공간을 제공하는 반응튜브; 상기 반응튜브의 길이방향을 따라 연장되며, 상기 반응튜브의 둘레방향을 따라 배치되는 복수의 전극; 및 상기 복수의 전극을 보호하는 전극 보호부;를 포함하고, 상기 복수의 전극은, 서로 이격되는 제1 내지 제2 전원공급 전극; 및 상기 제1 전원공급 전극과 상기 제2 전원공급 전극에 각각 대응되어 상기 제1 전원공급 전극과 상기 제2 전원공급 전극 사이에 제공되는 제1 내지 제2 접지 전극을 포함하며, 상기 전극 보호부는, 상단이 폐쇄되고 하단이 개방되며, 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극이 각각 삽입되는 내부공간을 갖는 복수의 제1 전극보호관; 상단이 폐쇄되고 하단이 개방되며, 상기 제1 내지 제2 접지 전극이 각각 삽입되는 내부공간을 갖는 복수의 제2 전극보호관; 및 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관의 상단부 간을 각각 연결하는 복수의 브릿지부를 포함할 수 있다.

Description

배치식 기판처리장치{Batch type substrate processing apparatus}
본 발명은 배치식 기판처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 전극에 의해 플라즈마를 형성하여 기판에 대한 처리공정을 수행하는 배치식 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 기판처리장치는 처리공간 내에 처리하고자 하는 기판을 위치시킨 뒤 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD)법 또는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD)법 등을 사용하여 처리공간 내에 주입된 공정가스에 포함된 반응 입자들을 기판 상에 증착시키는 장치이며, 하나의 기판에 대하여 처리공정을 수행할 수 있는 매엽식(Single Wafer Type)과 복수개의 기판에 대하여 동시에 처리공정을 수행할 수 있는 배치식(Batch Type)이 있다.
배치식 기판처리장치는 복수의 전극에 고주파 전원을 공급하여 플라즈마(plasma)를 생성함으로써, 복수의 전극 주변으로 주입되는 공정가스를 여기해서 얻은 활성종(radical)을 기판에 공급하여 처리공정을 수행할 수 있다. 이때, 플라즈마에 의해 생성된 이온(ion)들이 복수의 전극을 향해 가속되어 충돌하면서 복수의 전극에 손상이 발생할 수 있다.
또한, 복수의 전극에 고주파 전원이 공급되어 플라즈마를 생성하면서 복수의 전극에 발열이 발생할 수 있으며, 이러한 발열에 의한 복수의 전극의 온도 상승에 의해 복수의 전극의 저항을 증가시켜 복수의 전극에 전압(Voltage)이 증가되면서 플라즈마에 의해 생성되는 이온들의 에너지(energy)가 증가할 수 있고, 높은 에너지를 갖는 이온들이 복수의 전극에 강하게 충돌하면서 복수의 전극이 더욱 손상될 수 있다. 특히, 처리공간을 둘러싸는 핫월(Hot wall) 타입의 가열수단(또는 히터)에 의해 처리공간을 가열하는 경우에는 복수의 전극의 온도가 더욱 상승하게 되어 더욱 문제가 된다.
이에, 복수의 전극의 손상을 방지하면서 복수의 전극 및 그 주변의 온도를 낮출 수 있는 구성이 요구되고 있다.
등록특허 제10-1145538호
본 발명은 전극 보호부를 통해 플라즈마의 형성을 위한 복수의 전극을 보호하는 배치식 기판처리장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치는 복수의 기판이 수용되는 처리공간을 제공하는 반응튜브; 상기 반응튜브의 길이방향을 따라 연장되며, 상기 반응튜브의 둘레방향을 따라 배치되는 복수의 전극; 및 상기 복수의 전극을 보호하는 전극 보호부;를 포함하고, 상기 복수의 전극은, 서로 이격되는 제1 내지 제2 전원공급 전극; 및 상기 제1 전원공급 전극과 상기 제2 전원공급 전극에 각각 대응되어 상기 제1 전원공급 전극과 상기 제2 전원공급 전극 사이에 제공되는 제1 내지 제2 접지 전극을 포함하며, 상기 전극 보호부는, 상단이 폐쇄되고 하단이 개방되며, 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극이 각각 삽입되는 내부공간을 갖는 복수의 제1 전극보호관; 상단이 폐쇄되고 하단이 개방되며, 상기 제1 내지 제2 접지 전극이 각각 삽입되는 내부공간을 갖는 복수의 제2 전극보호관; 및 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관의 상단부 간을 각각 연결하는 복수의 브릿지부를 포함할 수 있다.
상기 제1 접지 전극은 상기 제1 전원공급 전극으로부터 이격되며, 상기 제2 접지 전극은 상기 제2 전원공급 전극으로부터 이격되고, 상기 복수의 전극은 상기 제1 전원공급 전극과 상기 제1 접지 전극 사이의 이격공간 및 상기 제2 전원공급 전극과 상기 제2 접지 전극 사이의 이격공간에 용량 결합 플라즈마(CCP)를 형성할 수 있다.
상기 제1 내지 제2 접지 전극은 서로 이격될 수 있다.
상기 제1 내지 제2 접지 전극 간의 이격거리는 상기 제1 전원공급 전극과 상기 제1 접지 전극 사이의 이격거리 및 상기 제2 전원공급 전극과 상기 제2 접지 전극 사이의 이격거리 이하일 수 있다.
상기 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관은 상기 브릿지부에 의해 연결되어 연통되고, 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관 내에 냉각가스를 공급하는 냉각가스 공급부; 및 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관에서 상기 냉각가스를 배출하여 상기 냉각가스의 흐름을 형성하는 냉각가스 배출부;를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각가스 공급부는 상기 복수의 제2 전극보호관과 각각 연결되고, 상기 냉각가스 배출부는 상기 복수의 제1 전극보호관과 각각 연결될 수 있다.
상기 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관 중 어느 하나의 전극보호관에 연결되며, 상기 어느 하나의 전극보호관과 연통되는 내부공간의 측벽에 상기 냉각가스가 공급되는 유입구가 형성되는 가스공급 실링캡; 및 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관 중 다른 하나의 전극보호관에 연결되며, 상기 다른 하나의 전극보호관과 연통되는 내부공간의 측벽에 상기 냉각가스가 배출되는 배기구가 형성되는 가스배출 실링캡;을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각가스는 불활성 가스를 포함할 수 있다.
고주파 전원을 공급하는 고주파 전원부; 및 상기 고주파 전원부와 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극의 사이에 제공되며, 상기 고주파 전원부에서 공급되는 고주파 전원을 분배하여 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극 각각에 제공하는 전력분배부;를 더 포함할 수 있다.
상기 전력분배부는 상기 고주파 전원이 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극 각각으로 분배되는 분배점과 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극 중 적어도 어느 하나의 사이에 제공되는 가변 커패시터를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제2 전원공급 전극 각각에 인가되는 고주파 전원을 선택적으로 조절하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 배치식 기판처리장치는 전극 보호부를 통해 복수의 전극을 전기적으로 절연시키는 동시에 플라즈마(plasma) 분위기에 노출되는 복수의 전극을 플라즈마로부터 보호할 수 있으며, 플라즈마에 의해 발생될 수 있는 오염 또는 파티클(particle)로부터 복수의 전극을 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 복수의 브릿지부를 통해 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관의 상단부 간을 각각 연결하여 전극 보호부를 구성함으로써, 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관의 간격을 일정하게 유지하여 제1 전원공급 전극과 제1 접지 전극의 간격 및 제2 전원공급 전극과 제2 접지 전극의 간격을 동일하게 유지할 수 있고, 제1 전원공급 전극과 제1 접지 전극 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극과 제2 접지 전극 사이의 이격공간이 동일한 부피를 갖게 하여 복수의 플라즈마 발생공간 간에 플라즈마 밀도를 균일하게 할 수 있다.
그리고 브릿지부를 통해 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관을 연통시킴으로써, 냉각가스 공급부를 통해 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관 내에 냉각가스를 공급하면서 냉각가스 배출부를 통한 냉각가스의 흐름을 형성할 수 있고, 이에 따라 플라즈마를 생성하면서 발열이 발생하는 제1 내지 제2 전원공급 전극과 제1 내지 제2 접지 전극을 효과적으로 냉각할 수 있다.
또한, 서로 이격되는 제1 내지 제2 전원공급 전극 사이에 제1 내지 제2 접지 전극을 제공하여 제1 내지 제2 전원공급 전극 각각에 대응되는 제1 내지 제2 접지 전극을 제공함으로써, 접지 전극을 공통으로 사용함으로 인해 접지 전극에 2배의 전기장(Electric Field)이 유도되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 전기장과 비례하여 증가하는 플라즈마 포텐셜(potential)로 인해 발생하는 플라즈마 데미지(plasma damage)를 억제 또는 방지할 수 있고, 복수의 전극 및/또는 전극 보호부의 수명을 연장할 수 있다. 한편, 제1 내지 제2 전원공급 전극을 사용하여 인가되는 전압을 낮춤으로써 스퍼터링 효과를 줄일 수 있고, 높은 플라즈마 밀도 및 라디칼(radical)을 이용하여 공정시간을 단축할 수도 있다.
그리고 전력분배부를 통해 하나의 고주파 전원부에서 공급되는 고주파 전원을 분배하여 제1 내지 제2 전원공급 전극에 제공함으로써, 제1 전원공급 전극과 제1 접지 전극 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극과 제2 접지 전극 사이의 이격공간에 균일한 플라즈마가 형성되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치를 나타내는 개략단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 전극 개수에 따라 접지 전극에 유도되는 전압 파형을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 보호부의 냉각가스 흐름을 설명하기 위한 개념도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 설명 중, 동일 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하고, 도면은 본 발명의 실시예를 정확히 설명하기 위하여 크기가 부분적으로 과장될 수 있으며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치를 나타내는 개략단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 복수의 기판(10)이 수용되는 처리공간(111)을 제공하는 반응튜브(110); 상기 반응튜브(110)의 길이방향을 따라 연장되며, 상기 반응튜브(110)의 둘레방향을 따라 배치되는 복수의 전극(121,122); 및 상기 복수의 전극(121,122)을 보호하는 전극 보호부(130);를 포함할 수 있다.
반응튜브(110)는 상부가 폐쇄되고 하부가 개방된 원통 형태로 석영 또는 세라믹 등의 내열성 재료로 형성될 수 있고, 내부에 복수의 기판(10)이 수용되어 처리되는 처리공간(111)을 제공할 수 있다. 반응튜브(110)의 처리공간(111)은 복수개의 기판(10)들이 반응튜브(110)의 길이방향으로 적층된 기판 보트를 수용하고, 실제 처리공정(예를 들어, 증착 공정)이 이루어지는 공간이다.
여기서, 상기 기판 보트는 기판(10)을 지지하기 위한 구성으로서, 복수의 기판(10)이 상기 반응튜브(110)의 길이방향(즉, 상하방향)으로 적재되도록 형성될 수 있고, 복수의 기판(10)이 각각 개별적으로 처리되는 단위 처리공간을 복수개 형성할 수도 있다.
복수의 전극(121,122)은 상기 반응튜브(110)의 길이방향을 따라 연장될 수 있으며, 반응튜브(110)의 둘레방향을 따라 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극(121,122)은 상기 반응튜브(110)의 길이방향을 따라 연장되는 막대(bar) 형상일 수 있고, 서로 나란히(또는 평행하게) 배치될 수 있으며, 반응튜브(110)의 둘레방향을 따라 배치될 수 있다.
여기서, 복수의 전극(121,122)은 서로 이격되는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b); 및 상기 제1 전원공급 전극(121a)과 상기 제2 전원공급 전극(121b)에 각각 대응되어 상기 제1 전원공급 전극(121a)과 상기 제2 전원공급 전극(121b) 사이에 제공되는 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)은 서로 이격될 수 있으며, 고주파 전원(또는 RF 전원)이 각각 공급(또는 인가)될 수 있다.
제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)은 제1 전원공급 전극(121a)과 제2 전원공급 전극(121b)에 각각 대응되어 제1 전원공급 전극(121a)과 제2 전원공급 전극(121b) 사이에 제공될 수 있으며, 접지(ground)될 수 있다. 이때, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)은 각각 접지될 수도 있고, 공통으로 접지될 수도 있다. 예를 들어, 제1 전원공급 전극(121a)과 제2 전원공급 전극(121b)이 이격되어 마련된 공간에 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 제공될 수 있고, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 대응되는 각 접지 전극(122a,122b)이 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 각각 대향하여 제공될 수 있으며, 각각 대응되어 짝을 이루는 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122) 사이에 플라즈마(plasma)를 형성할 수 있다.
제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 고주파 전원(또는 고주파 전력)이 공급되면, 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a)의 사이 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b)의 사이에서 플라즈마가 발생할 수 있다. 즉, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)은 4전극 구조를 가질 수 있으며, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 고주파 전원을 각각 나누어 공급할 수 있도록 함으로써, 플라즈마를 발생하는 데 필요한 고주파 전원 또는 원하는 양의 라디칼(radical)을 얻기 위한 고주파 전원을 감소시켜 높은 고주파 전원에 의한 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)의 손상 및/또는 파티클(particle)의 발생을 방지할 수 있다.
자세하게는, 본 발명에서와 같이, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 4전극 구조를 가지게 될 경우, 공정가스가 분해되는 플라즈마 발생이나 원하는 양의 라디칼을 얻는 데 필요한 고주파 전원을 필요로 하는 고주파 전원의 절반 또는 대폭으로 감소시킬 수 있어 높은 고주파 전원에 의해 반응튜브(110) 등(예를 들어, 상기 반응튜브, 격벽, 전극 보호부 등)에 손상이 생기는 문제를 방지할 수 있고, 반응튜브(110) 등의 손상으로 인해 파티클이 발생하는 문제도 방지할 수 있다. 예를 들어, 충분한 에너지로 공정가스를 분해시키는 데 필요한 전원이 100 W일 경우, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 사이에 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 설치된 4전극 구조를 가지게 되면 100 W보다 낮은 50 W의 전원을 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 나누어 공급할 수 있기 때문에 플라즈마 발생에 필요한 전원보다 낮은 전원을 공급한다 할지라도 최종적으로 100 W의 전원을 공급했을 때와 동일한 양의 라디칼을 얻을 수 있으며, 각각의 전원공급 전극(121)에 50W의 낮은 전원이 나누어 공급되므로 높은 전원으로 인한 파티클의 발생 없이 공정가스를 더욱 효과적으로 분해시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 전극 개수에 따라 접지 전극에 유도되는 전압 파형을 설명하기 위한 개념도로, 도 2(a)는 4전극 구조를 나타내고, 도 2(b)는 3전극 구조를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 도 2(a)의 4전극 구조와 도 3(b)의 3전극 구조에서 접지 전극에 유도되는 전압 파형이 다른 것을 확인할 수 있다.
자세히 살펴보면, 도 2(b)와 같이 3전극 구조에서는 2개의 전원공급 전극(121a,121b)에 동일한 고주파 전원이 동시에 인가되는 경우에 공통의 접지 전극(122)에 제1 전원공급 전극(121a)에 인가된 전압과 제2 전원공급 전극(121b)에 인가된 전압이 합성(또는 병합)된 2배의 전압이 유도되게 된다. 즉, 공통의 접지 전극(122)을 사용하는 3전극 구조에서는 제1 전원공급 전극(121a)에 인가된 전압과 제2 전원공급 전극(121b)에 인가된 전압이 동일 위상차를 같게 되어 2개의 전원공급 전극(121a,121b)보다 높은 전기장이 접지 전극(122)에 유기되게 되며, 이에 따른 원하지 않는 높은 전기장으로 인하여 전기장에 비례하는 플라즈마 포텐셜(potential)이 증가하게 되고, 플라즈마 데미지(Plasma Damage)가 발생하게 된다. 특히, 2배의 전압이 유도되는 접지 전극(122) 주변의 제2 전극보호관(132), 격벽(125), 반응튜브(110) 등에 플라즈마 데미지가 발생하여 손상될 수 있다.
반면에, 도 2(a)와 같이 본 발명의 4전극 구조에서는 3전극 구조에서 접지 전극(122)에 유도되는 전압의 절반 수준에 해당하는 전압(즉, 상기 제1 전원공급 전극과 상기 제2 전원공급 전극에 인가된 각 전압과 동일한 전압)이 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)에 유도될 수 있으며, 플라즈마 생성(Turn on)과 플라즈마 유지 시에 높은 전압에 의한 높은 전기장으로 유발되는 플라즈마 데미지를 억제 또는 방지할 수 있다. 즉, 제1 전원공급 전극(121a)에 인가된 전압에 의해 제1 접지 전극(122a)에 제1 전원공급 전극(121a)에 인가된 전압과 동일한 전압이 유도될 수 있고, 제2 전원공급 전극(121b)에 인가된 전압에 의해 제2 접지 전극(122b)에 제2 전원공급 전극(121b)에 인가된 전압과 동일한 전압이 유도될 수 있다.
또한, 3전극 구조의 경우에는 3개의 전극 간에 서로 간섭을 일으킬 수 있지만, 4전극 구조의 경우에는 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a)이 짝을 이루고 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b)이 짝을 이루어 가까운 거리의 각각 대응되는 전극끼리만 작용하면서 먼 거리의 대응되지 않는 전극에는 거의 영향을 미치지 않을 수 있으며, 대응되지 않는 전원공급 전극(121a,121b)과 접지 전극(122b,122a) 간의 간섭의 영향이 거의 없을 수 있다. 참고로, 전자기장 및 전기회로의 원리상 전원공급 전극(121)은 가장 가까운 접지 전극(122)과 작용하게 된다.
예를 들어, 복수의 전극(121,122)은 격벽(125)에 의해 처리공간(111)과 구분되는 방전공간에 배치될 수 있으며, 복수의 전극(121,122)과 격벽(125)에 의해 플라즈마 형성부(120)가 구성될 수 있다. 플라즈마 형성부(120)는 복수의 전극(121,122)을 이용하여 플라즈마를 형성할 수 있으며, 가스 공급관(170)으로부터 공급받은 공정가스를 플라즈마에 의해 분해하여 반응튜브(110) 내의 처리공간(111)으로 제공할 수 있다. 여기서, 플라즈마 형성부(120)는 상기 반응튜브(110)의 길이방향을 따라 연장되는 격벽(125)에 의해 처리공간(111)과 구분되는 상기 방전공간을 가질 수 있으며, 상기 반응튜브(110)의 길이방향을 따라 연장되어 상기 반응튜브(110)의 둘레방향으로 배치되는 복수의 전극(121,122)에 의해 상기 방전공간에 플라즈마를 형성할 수 있다.
플라즈마 형성부(120)의 상기 방전공간은 플라즈마가 형성되는 공간이며, 격벽(125)에 의해 처리공간(111)과 구분될 수 있다. 이에, 플라즈마 형성부(120)는 가스 공급관(170)으로부터 공급받은 상기 공정가스를 상기 방전공간에서 플라즈마를 이용하여 분해시키고, 분해된 상기 공정가스 중 라디칼들만을 처리공간(111)으로 제공할 수 있다.
여기서, 격벽(125)은 상기 반응튜브(110)의 길이방향을 따라 연장될 수 있으며, 반응튜브(110)의 내부에 배치될 수도 있고, 반응튜브(110)의 외부에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 격벽(125)은 도 1과 같이 반응튜브(110)의 내부에 배치되어 반응튜브(110)의 내벽과 상기 방전공간을 형성할 수 있으며, 반응튜브(110)의 내벽(또는 내면)에 접속하는 복수의 부측벽부와 상기 복수의 부측벽부 사이의 주측벽부를 포함할 수 있다. 상기 복수의 부측벽부는 반응튜브(110)의 내벽으로부터 반응튜브(110)의 내측으로 돌출(또는 연장)되고, 서로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다. 그리고 상기 주측벽부는 반응튜브(110)의 내벽과 이격되어 상기 복수의 부측벽부 사이에 배치될 수 있다. 이때, 상기 복수의 부측벽부와 상기 주측벽부 모두는 반응튜브(110)의 내벽을 따라 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 연장될 수 있다. 다만, 격벽(125)은 처리공간(111)과 구분되는 상기 방전공간을 제공할 수 있는 형태라면 도 1에 도시된 바에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
다른 실시예로, 격벽(125)은 반응튜브(110)의 외부에 배치되어 반응튜브(110)의 외벽과 상기 방전공간을 형성할 수도 있으며, 반응튜브(110)의 외측면(또는 외벽)에 접속하는 복수의 부측벽부와 상기 복수의 부측벽부 사이의 주측벽부를 포함할 수 있다. 상기 복수의 부측벽부는 반응튜브(110)의 외벽으로부터 반응튜브(110)의 외측으로 돌출되고, 서로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다. 그리고 상기 주측벽부는 반응튜브(110)의 외벽과 이격되어 상기 복수의 부측벽부 사이에 배치될 수 있다.
한편, 상기 주측벽부를 반응튜브(110)보다 작거나 큰 직경을 갖는 튜브 형태로 구성하여 반응튜브(110)의 측벽과 상기 주측벽부의 사이(즉, 상기 반응튜브의 내벽과 상기 주측벽부의 사이 또는 상기 반응튜브의 외벽과 상기 주측벽부의 사이)에 상기 방전공간을 형성할 수도 있다.
플라즈마 형성부(120)는 격벽(125)에 의해 처리공간(111)과 구분된 상기 방전공간에 플라즈마를 형성함으로써, 가스 공급관(170)으로부터 공급되는 상기 공정가스가 반응튜브(110)의 내부로 직접 공급되어 처리공간(111)에서 분해되는 것이 아니라 처리공간(111)과 분리된 공간인 상기 방전공간에서 분해된 뒤 처리공간(111)으로 공급될 수 있다. 처리공간(111)의 내벽에는 처리공간(111)을 둘러싸는 핫월(Hot wall) 타입의 가열수단(또는 히터)에 의해 기판(10)뿐만 아니라 처리공간(111)의 내벽(또는 내부 벽면)까지 온도가 높아져 상기 공정가스가 증착되면서 원하지 않는 박막이 형성될 수 있으며, 이러한 처리공간(111)의 내벽에 형성(또는 증착)된 박막은 플라즈마로 인한 전기장(electric field) 또는 자기장(magnetic field) 등에 의해 파티클로 떨어져 나오면서 기판(10)에 대한 처리공정 중에 오염 물질로 작용할 수 있다. 이에, 플라즈마 형성부(120)는 격벽(125)을 통해 처리공간(111)과 구분된 상기 방전공간에서 플라즈마를 형성함으로써, 처리공간(111)으로 상기 공정가스를 직접 공급하여 처리공간(111)에서 플라즈마를 형성하는 경우에 플라즈마로 인한 전기장 또는 자기장에 의해 처리공간(111)의 내벽에 형성된 박막이 파티클로 떨어져 나오는 문제를 방지할 수 있다.
전극 보호부(130)는 복수의 전극(121,122)을 보호할 수 있으며, 복수의 전극(121,122) 각각의 적어도 일부를 감싸 복수의 전극(121,122)을 각각 보호할 수 있다. 예를 들어, 전극 보호부(130)는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각의 적어도 일부를 감쌀 수 있고, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)을 각각 보호할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전극 보호부의 냉각가스 흐름을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 전극 보호부(130)는 상단이 폐쇄되고 하단이 개방되며, 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)이 각각 삽입되는 내부공간을 갖는 복수의 제1 전극보호관(131); 상단이 폐쇄되고 하단이 개방되며, 상기 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 각각 삽입되는 내부공간을 갖는 복수의 제2 전극보호관(132); 및 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)의 상단부 간을 각각 연결하는 복수의 브릿지부(133)를 포함할 수 있다. 복수의 제1 전극보호관(131)은 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 각각 제공될 수 있으며, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각의 외부 둘레면을 감쌀 수 있고, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각을 보호할 수 있다. 여기서, 복수의 제1 전극보호관(131)은 상단이 폐쇄되고 하단이 개방될 수 있으며, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)이 각각 삽입될 수 있는 내부공간을 가져 하단의 개방부를 통해 상부방향으로 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)이 각각 삽입될 수 있고, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)을 각각 보호할 수 있다.
복수의 제2 전극보호관(132)은 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)에 각각 제공될 수 있으며, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각의 외부 둘레면을 감쌀 수 있고, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각을 보호할 수 있다. 여기서, 복수의 제2 전극보호관(132)은 상단이 폐쇄되고 하단이 개방될 수 있으며, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 각각 삽입될 수 있는 내부공간을 가져 하단의 개방부를 통해 상부방향으로 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 각각 삽입될 수 있고, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)을 각각 보호할 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각은 상부로부터 하부에 걸쳐 제1 전극보호관(131) 및/또는 제2 전극보호관(132)에 의해 감싸진 상태로 보호될 수 있으며, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)은 연성을 갖는 편조선으로 이루어질 수도 있다.
일반적으로 고주파 전원의 사용에 따른 전기 전도는 전류가 표면을 따라 흐르는 표피 효과(Skin Effect)가 발생할(또는 전류가 흐르는 깊이인 금속의 침투 깊이(Skin Depth)에 영향을 받을) 수 있으며, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)에 그물 타입의 그물망 전극을 사용하는 경우에는 빈 공간이 차지하는 면적이 넓으므로, 적은 표면적으로 인한 큰 저항으로 고주파 전원 공급에 비효율적인 문제점이 존재한다. 더욱이, 기판(10)에 대한 처리공정은 고온과 저온에서 반복적으로 진행하게 되는데, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)이 그물 타입으로 이루어질 경우에는 변화되는 온도에 따라 그물망 전극의 형상이 불규칙하게 변화되어 형상 유지 측면에서도 불리하게 되고, 변화되는 형상에 따라 저항이 달라지기 때문에 고주파 전원 공급 시 불균일한 플라즈마가 발생되는 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 방지하기 위해, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)은 제1 전극보호관(131) 및/또는 제2 전극보호관(132) 내부로 삽입될 뿐만 아니라 빈 공간을 최소화하여, 유연성을 가지는 편조 타입(편조선)으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 빈 공간을 더욱 감소시키기 위하여 각각의 전극 표면에 금속을 코팅하는 방법을 추가적으로 사용할 수도 있다. 또한, 플렉서블한 편조 타입의 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 접지 전극(122)을 상기 방전공간의 내부에서 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 연장되어 고정된 상태로 유지시키기 위해 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각의 양단을 움직이지 않도록 고정 지지하는 스프링부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 스프링부에 의해 플렉서블한 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)은 각각 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 고정되어 가늘고 길쭉한 봉 형태로 유지될 수 있다.
제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)은 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)의 외부와 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)의 외부를 각각 둘러쌈으로써, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)을 각각 전기적으로 절연시키는 동시에 플라즈마 분위기에 노출되는 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)을 플라즈마로부터 보호할 수 있으며, 플라즈마에 의해 발생될 수 있는 오염 또는 파티클로부터 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)을 안전하게 보호할 수 있다. 이때, 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)은 석영 또는 세라믹 등의 내열성 재료로 이루어질 수 있으며, 반응튜브(110)와 일체형으로 제작될 수도 있다.
복수의 브릿지부(133)는 서로 마주보는(또는 대향하는) 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)의 상단부 간을 각각 연결할 수 있으며, 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)의 간격을 유지할 수 있다. 이에 따라 서로 작용하여 플라즈마를 형성하는 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122)의 간격을 일정하게 유지할 수 있고, 대응되는 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122)의 짝(또는 쌍)마다 동일한 간격을 가질 수 있다. 여기서, 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)은 서로 작용하여 사이 공간에 플라즈마를 형성하는 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122)이 각각 삽입되는 전극보호관(131,132)을 말하며, 전원공급 전극(121)이 가장 가까운 접지 전극(122)과 작용하여 사이 공간에 플라즈마를 형성할 수 있다. 그리고 상기 상단부는 위쪽(또는 상부) 끝의 상기 상단을 포함하는 위쪽(또는 상측) 부분을 말하며, 위쪽 끝부분만을 의미하지는 않는다. 즉, 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)은 상기 상단부, 중단부 및 하단부로 구분될 수 있으며, 상기 하단부는 아래쪽(또는 하부) 끝의 상기 하단을 포함하는 아래쪽(또는 하측) 부분을 말하고, 상기 중단부는 상기 상단부와 상기 하단부 사이의 중간 부분을 의미한다.
상기 방전공간 내에 균일한 플라즈마 밀도를 얻기 위해서는 상기 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122) 사이의 이격공간마다 동일한 부피(또는 면적)를 가져야 하고, 상기 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122) 사이의 이격공간에 동일한 세기의 플라즈마(또는 플라즈마 포텐셜)를 형성하여 상기 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122) 사이의 이격공간(또는 상기 플라즈마 발생공간) 간에 플라즈마 밀도를 균일하게 하는 것이 필요하다. 이를 위해 브릿지부(133)로 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)을 연결하여 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)의 간격을 유지할 수 있으며, 이에 따라 서로 작용하여 사이 공간에 플라즈마를 형성하는 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122)의 간격을 일정하게 유지할 수 있고, 상기 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122) 사이의 이격공간마다 동일한 부피를 갖게 하여 복수의 플라즈마 발생공간 간에 플라즈마 밀도를 균일하게 할 수 있다.
예를 들어, 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)은 길 수 있고, 상기 하단(부)만이 지지될 수 있으며, 이러한 경우에 제1 전극보호관(131) 및/또는 제2 전극보호관(132)이 흔들리거나 기울어질 수 있으나, 브릿지부(133)가 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)의 상기 상단부 간을 연결하여 제1 전극보호관(131) 및/또는 제2 전극보호관(132)이 흔들리거나 기울어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 즉, 브릿지부(133)가 상기 중단부 및/또는 상기 하단부 간(만)을 연결하게 되면, 서로 연결되지 못한 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)의 상기 상단부가 흔들릴 수 있고, 휘어지거나 기울어질 수 있으나, 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)의 상기 하단(부)이 지지되고, 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)의 상기 상단부가 브릿지부(133)를 통해 연결되어 고정됨으로써, 상기 상단부의 흔들림, 휨 및/또는 기울어짐을 방지할 수 있으면서 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 전체적으로 흔들리거나 기울어지는 것을 방지할 수 있다.
제1 접지 전극(122a)은 제1 전원공급 전극(121a)으로부터 이격될 수 있고, 제2 접지 전극(122b)은 제2 전원공급 전극(121b)으로부터 이격될 수 있다. 제1 접지 전극(122a)은 제1 전원공급 전극(121a)으로부터 이격되어 제공될 수 있으며, 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a)이 상호 이격되어 플라즈마 발생공간을 제공할 수 있다. 그리고 제2 접지 전극(122b)은 제2 전원공급 전극(121b)으로부터 이격되어 제공될 수 있으며, 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b)이 상호 이격되어 플라즈마 발생공간을 제공할 수 있다. 이를 통해 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)은 복수의 플라즈마 발생공간을 형성할 수 있다.
그리고 복수의 전극(121,122)은 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 용량 결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma; CCP)를 형성할 수 있으며, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 각각 고주파 전원을 인가함에 따라 서로 마주보는(또는 대응되는) 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122) 사이의 이격공간에 생성되는 전기장(Electric Field)에 의해 용량 결합 플라즈마(CCP)가 발생할 수 있다.
여기서, 서로 이격된(또는 분리된) 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122) 사이의 이격공간에 형성되는 전기장에 의해 발생되는 전자 가속으로 에너지를 얻어 플라즈마가 형성되는 용량 결합 플라즈마(CCP) 방식과 달리 유도 결합 플라스마(Inductively Coupled Plasma; ICP) 방식은 서로 연결된 안테나에 흐르는 전류에서 형성된 자기장이 시간에 따라 변할 때 자기장 주변으로 형성되는 전기장으로부터 플라즈마가 형성되는 것으로, 일반적으로 유도 결합 플라스마(ICP) 방식에서는 E-mode에 의해 플라즈마가 발생되고 H-mode로 변환하면서 고밀도 플라즈마를 형성하게 된다. 유도 결합 플라스마(ICP) 방식은 플라즈마 밀도 혹은 인가 전력에 따라 E-mode와 H-mode로 구분되는데, 플라즈마 밀도가 낮은 E-mode에서 플라즈마가 유지되는 높은 밀도를 가지는 H-mode로 모드 변환을 이루기 위해선 높은 파워를 유기해야하며, 입력 전력이 커지게 되면 파티클과 높은 전자온도에 따른 반응에 참여하지 않는 다수의 라디칼이 생성되어 양질의 막질을 얻기 힘든 문제와 안테나에 의해 형성되는 전기장에 따라 균일한 플라즈마를 발생하기 어려운 문제가 발생된다.
하지만, 본 발명에서는 상기 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122) 사이의 이격공간(즉, 플라즈마 발생공간) 각각에 용량 결합 플라즈마(CCP)를 각각 형성하므로, 유도 결합 플라즈마(ICP)와 같이 모드 변환을 이루기 위해 높은 파워를 유기할 필요가 없으며, 이로부터 파티클의 생성 방지 및 낮은 전자온도에 따라 반응에 참여하는 다수의 라디칼 생성으로 양질의 막질을 얻는 데 더욱 효과적일 수 있다.
또한, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)은 서로 이격될 수 있으며, 물리적으로 분리될 수 있다. 여기서, ‘이격’ 또는 ‘분리’라는 의미는 일체가 아니라는 의미이며, 서로 간의 거리는 매우 좁을 수 있고, 0보다 크면 족하다.
제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 서로 이격되지 않고 붙게 되면, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 간에 서로 간섭을 일으킬 수 있고, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 대응되지 않는 전원공급 전극(121b,121a)과 간섭되어 작용할 수도 있다. 예를 들어, 제1 전원공급 전극(121a)에 인가된 전압과 제2 전원공급 전극(121b)에 인가된 전압이 제1 접지 전극(122a)과 제2 접지 전극(122b)에서(즉, 상기 제1 내지 제2 접지 전극에서) 합성되어 제1 접지 전극(122a)과 제2 접지 전극(122b)에 거의 2배의 전압이 유도될 수 있다. 이러한 경우, 높은 전기장으로 인하여 전기장에 비례하는 플라즈마 포텐셜이 증가하게 되고, 플라즈마 데미지가 발생하게 될 수 있으며, 2배의 전압이 유도되는 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 주변의 제2 전극보호관(132), 격벽(125), 반응튜브(110) 등에 플라즈마 데미지가 발생하여 손상될 수 있다. 여기서, 4전극 구조의 경우에는 3전극 구조의 경우보다 접지 전극(122a,122b)의 총 체적이 증가하게 되므로, 3전극 구조보다는 낮은 전압이 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)에 유도될 수는 있다.
하지만, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 서로 이격되면, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 간에 서로 간섭을 일으키는 것을 억제 또는 방지할 수 있으며, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 대응되지 않는 전원공급 전극(121b,121a)과 간섭이 일어나는 것을 억제 또는 방지할 수도 있다. 즉, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 간에도 간섭이 발생하지 않고 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)에 대응되지 않는 전원공급 전극(121b,121a)의 간섭이 없어서, 제1 전원공급 전극(121a)에 인가된 전압에 의해 제1 접지 전극(122a)에만 제1 전원공급 전극(121a)에 인가된 전압과 동일한 전압이 유도될 수 있고, 제2 전원공급 전극(121b)에 인가된 전압에 의해 제2 접지 전극(122b)에만 제2 전원공급 전극(121b)에 인가된 전압과 동일한 전압이 유도될 수 있다. 이에 따라 플라즈마 생성과 플라즈마 유지 시에 높은 전압에 의한 높은 전기장으로 유발되는 플라즈마 데미지를 완벽하게 억제 또는 방지할 수 있다.
이때, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 간의 이격거리는 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격거리 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격거리 이하일 수 있다. 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 간의 이격거리가 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격거리 또는 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격거리보다 크게 되면, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 사이의 공간에 상대적으로 낮은 플라즈마 밀도가 형성되게 되고, 상기 방전공간 내의 플라즈마 밀도 및/또는 라디칼 밀도를 균일하게 형성하지 못하게 된다. 이로 인해 플라즈마 형성부(120)의 분사구마다 공급되는 라디칼양이 달라질 수 있고, 복수의 기판(10) 간에 처리(또는 증착) 불균일이 발생하게 된다. 또한, 배치식 기판처리장치(100)의 구조상 상기 방전공간의 폭(또는 상기 플라즈마 형성부의 폭)이 제한될 수 밖에 없는데, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 간의 이격거리가 커지게 되면, 플라즈마 발생공간인 상기 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122) 사이의 이격공간이 상대적으로 줄어들게 되어, 공정가스를 효과적으로 분해시킬 수 없고, 효과적으로 라디칼을 얻을 수 없게 된다.
이에, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 간의 이격거리를 상기 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122) 사이의 이격거리 이하로 할 수 있으며, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 간의 간섭 및 대응되지 않는 전원공급 전극(121a,121b)과 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)의 간섭을 방지할 수 있으면서도 공정가스를 효과적으로 분해하여 효과적으로 라디칼을 얻을 수 있고, 상기 방전공간 내의 플라즈마 밀도 및/또는 라디칼 밀도를 균일하게 형성할 수 있다. 이를 통해 복수의 기판(10) 간에 처리 불균일이 발생하는 것을 방지하여 복수의 기판(10) 간의 처리(또는 증착) 균일도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 서로 이격되는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 사이에 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)을 제공하여 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 대응되는 각 접지 전극(122a,122b)을 제공함으로써, 접지 전극(122)을 공통으로 사용함으로 인해 접지 전극(122)에 2배의 전기장이 유도되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 전기장과 비례하여 증가하는 플라즈마 포텐셜로 인해 발생하는 플라즈마 데미지를 억제 또는 방지할 수 있고, 플라즈마 형성부(120)의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)을 사용하여 인가되는 전압을 낮춤으로써 스퍼터링 효과를 줄일 수 있고, 높은 플라즈마 밀도 및 라디칼을 이용하여 공정시간을 단축할 수도 있다.
상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)은 브릿지부(133)에 의해 연결되어 연통될 수 있으며, 브릿지부(133)는 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)을 연결시킬 뿐만 아니라 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)을 연통시킬 수도 있으며, 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 간에 가스가 흐르도록 할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)의 내부에는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)의 내벽(또는 내면)이 각각 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122)으로부터(또는 상기 전원공급 전극과 상기 접지 전극의 표면으로부터) 이격(또는 유격)되어 가스가 흐를 수 있는 가스유로가 형성될 수 있으며, 브릿지부(133)에도 관(tube) 형태로 가스유로가 형성되어 브릿지부(133)에 의해 연결되는 제1 전극보호관(131)의 가스유로와 제2 전극보호관(132)의 가스유로를 연통시킬 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 내에 냉각가스를 공급하는 냉각가스 공급부(41); 및 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)에서 상기 냉각가스를 배출하여 상기 냉각가스의 흐름을 형성하는 냉각가스 배출부(42);를 더 포함할 수 있다.
냉각가스 공급부(41)는 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 내에 냉각가스를 공급할 수 있으며, 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)에 각각 배치되는 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122)을 냉각시킬 수 있다. 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 고주파 전원이 공급되어 플라즈마를 생성하면서 발열이 발생할 수 있으며, 이러한 발열에 의한 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)의 온도 상승에 의해 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)의 (금속) 저항을 증가시켜 전압(V) = 전류(I) × 저항(R) 수식에 의해 (유도) 전압(Voltage)이 증가되면서 플라즈마에 의해 생성되는 이온(ion)들의 에너지가 증가할 수 있고, 높은 에너지를 갖는 이온들이 복수의 제1 전극보호관(131) 및/또는 제2 전극보호관(132)의 표면을 강하게 충돌하면서 복수의 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)의 손상 및/또는 석영 등의 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)을 이루는 소재(또는 재료)에 함유되어 있는 금속 성분 등의 파티클이 발생할 수 있다. 이렇게 발생된 파티클은 반응튜브(110) 내에서 오염 물질로 작용할 수 있으며, 박막의 (금속) 오염 문제를 야기시킬 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자의 제조공정 중에 발생하는 오염물 입자(또는 파티클)는 소자의 수율과 매우 밀접한 관련이 있으며, 특히 박막 공정 중에 발생하는 (금속) 오염 입자는 전류 도통을 시켜 전류 누설을 발생시키고, 이로 인해 소자의 오동작을 유발시킬 뿐만 아니라 제품의 수율에 치명적인 악 영항을 끼칠 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 냉각가스 공급부(41)를 통해 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132) 내에 상기 냉각가스를 공급하여 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)을 냉각시킴으로써, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)의 온도 상승을 방지 또는 억제할 수 있으며, 이에 따라 플라즈마에 의해 생성되는 이온들의 에너지가 높아지는 것을 방지할 수 있고, 이온들의 높은 에너지로 인한 복수의 제1 전극보호관(131) 및/또는 제2 전극보호관(132)의 표면에서의 이온 충돌을 방지하여 (금속) 오염에 대한 영향성을 배제할 수 있다.
또한, 기판(10) 처리공정은 600 ℃ 이상의 고온에서 진행될 수 있으며, 니켈(Ni) 등의 금속으로 이루어진 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)이 600 ℃ 이상의 고온에서 산화될 수 있다. 이에 따라 냉각가스 공급부(41)를 통해 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132) 내로 보호가스로서 상기 냉각가스를 공급하여 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)의 산화를 방지할 수도 있고, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)의 수명도 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 냉각가스는 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 중 어느 하나의 전극보호관(131 or 132)으로 공급될 수 있으며, 브릿지부(133)를 경유하여(또는 상기 브릿지부를 통해) 다른 하나의 전극보호관(132 or 131)으로 흘러갈 수 있다. 이때, 상기 냉각가스는 두 쌍의 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 모두 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 중 (어느 하나의) 동일한 전극보호관(131 or 132)으로 공급될 수 있으며, 모두 제1 전극보호관(131)으로 공급되거나, 모두 제2 전극보호관(132)으로 공급될 수 있다. 여기서, 냉각가스 공급부(41)는 상기 냉각가스의 유량(또는 공급량)을 측정하는 유량계(미도시)를 포함할 수 있으며, 유량계(미도시)를 통해 상기 냉각가스의 유량을 측정하여 상기 냉각가스의 공급량(또는 유량)을 조절할 수 있다. 이때, 냉각가스 공급부(41)는 1.5 ℓ이상의 상기 냉각가스를 공급할 수 있으며, 1.5 slm(Standard Liter per Minute) 이상의 유량으로 상기 냉각가스를 공급할 수 있다.
냉각가스 배출부(42)는 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)에서 상기 냉각가스를 배출할 수 있으며, 이를 통해 상기 냉각가스의 흐름을 형성할 수 있다. 예를 들어, 냉각가스 공급부(41)는 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 중 어느 하나의 전극보호관(131 or 132)에 연결될 수 있고, 냉각가스 배출부(42)는 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 중 냉각가스 공급부(41)가 연결되지 않은 나머지(또는 다른 하나의) 전극보호관(132 or 131)에 연결되어 상기 어느 하나의 전극보호관(131 or 132)으로 공급된 상기 냉각가스를 배출할 수 있으며, 상기 어느 하나의 전극보호관(131 or 132)으로 공급되어 브릿지부(133)를 통해 상기 나머지 전극보호관(132 or 131)으로 흘러온 상기 냉각가스를 배출할 수 있다.
본 발명에서는 냉각가스 공급부(41), 브릿지부(133) 및 냉각가스 배출부(42)를 통해 상기 어느 하나의 전극보호관(131 or 132), 브릿지부(133), 상기 나머지 전극보호관(132 or 131)을 통과하는 상기 냉각가스의 유로를 형성할 수 있으며, 상기 냉각가스가 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)에 효과적으로 흘러 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)을 효과적으로 냉각시킬 수 있고, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)의 산화를 효과적으로 방지할 수 있다.
종래의 3전극 구조에서 복수의 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132)을 브릿지부(133)로 연결하게 되면, 복수의 제1 전극보호관(131) 각각에 흐르는 상기 냉각가스의 유량과 제2 전극보호관(132)에 흐르는 상기 냉각가스의 유량이 달라질 수 밖에 없으며, 서로 다른 유량에 의해 상기 냉각가스의 흐름이 원활하지 않을 수 있고, 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122)의 산화를 효과적으로 방지할 수 없게 된다. 또한, 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 내의 서로 다른 상기 냉각가스의 유량으로 인해 플라즈마 형성에도 영향을 줄 수 있으며, 공정가스의 효과적인 분해가 이루어지지 않을 수도 있다.
하지만, 본 발명에서는 각 브릿지부(133)가 하나의 제1 전극보호관(131)과 하나의 제2 전극보호관(132)을 연결하므로, 상기 어느 하나의 전극보호관(131 or 132)에는 냉각가스 공급부(41)를 연결하고 상기 다른 하나의 전극보호관(132 or 131)에는 냉각가스 배출부(42)를 연결함으로써, 상기 어느 하나의 전극보호관(131 or 132), 브릿지부(133), 상기 다른 하나의 전극보호관(132 or 131)을 통과하는 상기 냉각가스의 흐름이 원활할 수 있으며, 이에 따라 각 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122)의 산화를 효과적으로 방지할 수 있고, 상기 냉각가스가 플라즈마 형성에 영향을 주지 않아 공정가스의 효과적인 분해가 이루어지도록 할 수 있다.
여기서, 냉각가스 공급부(41)는 복수의 제2 전극보호관(132)과 각각 연결될 수 있고, 냉각가스 배출부(42)는 복수의 제1 전극보호관(131)과 각각 연결될 수 있다. 냉각가스 공급부(41)가 복수의 제2 전극보호관(132)에 각각 연결되어 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 각각 배치(또는 삽입)된 복수의 제2 전극보호관(132) 각각으로 가장 먼저 차가운 상기 냉각가스를 공급함으로써, 다른 전극보호관(즉, 상기 제1 전극보호관)을 거치지 않아 차가운 상태의 상기 냉각가스로 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
제1 접지 전극(122a)과 제2 접지 전극(122b) 간에는 이격 거리가 작고 가까워서 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각에서 발생하는 열이 열복사 및/또는 대류 등에 의해 간섭될 수 있으며, 제1 전원공급 전극(121a) 및/또는 제2 전원공급 전극(121b)보다 상대적으로 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)의 발열 온도가 높을 수 있고, 동일한 온도의 상기 냉각가스를 통해 제1 전원공급 전극(121a) 및/또는 제2 전원공급 전극(121b)보다 상대적으로 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)의 냉각이 잘 이루어지지 않을 수 있다.
따라서, 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 각각 배치된 복수의 제2 전극보호관(132) 각각으로 가장 먼저 차가운 상기 냉각가스를 공급할 수 있으며, 상기 냉각가스가 차가운 상태에서 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)과 각각 접촉함으로써, 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각과 상기 냉각가스 간에 큰 온도차가 발생하여 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각과 상기 냉각가스 간에 활발한(또는 효과적인) 열교환이 이루어질 수 있고, 이에 따라 상대적으로 발열 온도가 높거나, 냉각이 잘 이루어지지 않는 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)이 효과적으로 냉각될 수 있다.
반대로, 냉각가스 공급부(41)가 복수의 제1 전극보호관(131)에 각각 연결되어 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)이 각각 배치된 각 제1 전극보호관(131)부터 상기 냉각가스를 공급하는 경우에는 상기 냉각가스가 각 제1 전극보호관(131)을 지나는 동안 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각과 각각 열교환하면서 데워지게 되고, 데워진 상기 냉각가스와 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각 간의 온도차가 미미해져(또는 줄어들어) 상대적으로 발열 온도가 높거나, 냉각이 잘 이루어지지 않는 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)의 냉각이 미미할(또는 효과적이지 않을) 수 있다.
냉각가스 배출부(42)는 복수의 제1 전극보호관(131)과 각각 연결될 수 있으며, 복수의 제2 전극보호관(132) 각각으로 각각 공급되어 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각을 냉각시킨 상기 냉각가스를 (복수의) 브릿지부(133)를 통해 각 제1 전극보호관(131)으로 이동(또는 유입)시킬 수 있고, 복수의 제1 전극보호관(131) 각각에 각각 유입된 상기 냉각가스로 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)을 각각 냉각시킨 후에 상기 냉각가스를 배출할 수 있다. 이에 따라 냉각가스 공급부(41)를 통해 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 중 제2 전극보호관(132)에 공급되어 (각) 브릿지부(133)를 통과해 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 중 제1 전극보호관(131)을 거친 후에 냉각가스 배출부(42)로 배출되는 상기 냉각가스의 흐름을 형성할 수 있다.
여기서, 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 중 제2 전극보호관(132)으로 공급된 상기 냉각가스는 상대적으로 발열 온도가 높거나, 냉각이 잘 이루어지지 않는 접지 전극(122)을 냉각시킨 후에 브릿지부(133)를 통해 제1 전극보호관(131)으로 이동할 수 있다. 여기서, 상기 냉각가스는 접지 전극(122)과의 열교환으로 데워지더라도 전원공급 전극(121)의 온도보다 낮은 온도를 가질 수 있고, 전원공급 전극(121)을 냉각시킬 수 있다. 이때, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)은 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)보다 발열 온도가 낮을 수 있고, 이로 인해 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각과의 열교환으로 데워진 상기 냉각가스로도 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)을 충분히 냉각시킬 수 있다.
한편, 냉각가스 배출부(42)는 복수의 제1 전극보호관(131)과 각각 연결되는 배기 라인을 포함할 수 있다. 배기 라인은 복수의 제1 전극보호관(131)과 각각 연결될 수 있으며, 복수의 제2 전극보호관(132)으로 각각 공급되어 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)을 각각 냉각시키고 브릿지부(133)를 통해 각 제1 전극보호관(131)으로 이동된 후에 제1 전원공급 전극(121a) 또는 제2 전원공급 전극(121b)을 냉각시킨 상기 냉각가스가 배출될 수 있다. 이때, 상기 배기 라인이 연결되어 상기 냉각가스가 배출되는 곳(예를 들어, 배기구)이 상기 냉각가스가 공급되는 곳(예를 들어, 유입구)보다 넓을(또는 많을) 수 있으며, 이에 따라 상기 냉각가스가 원활하게 배출될 수 있고, 상기 냉각가스의 공급에 따라 상기 냉각가스의 흐름이 원활하게 이루어질 수 있다.
그리고 상기 배기 라인은 펌핑포트에 연결되는 제1 배기라인; 및 상기 제1 배기라인과 분기되는 제2 배기라인을 포함할 수 있다. 제1 배기라인은 펌핑포트(pumping port)에 연결될 수 있으며, 상기 배기 라인의 적어도 일부(예를 들어, 상기 제1 배기라인)에 배기압(또는 배기 압력)을 형성할 수 있고, 복수의 제1 전극보호관(131)으로부터 상기 냉각가스를 원활하게 배출시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 배기라인은 상기 펌핑포트에 연결된 진공펌프(vacuum pump)와 연결될 수 있으며, 각 접지 전극(122) 및 전원공급 전극(121)과의 열교환으로 데워진 상기 냉각가스를 빠르게 배출할 수 있고, 각 접지 전극(122)과 전원공급 전극(121)을 급속히 냉각시켜 각 접지 전극(122)과 전원공급 전극(121)의 냉각 효율을 증진시킬 수 있다.
제2 배기라인은 상기 제1 배기라인과 분기될 수 있으며, 상기 진공펌프 등을 통한 인위적인 배기압의 형성 없이 상기 냉각가스를 대기로 배기시킬 수 있다.
이때, 냉각가스 배출부(42)는 상기 배기 라인의 내경을 조절하는 직경조절부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 직경조절부재(미도시)는 상기 배기 라인의 내경을 조절할 수 있으며, 적어도 상기 제1 배기라인의 내경을 조절할 수 있다. 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132)은 석영 등으로 이루어져 진공압(또는 음압)에 의해 깨질 수 있으므로, 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132) 내를 적정한 (내부)압력(예를 들어, 대기압 수준)으로 유지하는 것이 바람직하다. 상기 직경조절부재(미도시) 없이 상기 진공펌프를 통해 상기 배기 라인에 배기압을 형성하는 경우에는 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132) 내에 너무 낮은 (내부)압력(또는 진공압)이 형성되어 복수의 제1 전극보호관(131) 및/또는 복수의 제2 전극보호관(132)이 깨질 수 있다. 이에 따라 상기 직경조절부재(미도시)를 통해 상기 배기 라인 중 적어도 상기 제1 배기라인의 내경을 감소시켜(또는 조절하여) 상기 진공펌프를 통해 상기 배기 라인에 배기압을 형성하더라도 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132) 내를 적정한 (내부)압력으로 유지할 수 있다.
예를 들어, 상기 직경조절부재(미도시)는 오리피스(orifice)를 포함할 수 있으며, 1/4 인치(in) 상기 제1 배기라인에 오리피스를 삽입하여 각 접지 전극(122)과 전원공급 전극(121)을 냉각시킨 상기 냉각가스가 상기 진공펌프로 일정하게 배출되도록 할 수 있다. 여기서, 상기 오리피스는 구멍이 뚫린 얇은 판으로서 압력 강하 및 흐름 제한의 목적으로 사용할 수 있으며, 안정적인 배기 압력으로 상기 냉각가스를 배출하는 데에 도움을 줄 수 있다.
또한, 본 발명의 배치식 기판처리장치(100)는 각 접지 전극(122)과 전원공급 전극(121)을 냉각시킨 상기 냉각가스의 배출량을 조절하기 위해 상기 배기 라인에 설치되는 니들(Needle) 밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다. 니들 밸브(미도시)는 상기 배기 라인에 설치될 수 있으며, 미세한 유량을 조절할 수 있다. 여기서, 상기 니들 밸브(미도시)는 수동으로 초미세 유량을 제어할 수 있어 진공 배기 및/또는 대기 배기(또는 열배기)하는 데에 배기량을 조절할 수 있다.
여기서, 냉각가스 배출부(42)는 상기 제1 배기라인에 제공되는 제1 밸브(미도시); 및 상기 제2 배기라인에 제공되는 제2 밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제1 밸브(미도시)는 상기 제1 배기라인에 제공될 수 있으며, 상기 제1 밸브(미도시)가 개방되는 경우에 상기 제1 배기라인을 통한 배기가 이루어질 수 있고, 진공 배기가 이루어질 수 있다.
제2 밸브(미도시)는 상기 제2 배기라인에 제공될 수 있으며, 상기 제2 밸브(미도시)가 개방되는 경우에 상기 제2 배기라인을 통한 배기가 이루어질 수 있고, 대기 배기가 이루어질 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 밸브(미도시)와 상기 제2 밸브(미도시)는 제1 전원공급 전극(121a)이 배치된 제1 전극보호관(131)에 연결된 상기 배기 라인과 제2 전원공급 전극(121b)이 배치된 제1 전극보호관(131)에 연결된 상기 배기 라인의 합류점 이후(또는 후단)에 제공(또는 설치)될 수 있으며, 상기 제1 밸브(미도시)와 상기 제2 밸브(미도시)의 개폐에 따라 상기 합류점에서 진공 배기와 대기 배기가 분기될 수 있다.
이때, 상기 제1 밸브(미도시)는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 대한 전원 공급시에 개방될 수 있고, 상기 제2 밸브(미도시)는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 대한 전원 미공급시에 개방될 수 있다. 즉, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 (고주파) 전원이 공급되어 플라즈마를 생성하는 경우에 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)에 발열이 발생하게 되므로, 상기 제1 밸브(미도시)를 개방하여 상기 배기 라인의 배기압 형성을 통해 각 접지 전극(122)과 전원공급 전극(121)을 급속 냉각하여 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)과 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)의 냉각 효율을 증진시킬 수 있으며, 플라즈마의 생성이 필요하지 않아 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 전원이 공급되지 않는 경우에는 상기 제2 밸브(미도시)를 개방하여 각 접지 전극(122)과 전원공급 전극(121)과의 열교환으로 데워진 상기 냉각가스를 대기 배기할 수 있다. 여기서, 상기 제1 밸브(미도시)를 개방하는 경우에는 상기 제2 밸브(미도시)를 닫을(또는 폐쇄)할 수 있고, 상기 제2 밸브(미도시)를 개방하는 경우에는 상기 제1 밸브(미도시)를 닫을 수 있다.
상기 배기 라인은 상기 냉각가스의 유량 1 slm당 0.15 mbar 이상의 배기 압력이 형성될 수 있으며, 구체적으로 상기 냉각가스의 유량 1 slm당 0.15 내지 20 mbar 이상의 배기 압력이 형성될 수 있다. 제1 전원공급 전극(121a), 제2 전원공급 전극(121b), 제1 접지 전극(122a) 또는 제2 접지 전극(122b)의 처짐(또는 기울어짐) 현상으로 각 전극(121 or 122)과 전극보호관(131 or 132) 사이의 간격이 불일정하게 되어 상기 냉각가스의 흐름이 방해받을 수 있고, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 및/또는 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)의 냉각 효율을 저하시키는 요인으로 작용할 수 있다.
이에, 상기 배기 라인은 상기 냉각가스의 유량 1 slm당 0.15 mbar 이상의 배기 압력을 형성할 수 있으며, 이러한 경우에는 제1 전원공급 전극(121a), 제2 전원공급 전극(121b), 제1 접지 전극(122a) 또는 제2 접지 전극(122b)의 처짐 현상을 억제 또는 방지하여 각 전극(121 or 122)과 전극보호관(131 or 132) 사이의 간격을 동일한 수준으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 각 전극(121 or 122)과 전극보호관(131 or 132) 사이의 간격이 일정하지 않아도 각 제1 전극보호관(131) 및 제2 전극보호관(132)으로 (거의) 일정한(또는 동일한 수준의) 유량의 상기 냉각가스가 흐를 수 있어 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)의 냉각 효율이 균등해질 수 있다.
이때, 상기 배기 라인에 상기 냉각가스의 유량 1 slm당 20 mbar를 초과하는 배기 압력을 형성하게 되면, 상기 냉각가스가 너무 빠르게 흐르게 되어 제1 전원공급 전극(121a), 제2 전원공급 전극(121b), 제1 접지 전극(122a) 및/또는 제2 접지 전극(122b)과의 열교환이 충분히 이루어지지 않게 되고, 오히려 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 및/또는 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)의 냉각 효율이 저하될 수 있다.
그리고 제1 전원공급 전극(121a)이 배치된 제1 전극보호관(131)에 연결된 상기 배기 라인과 제2 전원공급 전극(121b)이 배치된 제1 전극보호관(131)에 연결된 상기 배기 라인의 배기 압력을 각각 조절(또는 제어)할 수도 있다. 제1 전원공급 전극(121a)이 배치된 제1 전극보호관(131)에 연결된 상기 배기 라인과 제2 전원공급 전극(121b)이 배치된 제1 전극보호관(131)에 연결된 상기 배기 라인의 배기 압력을 각각 조절함으로써, 복수의 제1 전극보호관(131) 및/또는 복수의 제2 전극보호관(132)에 (거의) 일정한 유량의 상기 냉각가스가 흐르게 할 수 있다. 이때, 복수의 제1 전극보호관(131) 각각의 유량을 측정하여 제1 전원공급 전극(121a)이 배치된 제1 전극보호관(131)에 연결된 상기 배기 라인과 제2 전원공급 전극(121b)이 배치된 제1 전극보호관(131)에 연결된 상기 배기 라인의 배기 압력을 각각 조절할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b) 각각의 온도 등에 따라 적절한 냉각을 위해 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132) 각각의 유량이 달라지도록 제1 전원공급 전극(121a)이 배치된 제1 전극보호관(131)에 연결된 상기 배기 라인과 제2 전원공급 전극(121b)이 배치된 제1 전극보호관(131)에 연결된 상기 배기 라인의 배기 압력을 각각 조절할 수도 있다.
복수의 브릿지부(133)는 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132)의 내경보다 작은 내경을 가질 수 있다. 복수의 브릿지부(133)가 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132)의 내경보다 작은 내경을 갖는 경우에는 각 제2 전극보호관(132) 내에 상기 냉각가스가 충분히 채워진 후에 각 제1 전극보호관(131)으로 분배되어 흐를 수 있으며, 각 제2 전극보호관(132) 내가 상기 냉각가스가 충분히 채워짐으로써, 각 접지 전극(122)의 산화를 효과적으로 방지할 수 있다.
반대로, 복수의 브릿지부(133)가 복수의 제1 전극보호관(131) 및/또는 복수의 제2 전극보호관(132)의 내경 이상의 내경을 갖는 경우에는 제2 전극보호관(132) 내로 공급된 상기 냉각가스가 제2 전극보호관(132) 내에 (충분히) 채워지기 전에 복수의 브릿지부(133)로 흘러 나가버릴 수 있고, 상기 냉각가스가 제1 전원공급 전극(121a), 제2 전원공급 전극(121b), 제1 접지 전극(122a) 및/또는 제2 접지 전극(122b)의 표면 전체에 제공되지 못하여 산화 방지 효과가 저하될 수 있고, 열교환이 이루어지지 못하는 부분이 생겨 냉각 효율이 저하될 뿐만 아니라 제1 전원공급 전극(121a), 제2 전원공급 전극(121b), 제1 접지 전극(122a) 및/또는 제2 접지 전극(122b)에 위치별 온도 불균일이 발생하여 제1 전원공급 전극(121a), 제2 전원공급 전극(121b), 제1 접지 전극(122a) 및/또는 제2 접지 전극(122b)이 손상되거나, 플라즈마 방전(또는 생성) 성능에도 영향을 줄 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 복수의 브릿지부(133)의 내경을 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132)의 내경보다 작게 하여 이러한 문제들을 해결할 수 있다.
여기서, 상기 냉각가스는 불활성 가스를 포함할 수 있으며, 상기 불활성 가스는 질소(N2), 아르곤(Ar) 등일 수 있다. 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132) 내에 질소(N2) 등의 불활성 가스를 공급함으로써, 복수의 제1 전극보호관(131)과 복수의 제2 전극보호관(132) 내에 산소(O2)가 유입 또는 머무르는 것을 방지할 수 있고, 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)이 산소(O2)와 반응하여 산화되는 것을 방지할 수 있다.
냉각가스 공급부(41)는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 대한 전원 미공급시에 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 대한 전원 공급시보다 적은 유량의 상기 냉각가스를 공급할 수 있다. 제1 및 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 및 제2 접지 전극(122a, 122b)에는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 전원을 공급하여 플라즈마를 생성하는 경우에만 발열이 발생하게 되므로, 플라즈마 생성(또는 방전)을 하지 않아 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 전원을 공급하지 않는 경우에는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)의 전원 공급시 유량(예를 들어, 10 slm)보다 적은 유량(예를 들어, 3 slm)의 상기 냉각가스를 공급할 수 있으며, 일반적인 대기 배기로 배출하여 에너지 소비를 절약할 수 있다.
본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 중 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 연결되며, 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)과 연통되는 내부공간의 측벽에 상기 냉각가스가 공급되는 유입구(141a)가 형성되는 가스공급 실링캡(141); 및 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 중 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 연결되며, 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)과 연통되는 내부공간의 측벽에 상기 냉각가스가 배출되는 배기구(142a)가 형성되는 가스배출 실링캡(142);을 더 포함할 수 있다.
가스공급 실링캡(141)은 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 중 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 연결될 수 있으며, 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)의 적어도 일부가 삽입(또는 수용)되도록 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)과 연통되는 내부공간을 가질 수 있다. 그리고 가스공급 실링캡(141)은 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)과 연통되는 내부공간의 측벽에 반경방향으로 상기 냉각가스가 공급되는 유입구(141a)가 형성될 수 있다. 즉, 유입구(141a)는 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)의 연장방향과 수직한 방향으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 가스공급 실링캡(141)은 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)의 하단에 연결될 수 있으며, 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)과 가스공급 실링캡(141)의 사이에는 O링 등의 제1 실링부재(135)가 개재될 수 있다. 그리고 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121) 하단(또는 후단)은 가스공급 실링캡(141)을 관통하여 인출될 수 있으며, 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)은 가스공급 실링캡(141)의 내부공간에 수용되는 다른 부분보다 폭이 넓어진 돌출부가 형성될 수 있고, 가스공급 실링캡(141)의 하단부(예를 들어, 후단부)의 단차에 걸쳐질 수 있다. 여기서, 상기 돌출부는 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121) 자체가 돌출되도록 형성될 수도 있고, 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)에 동일 소재 또는 다른 소재를 덧대어 형성할 수도 있다. 이때, 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)의 상기 돌출부와 가스공급 실링캡(141) 하단부의 단차 사이에는 O링 등의 제2 실링부재(145)가 개재될 수 있다. 이에 따라 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)이 안정적으로 지지되어 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)의 처짐 현상을 방지 또는 억제할 수 있고, 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)의 하단이 밀폐될 수 있다.
가스배출 실링캡(142)은 상기 서로 마주보는 제1 전극보호관(131)과 제2 전극보호관(132) 중 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 연결될 수 있으며, 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)의 적어도 일부가 삽입되도록 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)과 연통되는 내부공간을 가질 수 있다. 그리고 가스배출 실링캡(142)은 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)과 연통되는 내부공간의 측벽에 반경방향으로 상기 냉각가스가 배출되는 배기구(142a)가 형성될 수 있다. 즉, 배기구(142a)는 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)의 연장방향과 수직한 방향으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 가스배출 실링캡(142)은 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)의 하단에 연결될 수 있으며, 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)과 가스배출 실링캡(142)의 사이에는 제1 실링부재(135)가 개재될 수 있다. 그리고 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)의 하단은 가스배출 실링캡(142)을 관통하여 인출될 수 있으며, 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)은 가스배출 실링캡(142)의 내부공간에 수용되는 다른 부분보다 폭이 넓어진 돌출부가 형성될 수 있고, 가스배출 실링캡(142) 하단부의 단차에 걸쳐질 수 있다. 여기서, 상기 돌출부는 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122) 자체가 돌출되도록 형성될 수도 있고, 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)에 동일 소재 또는 다른 소재를 덧대어 형성할 수도 있다. 이때, 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)의 상기 돌출부와 가스배출 실링캡(142) 하단부의 단차 사이에는 제2 실링부재(145)가 개재될 수 있다. 이에 따라 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)이 안정적으로 지지되어 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)의 처짐 현상을 방지 또는 억제할 수 있고, 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)의 하단이 밀폐될 수 있다.
한편, 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)의 연장방향과 수직한 방향으로 형성된 유입구(141a)를 통해 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)의 측면을 향해 상기 냉각가스를 공급함으로써, 상기 냉각가스가 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)의 측면을 타고 빠르면서도 효과적으로 확산될 수 있고, 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)의 표면에 접하여 상기 냉각가스가 흐르게 되어 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)과 상기 냉각가스 간에 열교환이 효과적으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)의 연장방향과 수직한 방향으로 형성된 배기구(142a)를 통해서는 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)의 측면을 타고 빠르면서도 효과적인 상기 냉각가스의 흐름을 형성함으로써, 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)의 표면에 접하여 상기 냉각가스가 흐르게 되어 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)과 상기 냉각가스 간에 열교환이 효과적으로 이루어질 수 있다.
그리고 가스공급 실링캡(141)의 유입구(141a)와 가스배출 실링캡(142)의 배기구(142a)는 (연장)방향, (형성)위치, 크기(또는 직경) 및/또는 개수가 상이할 수 있다.
예를 들어, 가스공급 실링캡(141)의 유입구(141a)와 가스배출 실링캡(142)의 배기구(142a)는 (연장)방향이 반대되어 대칭적으로 제공됨으로써, 도 3과 같이 원활한 상기 냉각가스의 흐름을 형성할 수 있다.
또한, 가스공급 실링캡(141)의 유입구(141a)와 가스배출 실링캡(142)의 배기구(142a)는 서로 대칭되어 반대측에 형성(또는 위치)될 수 있으며, 가스공급 실링캡(141)의 유입구(141a)는 가스배출 실링캡(142)을 향하는 측(또는 상기 어느 하나의 전극보호관이 상기 다른 하나의 전극보호관을 향하는 측)의 반대측에 위치할 수 있고, 가스배출 실링캡(142)의 배기구(142a)는 가스공급 실링캡(141)을 향하는 측(또는 상기 다른 하나의 전극보호관이 상기 어느 하나의 전극보호관을 향하는 측)의 반대측에 위치할 수 있다.
가스공급 실링캡(141)의 유입구(141a)가 가스배출 실링캡(142)을 향하는 측(또는 상기 어느 하나의 전극보호관이 상기 브릿지부에 연결된 측)에 위치하는 경우에는 상기 냉각가스가 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)의 가스공급 실링캡(141)의 유입구(141a)와 대향하는 측면을 타고 흘러 브릿지부(133)로 바로 빠져 나감으로써, 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)의 가스공급 실링캡(141)의 유입구(141a)와 대향하는 측면의 반대 측면은 냉각이 잘 이루어지지 않을 수 있고, 가스배출 실링캡(142)의 배기구(142a)가 가스공급 실링캡(141)을 향하는 측(또는 상기 다른 하나의 전극보호관이 상기 브릿지부에 연결된 측)에 위치하는 경우에는 브릿지부(133)로 전달된 상기 냉각가스가 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)의 가스배출 실링캡(142)의 배기구(142a)와 대향하는 측면을 타고 흘러 가스배출 실링캡(142)의 배기구(142a)로 바로 빠져 나감으로써, 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122)의 가스배출 실링캡(142)의 배기구(142a)와 대향하는 측면의 반대 측면은 냉각이 잘 이루어지지 않을 수 있다.
하지만, 가스공급 실링캡(141)의 유입구(141a)가 가스배출 실링캡(142)을 향하는 측의 반대측에 위치고, 가스배출 실링캡(142)의 배기구(142a)가 가스공급 실링캡(141)을 향하는 측의 반대측에 위치하는 경우에는 상기 어느 하나의 전극보호관(132 or 131)에 삽입되는 전극(122 or 121)과 상기 다른 하나의 전극보호관(131 or 132)에 삽입되는 전극(121 or 122) 전체를 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
그리고 가스배출 실링캡(142)의 배기구(142a)를 통해 상기 냉각가스가 효과적으로 배출되어 원활한 상기 냉각가스의 흐름이 형성될 수 있도록 가스배출 실링캡(142)에는 가스공급 실링캡(141)의 유입구(141a)보다 큰 크기 및/또는 많은 수의 배기구(142a)가 형성될 수 있다.
여기서, 냉각가스 공급부(41)가 복수의 제2 전극보호관(132)과 각각 연결되고, 냉각가스 배출부(42)가 복수의 제1 전극보호관(131)과 각각 연결되는 경우에는 가스공급 실링캡(141)이 복수의 제2 전극보호관(132)에 각각 연결(또는 제공)될 수 있고, 가스배출 실링캡(142)이 복수의 제1 전극보호관(131)에 각각 연결될 수 있다.
그리고 가스공급 실링캡(141)과 가스배출 실링캡(142) 및 제1 실링부재(135)와 제2 실링부재(145)는 열에 의한 변형을 제거하기 위해 난연성 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 고주파 전원을 공급하는 고주파 전원부(150); 및 고주파 전원부(150)와 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)의 사이에 제공되며, 고주파 전원부(150)에서 공급되는 고주파 전원을 분배하여 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 제공하는 전력분배부(155);를 더 포함할 수 있다.
고주파 전원부(150)는 고주파 전원(power)을 공급할 수 있으며, 공급된 고주파 전원은 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 인가(또는 공급)될 수 있다. 전원공급 전극(121)에 상기 고주파 전원(또는 전력)이 인가되면, 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122)의 사이에 전기장(또는 자기장)이 생성될 수 있고, 이렇게 생성된 전기장에 의해 용량성 결합 플라즈마(CCP)가 발생될 수 있다.
제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 각각 고주파 전원을 인가하는 경우(예를 들어, 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극의 사이에 상기 제1 내지 제2 접지 전극이 위치하는 4전극 구조)에는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 상기 고주파 전원이 각각 나누어 공급될 수 있으므로, 플라즈마를 형성(또는 생성)하는 데 필요한 전력 또는 원하는 양의 라디칼을 얻기 위한 전력을 감소시킬 수 있고, 하나의 전원공급 전극(121)에 높은 고주파 전원(또는 전력)을 인가하는 경우에 비해 파티클의 발생이 감소되거나 방지될 수 있다. 또한, 하나의 전원공급 전극(121)과 하나의 접지 전극(122)으로 플라즈마를 형성하는 경우보다 많은(또는 넓은) 공간(또는 영역)에 플라즈마를 형성할 수 있어 더욱 효과적으로 공정가스를 분해할 수 있다.
예를 들어, 고주파 전원부(150)는 4 내지 40 ㎒의 범위에서 선택되는 주파수를 갖는 고주파 전원을 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 인가할 수 있다. 상기 고주파 전원의 주파수가 40 ㎒보다 크게 되면, 전원공급 전극(121)을 2개 갖는 4전극 구조의 경우에도 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 너무 낮아 플라즈마의 점화에 문제가 발생한다. 반면에, 상기 고주파 전원의 주파수가 4 ㎒보다 작게 되면, 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)가 너무 커서 전원공급 전극(121)의 개수가 늘어난다 하더라도 최소한의 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 달성할 수 없게 된다. 즉, 반응튜브(110)의 둘레(길이)는 기판(10)의 크기(또는 둘레)에 따라 결정되고, 반응튜브(110)의 둘레에 따라 최대한의 전원공급 전극(121)의 개수가 결정되는데, 전원공급 전극(121)의 개수를 늘릴 수 있는 한계에 따라 전원공급 전극(121)의 개수를 늘려 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)를 줄이더라도 최소한의 전체적인 임피던스(Zn)의 허수부(Zn′)에까지 줄이지는 못하게 된다.
따라서, 고주파 전원부(150)는 4 내지 40 ㎒의 범위에서 선택되는 주파수를 갖는 고주파 전원을 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 인가할 수 있다. 그리고 전원공급 전극(121)의 개수가 늘어날수록 상기 플라즈마 발생공간이 많아지게 되므로, 상기 방전공간 내의 플라즈마 균일도를 위해서는 모든 상기 플라즈마 발생공간에 동일한(또는 일정 수준의) 플라즈마 밀도가 제공되어야 하며, 이를 위해 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 동일한(또는 오차범위 ± 10%의) 주파수의 고주파 전원을 인가할 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)의 사이에 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b)이 위치하는 4전극 구조의 경우에는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 약 27 ㎒(또는 27.12 ㎒)의 주파수를 갖는 고주파 전원이 인가될 수 있다.
전력분배부(155)는 고주파 전원부(150)와 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)의 사이에 제공될 수 있고, 고주파 전원부(150)에서 공급되는 고주파 전원을 분배하여 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 제공할 수 있다. 여기서, 전력분배부(155)는 전력분배기(power splitter)일 수 있으며, 고주파 전원부(150)와 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)의 사이에 제공되어 고주파 전원부(150)에서 공급(또는 출력)되는 상기 고주파 전원을 분배할 수 있고, 분배된 상기 고주파 전원이 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 제공될 수 있다. 이러한 경우, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 동일한 전원(또는 전압)이 인가됨으로써, 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 균일한 플라즈마가 형성될 수 있다.
복수의 고주파 전원부(150)를 통해 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 각각 고주파 전원을 인가할 수도 있으나, 복수의 고주파 전원부(150) 간의 성능 차이에 의해 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 서로 다른 전원이 인가될 수 있고, 이에 따라 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 플라즈마 밀도가 서로 다른 불균일한 플라즈마가 형성될 수 있다. 또한, 복수의 고주파 전원부(150)를 통해 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 각각 고주파 전원을 인가하여 플라즈마를 방전하게 되면, 상기 고주파 전원이 낮은 임피던스로 인하여 전부 플라즈마가 형성된 쪽으로 집중됨으로써 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 대해 균형적으로 플라즈마를 생성할 수 없고, 플라즈마를 생성하는 전원공급 전극(121)과 접지 전극(122)에 전기적인 손상(Damage)이 쉽게 발생하게 된다.
하지만, 하나의 고주파 전원부(150)에서 공급되는 상기 고주파 전원을 전력분배부(155)를 통해 분배하여 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 제공하게 되면, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 동일한 전원을 인가할 수 있고, 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 균일한 플라즈마가 형성되도록 할 수 있다.
한편, 여러 (외부)요인에 의해서 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간 간에 플라즈마의 형성이 불균일해질 수도 있으며, 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 각각 형성되는 플라즈마 밀도가 서로 불균일해질 수 있다. 특히, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 중 적어도 하나가 격벽(125)의 외부에 배치되는 경우에는 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및/또는 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 격벽(125)이 위치할 수 있어 격벽(125)에 의한 간섭으로 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간 간에 플라즈마 밀도의 불균일이 더욱 심화될 수 있다. 이러한 경우에는 전력분배부(155)를 통해 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 제공되는 고주파 전원(또는 전력)의 크기 또는 비율을 조절하여 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 제공할 수 있으며, 이를 통해 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 균일한 플라즈마가 형성되도록 할 수도 있다.
그리고 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 각각 형성되는 플라즈마 밀도가 서로 불균일하지 않은 경우(또는 균일한 경우)에는 하나의 고주파 전원부(150)로부터 출력된 고주파 전원을 균등하게 분배하여 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 공급할 수도 있다. 여기서, 고주파 전원부(150)는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 펄스(pulse) 형태의 RF 전력을 공급할 수도 있으며, 펄스의 폭(width)과 듀티비(duty ratio)를 조절하여 공급할 수 있다.
여기서, 전력분배부(155)는 상기 고주파 전원이 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각으로 분배되는 분배점과 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 중 적어도 어느 하나(121a or 121b)의 사이에 제공되는 가변 커패시터(미도시)를 포함할 수 있다. 가변 커패시터(미도시)는 고주파 전원(150)이 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각으로 분배되는 분배점과 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 중 적어도 하나(121a or 121b)의 사이에 제공될 수 있으며, 정전 용량(또는 축전 용량)을 변화시켜 고주파 전원(150)으로부터 공급받은 고주파 전원의 크기 또는 비율을 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기 가변 커패시터(미도시)는 전력분배부(155)에 하나 제공될 수 있으며, 상기 분배점과 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 중 어느 하나의 전원공급 전극(121a or 121b)의 사이에는 고정 커패시터(미도시)를 제공하고, 상기 분배점과 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 중 다른 하나의 전원공급 전극(121b or 121a)의 사이에는 상기 가변 커패시터(미도시)를 제공할 수 있다. 이를 통해 상기 어느 하나의 전원공급 전극(121a or 121b)과 접지 전극(122a or 122b) 사이의 이격공간에 형성된 플라즈마 밀도에 따라 상기 가변 커패시터(미도시)를 조절하여 상기 다른 하나의 전원공급 전극(121b or 121a)과 접지 전극(122b or 122a) 사이의 이격공간에 형성된 플라즈마 밀도를 조정할 수 있다. 이때, 상기 다른 하나의 전원공급 전극(121b or 121a)과 접지 전극(122b or 122a) 사이의 이격공간에 형성된 플라즈마 밀도는 상기 어느 하나의 전원공급 전극(121a or 121b)과 접지 전극(122a or 122b) 사이의 이격공간에 형성된 플라즈마 밀도와 동일하게 조정할 수 있다.
한편, 상기 가변 커패시터(미도시)는 복수로 구성될 수도 있으며, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 대응되어 각각 배치될 수 있고, 복수의 상기 가변 커패시터(미도시)는 고주파 전원(150)으로부터 공급된 고주파 전원이 분배되는 상기 분배점과 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각의 사이에 각각 연결(또는 제공)될 수 있다. 여기서, 복수의 상기 가변 커패시터(미도시)는 전기적으로 연결된 고주파 전원(150)으로부터 공급받은 고주파 전원의 크기 또는 비율을 조절할 수 있다.
본 발명에서는 상기 가변 커패시터(미도시)를 상기 분배점 후단에(또는 이후에) 설치하여 상기 분배점과 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 중 적어도 하나(121a or 121b)의 사이에 제공함으로써, 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간의 플라즈마 밀도를 조절(또는 조정)할 수 있다.
본 발명에 따른 배치식 기판처리장치(100)는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 인가되는 고주파 전원을 선택적으로 조절하는 제어부(160);를 더 포함할 수 있다.
제어부(160)는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 인가되는 고주파 전원을 선택적으로 조절할 수 있으며, 방전전류, 방전전압, 위상 등의 상기 플라즈마 상태에 따라 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 인가되는 고주파 전원을 선택적으로 조절할 수 있다. 이때, 제어부(160)는 전력분배부(155)에 연결되어 상기 가변 커패시터(미도시)를 조절함으로써, 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 인가되는 고주파 전원의 크기 또는 비율을 조절할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 배치식 기판처리장치(100)는 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간 각각의 플라즈마 밀도를 측정하는 플라즈마 측정부(미도시);를 더 포함할 수 있고, 제어부(160)는 플라즈마 측정부(미도시)에서 측정한 상기 플라즈마 밀도에 따라 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 인가되는 고주파 전원을 조절할 수 있다.
플라즈마 측정부(미도시)는 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간 각각의 플라즈마 밀도를 측정할 수 있으며, 방전전류, 방전전압, 위상 등의 방전 특성 값을 측정하여 플라즈마 밀도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 측정부(미도시)는 탐침봉을 포함할 수 있으며, 탐침봉을 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 각각 제공하여 상기 탐침봉으로부터 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 형성되는 플라즈마의 방전 특성 값을 측정할 수 있고, 이를 통해 상기 플라즈마 밀도를 계측(또는 측정)할 수 있다.
제어부(160)는 플라즈마 측정부(미도시)에서 측정한 상기 플라즈마 밀도를 전달받아 상기 측정한 상기 플라즈마 밀도에 따라 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 인가되는 고주파 전원을 조절할 수 있으며, 전력분배부(155)에 연결될 수 있고, 상기 가변 커패시터(미도시)를 조절하여 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 인가되는 고주파 전원의 크기 또는 비율을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 가변 커패시터(미도시)를 통해 고주파 전원의 크기 또는 비율을 조절할 수 있도록 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 각각 상기 탐침봉이 제공될 수 있으며, 상기 탐침봉으로부터 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 형성되는 플라즈마의 방전 특성 값(예를 들어, 방전전류, 방전전압, 위상 등) 및/또는 플라즈마 밀도를 측정하여 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 인가되는 고주파 전원의 크기 또는 비율을 조절할 수 있다.
본 발명에서는 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b) 각각에 인가되는 고주파 전원의 크기 또는 비율을 제어하여 기판(10) 처리 공정에 필요한 라디칼의 증착을 균일하게 가변 조정할 수 있음으로써, 플라즈마 밀도 분포가 불균일하게 되는 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명의 배치식 기판처리장치(100)는 복수의 기판(10)을 처리하는 공정에 필요한 공정가스를 공급하는 가스 공급관(170); 및 반응튜브(110) 내를 배기하는 배기부(180);를 더 포함할 수 있다.
가스 공급관(170)은 복수의 기판(10)을 처리하는 공정에 필요한 상기 공정가스를 공급할 수 있으며, 플라즈마 형성부(120)를 통해 반응튜브(110) 내로 공급할 수 있고, 상기 방전공간에 상기 공정가스를 토출(또는 분사)하는 토출구(171)를 포함할 수 있다. 이때, 플라즈마 형성부(120)는 상기 반응튜브(110)의 길이방향으로 배열되어, 상기 플라즈마에 의해 분해된 상기 공정가스 중 라디칼을 처리공간(111)으로 공급하는 복수의 분사구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 분사구는 격벽(125)에 형성될 수 있고, 상기 라디칼을 처리공간(111)으로 공급할 수 있다.
여기서, 가스 공급관(170)은 복수개로 구성되어 반응튜브(110)의 중심축(C)으로부터 상기 방전공간의 중앙으로 연장되는 반경방향(C-C′)의 양측에 대칭적으로 배치될 수 있다. 이때, 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a)의 쌍 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b)의 쌍도 상기 방전공간의 중앙으로 연장되는 반경방향(C-C′)의 양측에 대칭적으로 배치될 수 있다. 복수의 가스 공급관(170)이 상기 방전공간의 중앙으로 연장되는 반경방향(C-C′)을 중심으로 대칭되어 배치되는 경우에는 상기 공정가스가 상기 방전공간의 양측 공간(또는 영역)에 균일하게 공급될 수 있고, 상기 공정가스가 상기 방전공간 내에서 효과적으로 확산될 수 있다. 여기에 더하여 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a)의 쌍 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b)의 쌍이 상기 방전공간의 중앙으로 연장되는 반경방향(C-C′)의 양측에 대칭적으로 배치됨으로써, 제1 전원공급 전극(121a)과 제1 접지 전극(122a) 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극(121b)과 제2 접지 전극(122b) 사이의 이격공간에 균일하게 상기 공정가스를 공급할 수 있고, 상기 방전공간의 양측 공간의 플라즈마 균일도가 향상될 수 있으며, 플라즈마 형성부(120)에 형성되어 처리공간(111)으로 라디칼을 공급하는 상기 복수의 분사구 간에 공급(또는 통과)되는 라디칼의 양이 균일할 수 있다.
배기부(180)는 반응튜브(110) 내를 배기할 수 있으며, 플라즈마 형성부(120)와 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 배기부(180)는 처리공간(111) 내에 배치되어 처리공간(111) 내의 공정 잔류물을 외부로 배기하는 역할을 할 수 있다. 배기부(180)는 상기 반응튜브(110)의 길이방향(또는 상하방향)으로 연장되는 배기노즐, 상기 배기노즐에 연결되는 배기라인 및 배기펌프로 구성될 수 있다. 상기 배기노즐은 플라즈마 형성부(120)의 분사구와 대향할 수 있고, 상기 기판 보트의 단위 처리공간들에 각각 대응하여 상하방향으로 배열된 복수의 배기홀을 구비할 수 있다.
이에, 플라즈마 형성부(120)의 분사구와 배기부(180)의 배기홀이 서로 대응하여, 기판(10)이 적재되는 상기 반응튜브(110)의 길이방향과 교차하는 기판(10)의 표면과 평행한 방향으로 동일선 상에 위치함으로써, 상기 분사구에서 분사되는 라디칼들이 상기 배기홀로 유입되면서 라미나 플로우(Laminar Flow)될 수 있으며, 이에 따라 상기 분사구에서 분사되는 라디칼들이 기판(10)의 상부면으로 균일하게 공급될 수 있다.
여기서, 상기 공정가스는 1종 이상의 가스를 포함할 수 있으며, 소스가스 및 상기 소스가스와 반응하여 박막 물질을 반응가스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(10) 상에 증착될 박막 물질이 실리콘 질화물인 경우, 상기 소스가스는 디클로로실란(SiH2Cl2, 약칭: DCS) 등의 실리콘을 함유하는 가스를 포함할 수 있고, 반응가스는 NH3, N2O, NO 등의 질소를 함유하는 가스를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 배치식 기판처리장치(100)는 복수의 기판(10)을 가열하기 위해 반응튜브(110)를 둘러싸는 상기 가열수단;을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판 보트는 처리공정의 균일성을 위해 상기 기판 보트의 하부에 연결된 회전수단에 의해 회전될 수도 있다.
그리고 상기 RF 전원은 펄스(pulse) 형태의 RF 전력이 공급될 수 있다. 펄스 형태의 RF 전력은 4 내지 40 ㎒(또는 1kHz ~ 10kHz)의 펄스 주파수 영역대에서 펄스의 폭과 듀티비(duty ratio)가 조절될 수 있다. 상기 듀티비는 온 주기와 오프 주기의 비를 의미한다. 펄스 형태의 RF 전력을 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)에 인가하면, 플라즈마가 주기적으로 온/오프될 수 있으며, 플라즈마가 펄스 형태로 발생될 수 있고, 이로 인해 처리공정 동안에 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 및 격벽(125)에 손상을 입히고 파티클을 발생시키는 이온의 밀도는 낮출 수 있는 반면, 라디칼의 밀도는 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 처리공정의 효율을 유지하면서도 플라즈마에 의해 제1 내지 제2 전원공급 전극(121a, 121b)과 제1 내지 제2 접지 전극(122a, 122b) 및 격벽(125)이 손상되고 파티클이 발생되는 것을 감소하거나 방지할 수 있다.
이처럼, 본 발명에서는 전극 보호부를 통해 복수의 전극을 전기적으로 절연시키는 동시에 플라즈마 분위기에 노출되는 복수의 전극을 플라즈마로부터 보호할 수 있으며, 플라즈마에 의해 발생될 수 있는 오염 또는 파티클로부터 복수의 전극을 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 복수의 브릿지부를 통해 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관의 상단부 간을 각각 연결하여 전극 보호부를 구성함으로써, 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관의 간격을 일정하게 유지하여 제1 전원공급 전극과 제1 접지 전극의 간격 및 제2 전원공급 전극과 제2 접지 전극의 간격을 동일하게 유지할 수 있고, 제1 전원공급 전극과 제1 접지 전극 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극과 제2 접지 전극 사이의 이격공간이 동일한 부피를 갖게 하여 복수의 플라즈마 발생공간 간에 플라즈마 밀도를 균일하게 할 수 있다. 그리고 브릿지부를 통해 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관을 연통시킴으로써, 냉각가스 공급부를 통해 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관 내에 냉각가스를 공급하면서 냉각가스 배출부를 통한 냉각가스의 흐름을 형성할 수 있고, 이에 따라 플라즈마를 생성하면서 발열이 발생하는 제1 내지 제2 전원공급 전극과 제1 내지 제2 접지 전극을 효과적으로 냉각할 수 있다. 또한, 서로 이격되는 제1 내지 제2 전원공급 전극 사이에 제1 내지 제2 접지 전극을 제공하여 제1 내지 제2 전원공급 전극 각각에 대응되는 제1 내지 제2 접지 전극을 제공함으로써, 접지 전극을 공통으로 사용함으로 인해 접지 전극에 2배의 전기장이 유도되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 전기장과 비례하여 증가하는 플라즈마 포텐셜로 인해 발생하는 플라즈마 데미지를 억제 또는 방지할 수 있고, 복수의 전극 및 전극 보호부의 수명을 연장할 수 있다. 한편, 제1 내지 제2 전원공급 전극을 사용하여 인가되는 전압을 낮춤으로써 스퍼터링 효과를 줄일 수 있고, 높은 플라즈마 밀도 및 라디칼을 이용하여 공정시간을 단축할 수도 있다. 그리고 전력분배부를 통해 하나의 고주파 전원부에서 공급되는 고주파 전원을 분배하여 제1 내지 제2 전원공급 전극에 제공함으로써, 제1 전원공급 전극과 제1 접지 전극 사이의 이격공간 및 제2 전원공급 전극과 제2 접지 전극 사이의 이격공간에 균일한 플라즈마가 형성되도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 기판 41 : 냉각가스 공급부
42 : 냉각가스 배출부 100 : 배치식 기판처리장치
110 : 반응튜브 111 : 처리공간
120 : 플라즈마 형성부 121 : 전원공급 전극
121a: 제1 전원공급 전극 121b: 제2 전원공급 전극
122 : 접지 전극 122a: 제1 접지 전극
122b: 제2 접지 전극 125 : 격벽
130 : 전극 보호부 131 : 제1 전극보호관
132 : 제2 전극보호관 133 : 브릿지부
135 : 제1 실링부재 141 : 가스공급 실링캡
141a: 유입구 142 : 가스배출 실링캡
142a: 배기구 145 : 제2 실링부재
150 : 고주파 전원부 155 : 전력분배부
160 : 제어부 170 : 가스 공급관
171 : 토출구 180 : 배기부

Claims (11)

  1. 복수의 기판이 수용되는 처리공간을 제공하는 반응튜브;
    상기 반응튜브의 길이방향을 따라 연장되며, 상기 반응튜브의 둘레방향을 따라 배치되는 복수의 전극; 및
    상기 복수의 전극을 보호하는 전극 보호부;를 포함하고,
    상기 복수의 전극은,
    서로 이격되는 제1 내지 제2 전원공급 전극; 및
    상기 제1 전원공급 전극과 상기 제2 전원공급 전극에 각각 대응되어 상기 제1 전원공급 전극과 상기 제2 전원공급 전극 사이에 제공되는 제1 내지 제2 접지 전극을 포함하며,
    상기 전극 보호부는,
    상단이 폐쇄되고 하단이 개방되며, 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극이 각각 삽입되는 내부공간을 갖는 복수의 제1 전극보호관;
    상단이 폐쇄되고 하단이 개방되며, 상기 제1 내지 제2 접지 전극이 각각 삽입되는 내부공간을 갖는 복수의 제2 전극보호관; 및
    서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관의 상단부 간을 각각 연결하는 복수의 브릿지부를 포함하는 배치식 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 접지 전극은 상기 제1 전원공급 전극으로부터 이격되며,
    상기 제2 접지 전극은 상기 제2 전원공급 전극으로부터 이격되고,
    상기 복수의 전극은 상기 제1 전원공급 전극과 상기 제1 접지 전극 사이의 이격공간 및 상기 제2 전원공급 전극과 상기 제2 접지 전극 사이의 이격공간에 용량 결합 플라즈마(CCP)를 형성하는 배치식 기판처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 내지 제2 접지 전극은 서로 이격되는 배치식 기판처리장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 내지 제2 접지 전극 간의 이격거리는 상기 제1 전원공급 전극과 상기 제1 접지 전극 사이의 이격거리 및 상기 제2 전원공급 전극과 상기 제2 접지 전극 사이의 이격거리 이하인 배치식 기판처리장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관은 상기 브릿지부에 의해 연결되어 연통되고,
    상기 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관 내에 냉각가스를 공급하는 냉각가스 공급부; 및
    상기 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관에서 상기 냉각가스를 배출하여 상기 냉각가스의 흐름을 형성하는 냉각가스 배출부;를 더 포함하는 배치식 기판처리장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 냉각가스 공급부는 상기 복수의 제2 전극보호관과 각각 연결되고,
    상기 냉각가스 배출부는 상기 복수의 제1 전극보호관과 각각 연결되는 배치식 기판처리장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관 중 어느 하나의 전극보호관에 연결되며, 상기 어느 하나의 전극보호관과 연통되는 내부공간의 측벽에 상기 냉각가스가 공급되는 유입구가 형성되는 가스공급 실링캡; 및
    상기 서로 마주보는 제1 전극보호관과 제2 전극보호관 중 다른 하나의 전극보호관에 연결되며, 상기 다른 하나의 전극보호관과 연통되는 내부공간의 측벽에 상기 냉각가스가 배출되는 배기구가 형성되는 가스배출 실링캡;을 더 포함하는 배치식 기판처리장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 냉각가스는 불활성 가스를 포함하는 배치식 기판처리장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    고주파 전원을 공급하는 고주파 전원부; 및
    상기 고주파 전원부와 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극의 사이에 제공되며, 상기 고주파 전원부에서 공급되는 고주파 전원을 분배하여 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극 각각에 제공하는 전력분배부;를 더 포함하는 배치식 기판처리장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전력분배부는 상기 고주파 전원이 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극 각각으로 분배되는 분배점과 상기 제1 내지 제2 전원공급 전극 중 적어도 어느 하나의 사이에 제공되는 가변 커패시터를 포함하는 배치식 기판처리장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 내지 제2 전원공급 전극 각각에 인가되는 고주파 전원을 선택적으로 조절하는 제어부;를 더 포함하는 배치식 기판처리장치.
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