KR20110119098A - 인라인 기판처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 인라인 기판처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 인라인 기판처리 장치(1)는 기판(10)을 예열하는 제1 챔버(100); 제1 챔버(100)에서 예열된 기판(10)을 플라즈마 처리하는 제2 챔버(200); 및 제2 챔버(200)에서 플라즈마 처리된 기판(10)을 냉각하는 제3 챔버(300)를 포함하고. 제1 챔버(100), 제2 챔버(200) 및 제3 챔버(300) 순으로 일렬로 연결되어 배치되며, 제1 챔버(100)는, 기판(10)을 예열하는 제1 히터(110); 및 기판(10)을 지지한 상태에서, 제1 챔버(100)로 기판(10)을 로딩하거나 제1 챔버(100)로부터 예열이 완료된 기판(10)을 언로딩하는 제1 이송부를 포함하고, 제2 챔버(200)는, 플라즈마를 발생시키는 제1 플라즈마 전극(250); 기판을 가열하는 제2 히터(210); 및 기판(10)을 지지한 상태에서, 제2 챔버(200)로 기판(10)을 로딩하거나 제2 챔버(200)로부터 플라즈마 처리가 완료된 기판(10)을 언로딩하는 제2 이송부를 포함하며, 제3 챔버(300)는, 플라즈마를 발생시키는 제2 플라즈마 전극(350); 및 기판(10)을 지지한 상태에서, 제3 챔버(300)로 기판을 로딩하거나 제3 챔버(300)로부터 기판(10)을 언로딩하는 제3 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인라인 기판처리 장치{IN LINE TYPE SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 인라인 기판처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판에 대한 플라즈마 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 인라인 기판처리 장치에 관한 것이다.

석유나 석탄과 같은 기존 화석 에너지 자원의 고갈이 예측되고, 환경에 대한 관심이 높아지면서, 이를 해결할 수 있는 대체 에너지 중 무제한/무공해의 특징을 가지는 태양전지에 관한 기술이 주목 받고 있다.

이와 같이, 광을 수광하여 전기 에너지로 변환할 수 있는 태양전지를 크게 나누어 보면, 벌크형[단결정(single crystalline), 다결정(poly crystalline)] 태양전지, 박막형[비정질(amorphous), 다결정(poly crystalline)] 태양전지, CdTe나 CIS(CuInSe₂) 등의 화합물 박막 태양전지, III-V족 태양전지, 염료 감응형 태양전지 및 유기 태양전지 등을 포함할 수 있다.

한편, 현재 범용화 되어 있는 태양전지의 대부분은 광흡수층의 재료로 실리콘을 사용하고 있으며, 이 경우 태양전지의 광전 변환 효율을 향상시키기 위하여 실리콘을 수소 플라즈마 처리하여 실리콘 원자의 댕글링 본드(dangling bond)를 패시베이션 하는 방법이 제안되어 왔다.

실리콘을 수소 플라즈마 처리하기 위해서는 실리콘을 소정의 온도 이상으로 가열할 필요가 있다. 이를 위하여, 종래에는 플라즈마 공정을 수행하는 챔버의 외부 또는 내부에 설치된 히터를 이용하여 실리콘을 가열하기도 하였으나, 최근에는 가급적 실리콘의 가열에 소모되는 시간을 절약하기 위하여 클러스터 방식을 이용하여 실리콘을 가열하고 있다.

클러스터 방식은 복수개의 챔버를 구비하고 플라즈마 처리 공정을 여러 가지 공정으로 나눈 후에 개개의 공정을 각 챔버에서 수행하는 방식이다. 도 1은 이러한 클러스터 방식을 구현하기 위한 장치(4)를 나타내는 모습이다. 도 1을 참조하면, 클러스터 방식은 주로 복수개의 챔버(42)를 원형으로 배치한 후에 중앙에 위치한 기판 이송부(40)를 이용하여 각 챔버(42)로 기판을 로딩 및 언로딩하여 이루어진다.

그러나, 이러한 종래의 클러스터 방식에 따르면, 위와 같은 장비를 구축하는데 많은 비용이 소모될 뿐만 아니라, 중앙에 위치한 기판 이송부(40)가 기판을 이송하는데 불필요한 시간이 소요되게 되므로 생산성이 다소 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 하나의 챔버에서 동시에 복수개의 실리콘을 수소 플라즈마 처리하는 배치 타입의 플라즈마 처리 방식이 제안되었다. 그러나, 이러한 배치 타입의 플라즈마 처리 방식에 따르면, 동시에 복수개의 실리콘을 수소 플라즈마 처리하므로 생산성이 향상되게 되는 장점은 있으나, 비교적 복수개의 실리콘을 균일하게 수소 플라즈마 처리할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기판에 대한 플라즈마 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 인라인 기판처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 복수개의 기판을 균일하게 플라즈마 처리할 수 있는 인라인 기판처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 복수개의 플라즈마 전극간의 상호 작용에 의해서 발생되는 전자기장의 상쇄를 최소화할 수 있는 인라인 기판처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 실리콘층의 수소 아웃 디퓨전을 효과적으로 방지할 수 있는 인라인 기판처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치는 기판을 예열하는 제1 챔버; 상기 제1 챔버에서 예열된 상기 기판을 플라즈마 처리하는 제2 챔버; 및 상기 제2 챔버에서 플라즈마 처리된 상기 기판을 냉각하는 제3 챔버를 포함하고. 상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버 및 상기 제3 챔버 순으로 일렬로 연결되어 배치되며, 상기 제1 챔버는, 상기 기판을 예열하는 제1 히터; 및 상기 기판을 지지한 상태에서, 상기 제1 챔버로 상기 기판을 로딩하거나 상기 제1 챔버로부터 예열이 완료된 상기 기판을 언로딩하는 제1 이송부를 포함하고, 상기 제2 챔버는, 플라즈마를 발생시키는 제1 플라즈마 전극; 상기 기판을 가열하는 제2 히터; 및 상기 기판을 지지한 상태에서, 상기 제2 챔버로 상기 기판을 로딩하거나 상기 제2 챔버로부터 플라즈마 처리가 완료된 상기 기판을 언로딩하는 제2 이송부를 포함하며, 상기 제3 챔버는, 플라즈마를 발생시키는 제2 플라즈마 전극; 및 상기 기판을 지지한 상태에서, 상기 제3 챔버로 상기 기판을 로딩하거나 상기 제3 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 제3 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 이송부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 설치되어 상기 제1 챔버로 상기 기판을 로딩하고 상기 제1 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 복수개의 제1 구동 롤러 유닛을 포함하고, 상기 제2 이송부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 설치되어 상기 제2 챔버로 상기 기판을 로딩하고 상기 제2 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 복수개의 제2 구동 롤러 유닛을 포함하며, 상기 제3 이송부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 설치되어 상기 제3 챔버로 상기 기판을 로딩하고 상기 제3 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 복수개의 제3 구동 롤러 유닛을 포함할 수 있다.

상기 복수개의 제1 구동 롤러 유닛은 서로 연동하고, 상기 복수개의 제2 구동 롤러 유닛은 서로 연동하며, 상기 복수개의 제3 구동 롤러 유닛은 서로 연동할 수 있다.

상기 제1 히터는 복수개의 제1 단위 히터를 포함하며, 상기 제2 히터는 복수개의 제2 단위 히터를 포함할 수 있다.

상기 복수개의 제1 단위 히터 및 상기 복수개의 제2 단위 히터는 상기 기판의 장변 방향과 평행하게 일정 간격을 가지면서 배치될 수 있다.

상기 제1 플라즈마 전극은 상기 제2 챔버에 복수개로 배치되고, 상기 제2 플라즈마 전극은 상기 제3 챔버에 복수개로 배치되며, 상기 제1 플라즈마 전극은 일 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 기판의 상부에 위치하는 제1 상부 전극부; 및 상기 기판의 하부에 위치하는 제1 하부 전극부를 포함하고, 상기 제2 플라즈마 전극은 일 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 기판의 상부에 위치하는 제2 상부 전극부; 및 상기 기판의 하부에 위치하는 제2 하부 전극부를 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 상부 전극부의 말단은 플라즈마 생성을 위한 전자기장을 발생시키는 RF(Radio Frequency) 신호를 인가하는 RF 안테나와 연결되고, 상기 제1 및 제2 하부 전극부의 말단은 그라운드와 연결될 수 있다.

상기 제1 플라즈마 전극 및 상기 제2 플라즈마 전극은 'ㄷ' 자 또는 역 'ㄷ' 자 형태를 가질 수 있다.

상기 제1 챔버에 로딩되는 상기 기판을 일시적으로 보관하는 제1 로드락 챔버 및 상기 제3 챔버로부터 언로딩된 상기 기판을 일시적으로 보관하는 제2 로드락 챔버를 더 포함하며, 상기 제1 로드락 챔버, 상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버, 상기 제3 챔버, 상기 제2 로드락 챔버 순으로 일렬로 배치될 수 있다.

상기 제1 로드락 챔버는 상기 기판을 지지한 상태에서 상기 제1 로드락 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 제4 이송부를 포함하고, 상기 제2 로드락 챔버는 상기 기판을 지지한 상태에서 상기 제2 로드락 챔버로 상기 기판을 로딩하는 제5 이송부를 포함할 수 있다.

상기 제4 이송부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 설치되어 상기 제1 로드락 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 복수개의 제4 구동 롤러 유닛을 포함하고, 상기 제5 이송부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 설치되어 상기 제2 로드락 챔버로 상기 기판을 로딩하는 복수개의 제5 구동 롤러 유닛을 포함할 수 있다.

상기 제1 챔버는 제1 상부 챔버 및 상기 제1 상부 챔버 하측에 상기 제1 상부 챔버와 독립적으로 배치되는 제1 하부 챔버를 포함하는 제1 단위 챔버 유닛을 포함하고, 상기 제2 챔버는 제2 상부 챔버 및 상기 제2 상부 챔버 하측에 상기 제2 상부 챔버와 독립적으로 배치되는 제2 하부 챔버를 포함하는 제2 단위 챔버 유닛을 포함하며, 상기 제3 챔버는 제3 상부 챔버 및 상기 제3 상부 챔버 하측에 상기 제3 상부 챔버와 독립적으로 배치되는 제3 하부 챔버를 포함하는 제 3 단위 챔버 유닛을 포함할 수 있다.

상기 제1 단위 챔버 유닛. 상기 제2 단위 챔버 유닛, 상기 제3 단위 챔버 유닛 순으로 일렬로 연결되어 배치될 수 있다.

상기 제1 상부 챔버는 제1 상부 히터를 포함하고, 상기 제1 하부 챔버는 제1 하부 히터를 포함하며, 상기 제2 상부 챔버는 제2 상부 히터를 포함하고, 상기 제2 하부 챔버는 제2 하부 히터를 포함하며, 상기 제1 상부 히터는 복수개의 제1 상부 단위 히터를 포함하고, 상기 제1 하부 히터는 복수개의 제1 하부 단위 히터를 포함하며, 상기 제2 상부 히터는 복수개의 제2 상부 단위 히터를 포함하고, 상기 제2 하부 히터는 복수개의 제2 하부 단위 히터를 포함할 수 있다.

상기 제1 플라즈마 전극은 상기 제2 단위 챔버 유닛에 복수개로 배치되고, 상기 제2 플라즈마 전극은 상기 제3 단위 챔버 유닛에 복수개로 배치되며, 상기 제1 플라즈마 전극은 일 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 제2 상부 챔버에 배치되는 제1 상부 전극부; 및 상기 제2 하부 챔버에 배치되는 제1 하부 전극부를 가지며, 상기 제1 상부 전극부는 상기 제2 상부 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 제1 하부 전극부는 상기 제2 하부 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키며, 상기 제2 플라즈마 전극은 일 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 제3 상부 챔버에 배치되는 제2 상부 전극부; 및 상기 제3 하부 챔버에 배치되는 제2 하부 전극부를 가지며, 상기 제2 상부 전극부는 상기 제3 상부 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 제2 하부 전극부는 상기 제3 하부 챔버 내부에 플라즈마를 발생시킬 수 있다.

상기 제1 및 제2 상부 전극부의 말단은 플라즈마 생성을 위한 전자기장을 발생시키는 RF(Radio Frequency) 신호를 인가하는 RF 안테나와 연결되고, 상기 제1 및 제2 하부 전극부의 말단은 그라운드와 연결될 수 있다.

상기 제1 플라즈마 전극 및 상기 제2 플라즈마 전극은 'ㄷ' 자 또는 역 'ㄷ' 자 형태를 가질 수 있다.

상기 제1 챔버는 수직 일렬로 배치되는 복수개의 상기 제1 단위 챔버 유닛을 포함하고, 상기 제2 챔버는 수직 일렬로 배치되는 복수개의 상기 제2 단위 챔버 유닛을 포함하며, 상기 제3 챔버는 수직 일렬로 배치되는 복수개의 상기 제3 단위 챔버 유닛을 포함할 수 있다.

상기 복수개의 제2 단위 챔버 유닛 각각은 상기 복수개의 제1 플라즈마 전극을 포함하며, 상기 복수개의 제3 단위 챔버 유닛 각각은 상기 복수개의 제2 플라즈마 전극을 포함할 수 있다.

상기 기판은 실리콘층을 포함할 수 있다.

상기 제1 챔버는 상기 기판을 제1 온도에서 제2 온도로 상승시키고, 상기 제2 챔버는 상기 기판을 상기 제2 온도로 유지시키는 과정 중에 상기 제1 플라즈마 전극을 구동시키며, 상기 제3 챔버는 상기 기판을 상기 제2 온도에서 제3 온도로 냉각시키는 과정 중에 상기 제2 플라즈마 전극을 구동시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 클러스터 방식을 이용하면서도 기판의 이송에 소요되는 시간을 최소화하여 기판에 대한 플라즈마 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 동일한 공정을 수행하는 챔버를 수직 일렬로 배치함으로써 복수개의 기판을 균일하게 플라즈마 처리할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 플라즈마 전극을 절곡된 형태로 구성함으로써 복수개의 플라즈마 전극간의 상호 작용에 의해서 발생되는 전자기장의 상쇄를 최소화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 실리콘층의 수소 아웃 디퓨전을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 클러스터 방식의 플라즈마 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 플라즈마 전극이 배치된 제2 챔버의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 플라즈마 전극에서 RF 신호가 흐르는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 플라즈마 전극이 배치된 제2 단위 챔버 유닛의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 플라즈마 전극에서 RF 신호가 흐르는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 인라인 기판처리 장치(1, 2, 3)로 기판(10)을 플라즈마 처리한다 함은 반도체 소자용 기판, 액정 표시 장치용 기판, 태양전지용 기판 등의 분야에서 일반적으로 말하는 기판, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼 기판, 글래스 기판 등을 플라즈마 처리하는 것뿐만 아니라, 상기 기판 상에 형성된 소정의 막 또는 패턴을 플라즈마 처리하는 것을 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 따라서, 본 발명의 인라인 기판처리 장치(1, 2, 3)를 이용하여 기판(10)을 처리한다 함은 기판(10) 상에 형성된 실리콘층(미도시)을 플라즈마 처리하는 것을 포함하는 의미로 해석될 수 있음을 밝혀둔다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치(1)는 기본적으로 세 개의 챔버(100, 200, 300)를 포함하여 구성된다. 보다 구체적으로, 기판(10)을 예열하는 제1 챔버(100), 제1 챔버(100)에서 예열된 기판(10)을 플라즈마 처리하는 제2 챔버(200), 제2 챔버(200)에서 플라즈마 처리된 기판(10)을 냉각하는 제3 챔버(300)를 포함하여 구성된다. 이하에서는 각 챔버 별 구성 및 기능에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저, 제1 챔버(100)에 대하여 살펴보기로 한다.

도 2를 더 참조하면, 제1 챔버(100)는 실질적으로 내부 공간이 밀폐되도록 구성되어 기판(10)을 예열하기 위한 공간을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 챔버(100)의 형상은 특별한 형태로 제한되지 아니하나, 도 2에 도시된 바와 같이 직육면체인 것이 바람직하다. 제1 챔버(100)의 재질은 스테인레스 스틸, 알루미늄, 또는 석영 등일 수 있으나 반드시 이에 한정되지는 아니한다.

도 2를 더 참조하면, 상술한 세 개의 챔버 중에서 좌측에 제1 챔버(100)가 위치하고 있는 것을 확인할 수 있다. 여기서 제1 챔버(100)가 좌측에 위치하는 것은 기판(10)의 이동 방향과 관련되어 있다. 다시 말하여, 제1 챔버(100)에서 예열된 기판(10)이 우측 방향으로 이동하여 제1 챔버(100)의 우측에 위치한 제2 챔버(200)로 이동하기 때문에 제1 챔버(100)가 좌측에 위치하는 것으로 도시한 것이다. 물론 기판(10)의 이동 방향이 우측인 것은 설명의 편의를 위하여 임의로 설정한 것이며, 기판(10)이 진행 방향이 우측인지 또는 좌측인지 여부는 본 발명에서 중요하지 아니하다. 다만 이하에서는 기판(10)의 진행 방향이 우측 방향인 것으로 상정하고 설명한다.

도 2를 더 참조하면, 제1 챔버(100)는 제1 히터(110)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 히터(110)는 복수개의 기판(10)에 열을 가하여 기판(10)을 예열시키는 기능을 수행할 수 있다. 이를 테면, 플라즈마를 이용하여 기판(10)에 수소 패시베이션 공정을 수행하는 경우 제1 히터(110)는 기판(10)의 온도를 약 500℃ 내지 700℃의 온도까지 예열시킬 수 있다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 히터(110)는 복수개의 제1 단위 히터(112)로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 단위 히터(112)는 통상적인 길이가 긴 봉형의 히터로서 석영관 내부에 발열체가 삽입되어 있고 양단에 설치된 단자를 통하여 외부의 전원을 인가 받아 열을 발생시키는 제1 히터(110)를 구성하는 단위체일 수 있다. 이처럼 복수개의 제1 단위 히터(112)에 의하여 기판(10)이 예열됨에 따라 기판(10)의 전면적에 걸쳐서 균일한 열처리가 이루어질 수 있게 된다. 복수개의 제1 단위 히터(112)는 기판(10)의 장변 방향과 평행하게 일정 간격을 가지면서 배치되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니고 기판(10)의 단변 방향과 평행하게 일정 간격을 가지면서 배치될 수도 있다. 또한, 제1 챔버(100)에 배치되는 제1 단위 히터(112)의 개수는 특별하게 제한되지 아니하며 본 발명이 이용되는 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

이와 관련하여, 도 2에는 기판(10)이 단독적으로 제1 챔버(100)에 로딩되어 예열되는 것으로 도시되어 있으나, 바람직하게는 기판 홀더(미도시)에 안착된 상태로 제1 챔버(100)에 로딩되어 예열될 수 있다. 이렇게 기판(10)이 기판 홀더에 안착되어 처리될 수 있는 것은 제2 챔버(200) 및 제3 챔버(300)에서도 마찬가지이다. 이러한 기판 홀더와 관련된 내용은 이하의 제2 챔버(200) 및 제3 챔버(300)를 설명하면서는 생략하도록 하겠다.

다음으로, 제1 챔버(100)는 제1 챔버(100)로 기판(10)을 로딩하거나 제1 챔버(100)로부터 예열이 완료된 기판(10)을 언로딩하는 제1 이송부를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 제1 이송부는 소정의 길이를 가지며 기판(10)의 이동 방향[즉, 도 2에서 우측 방향]을 따라 설치되는 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)을 포함하여 구성될 수 있다. 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)은 기판(10)을 지지하면서 기판(10)을 인라인 방식으로 이동시키는 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)은 기판(10)의 하면과 접촉하면서 기판(10)의 이동 방향으로 회전하여 제1 챔버(100) 내부로 기판(10)을 로딩시키고, 기판(10)이 로딩되면 기판(10)에 대한 플라즈마 처리가 이루어지는 동안 기판(10)을 지지하며, 기판(10)에 대한 플라즈마 처리가 완료되면 기판(10)의 하면과 접촉하면서 기판(10)의 이동 방향으로 회전하여 제1 챔버(100)로부터 기판(10)을 언로딩하는 기능을 수행할 수 있다.

이러한 기능을 원활하게 수행하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)은 기판(10)의 로딩 및 언로딩 방향에 대하여 직교하는 방향으로 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 유사한 의미에서, 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)은 제1 챔버(100) 내부에 동일한 높이로 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 유사한 의미에서, 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)은 서로 연동하는(즉, 어느 하나의 제1 구동 롤러 유닛(120)이 동작하면 다른 제1 구동 롤러 유닛(120)도 함께 동작하는) 것이 바람직하다. 한편, 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)은 설치 위치에 따라 서로 다른 폭으로 형성될 수 있으나 직경은 모두 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 2를 더 참조하면, 제1 챔버(100)의 일측면, 보다 구체적으로 후술하는 제1 로드락 챔버(400)와 접촉하는 면에는 소정의 너비와 높이를 가지는 제1 로딩부(130)가 형성될 수 있다. 이러한 제1 로딩부(130)는 개구되어 기판(10)이 로딩되는 통로로서의 역할을 수행할 수 있다. 예열 공정이 수행되는 동안에는 제1 챔버(100)의 밀폐를 위하여 제1 로딩부(130)가 차단될 필요가 있으므로 제1 로딩부(130)에는 상하 방향으로 개폐되는 도어(미도시)가 설치될 수 있다.

다음으로, 도 2를 더 참조하면, 제1 챔버(100)의 일측면, 보다 구체적으로 제1 로딩부(130)가 배치된 면과 마주보며 제2 챔버(200)와 접촉하는 면에는 소정의 너비와 높이를 가지는 제1 언로딩부(140)가 형성될 수 있다. 이러한 제1 언로딩부(140)는 개구되어 기판(10)이 언로딩되는 통로로서의 역할을 수행할 수 있다. 제1 로딩부(130)와 유사하게, 열처리 공정이 수행되는 동안에는 제1 챔버(100)의 밀폐를 위하여 제1 언로딩부(140)가 차단될 필요가 있으므로, 제1 언로딩부(140)에는 상하 방향으로 개폐되는 도어(미도시)가 설치될 수 있다.

한편, 후술하는 바와 같이, 제1 챔버(100)는 제1 상부 챔버(104)와 제1 상부 챔버(104) 하측에 제1 상부 챔버(104)와 독립적으로 배치되는 제1 하부 챔버(106)를 기본적으로 포함하는 제1 단위 챔버 유닛(102)을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 하겠다.

다음으로, 제2 챔버(200)에 대하여 살펴보기로 한다.

도 2를 더 참조하면, 제2 챔버(200)는 실질적으로 내부 공간이 밀폐되도록 구성되어 기판(10)을 플라즈마 처리하기 위한 공간을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 챔버(100)와 유사하게, 제2 챔버(200)의 형상은 직육면체인 것이 바람직하다. 한편, 제2 챔버(200)의 재질은 스테인레스 스틸, 알루미늄, 또는 석영 등일 수 있으나 반드시 이에 한정되지는 아니한다.

도 2를 더 참조하면, 제2 챔버(200)는 제1 챔버(100)와 제3 챔버(300)의 사이에 위치하는 것을 확인할 수 있다. 이것이 기판(10)의 이동 방향[즉, 도 2에서 우측방향]과 관련되어 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

도 2를 더 참조하면, 제2 챔버(200)는 제2 히터(210)를 포함하여 구성될 수 있다. 기판(10)의 플라즈마 처리를 위해서는 기판(10)이 소정의 온도 이상으로 가열되고 유지될 필요가 있는데, 이러한 의미에서 제2 히터(210)는 기판(10)에 열을 가하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 테면, 플라즈마를 이용하여 기판(10)에 수소 패시베이션 공정을 수행하는 경우 제2 히터(210)는 기판(10)의 온도를 약 400℃ 내지 1000℃의 온도로 유지시킬 수 있다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 히터(210)는 복수개의 제2 단위 히터(212)로 구성될 수 있다. 본 발명에서 제2 단위 히터(212)는 제1 단위 히터(112)와 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 가지며 동일하게 배치되므로, 제1 단위 히터(112)의 구성, 기능, 배치가 제2 단위 히터(212)에 동일하게 적용되는 것으로 간주하고, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

다음으로, 도 2를 더 참조하면, 제2 챔버(200)는 복수개의 제1 플라즈마 전극(250)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1 플라즈마 전극(250)은 유도결합식 플라즈마(Inductively Coupled Plasma: ICP) 발생 방법으로 플라즈마가 생성되도록 하는 기능, 즉 고주파 전압을 공급하는 RF 전원을 인가 받아 전자기장이 생성되도록 함으로써 플라즈마가 생성되고 유지되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 플라즈마 전극(250)이 배치된 제2 챔버(200)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 제1 플라즈마 전극(250)은 제1 상부 전극부(254), 절곡부(252) 및 제1 하부 전극부(256)를 포함하여 구성되어 기판(10)을 사이에 두고 절곡된 형태를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 플라즈마 전극(250)은 절곡부(252)를 기준으로 하여, 기판(10)의 상부에 존재하는 제1 상부 전극부(254) 및 기판(10)의 하부에 존재하는 제1 하부 전극부(256)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 절곡부(252)는 일 이상의 절곡점을 가질 수 있으며, 바람직하게는 도 3에 도시되는 바와 같이 두 개의 절곡점을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 플라즈마 전극(250)은 'ㄷ' 자 또는 역 'ㄷ' 자 형태를 가질 수 있다. 이 때, 기판(10)은 'ㄷ' 자 또는 역 'ㄷ' 자 형태의 사이에 배치될 수 있을 것이다.

도 3을 더 참조하면, 제1 상부 전극부(254)의 말단에는 RF 안테나(260)가 연결되고 제1 하부 전극부(256)의 말단에는 그라운드(270)가 연결되는 것을 확인할 수 있다. 여기서 RF 안테나(260)는 RF 신호를 제1 플라즈마 전극(250)에 인가하는 기능을 수행할 수 있으며, 그라운드(270)는 인가된 RF 신호가 제1 플라즈마 전극(250)을 통하여 흐르도록 하는 기능을 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 플라즈마 전극(250)에서 RF 신호가 흐르는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 기판(10)의 상부에 위치하게 되는 제1 플라즈마 전극(250)의 제1 상부 전극부(254)에 RF 신호가 인가되며, 기판(10)의 하부에 위치하게 되는 제1 플라즈마 전극(250)의 제1 하부 전극부(256)로 RF 신호가 흘러나갈 수 있다. 즉, RF 안테나(260)로부터 인가되는RF 신호는 기판(10)의 상부에서 인가된 후, 제1 플라즈마 전극(250)을 따라 이동하여 기판(10) 하부에서 그라운드(270)를 통해 빠져나갈 수 있으며, 이러한 과정에 의하여 플라즈마가 발생되고 유지될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 제1 상부 전극부(254)와 제1 하부 전극부(256)에서 흐르는 RF 안테나(260)로부터의 신호의 방향이 반대가 되므로, 어느 특정 영역에서 RF 신호가 약해져 플라즈마 밀도가 감소하는 현상이 사라지게 된다. 즉, 기판(10)이 배치되는 위치에서 그라운드(270)와 가까운 영역에서는 전자기장의 세기가 작아질 수 있지만, 해당 영역은 RF 안테나(260)와도 가까운 영역이므로 전자기장의 세기가 보상되고, 절곡부(252)와 가까운 영역에서는 제1 상부 전극부(254)에 의한 전자기장과 제1 하부 전극부(256)에 의한 전자기장이 서로 보상 효과를 일으키게 되며, 결과적으로 기판(10)의 전면에 걸쳐서 균일한 플라즈마 밀도를 얻을 수 있다.

다음으로, 도 2를 다시 참조하면, 제2 챔버(200)는 제2 챔버(200)로 기판(10)을 로딩하거나 제2 챔버(200)로부터 플라즈마 처리가 완료된 기판(10)을 언로딩하는 제2 이송부를 포함하여 구성될 수 있으며, 제1 이송부와 유사하게, 제2 이송부는 소정의 길이를 가지며 기판(10)의 이동 방향을 따라 설치되는 복수개의 제2 구동 롤러 유닛(220)을 포함하여 구성될 수 있다. 제2 챔버(200)로 기판(10)을 로딩하고 제2 챔버(200)로부터 플라즈마 처리가 완료된 기판(10)을 언로딩한다는 점을 제외하고는 복수개의 제2 구동 롤러 유닛(220)과 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)은 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 가지며 동일하게 배치되므로, 제1 구동 롤러 유닛(120)의 구성, 기능, 배치가 제2 구동 롤러 유닛(220)에 동일하게 적용되는 것으로 간주하고, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

다음으로, 도 2를 더 참조하면, 제2 챔버(200)의 일측면, 보다 구체적으로 제1 챔버(100)와 접촉하는 면에는 소정의 너비와 높이를 가지는 제2 로딩부(230)가 형성될 수 있다. 또한, 제2 챔버(200)의 일측면, 보다 구체적으로 제2 로딩부(230)가 배치된 면과 마주보며 제3 챔버(300)와 접촉하는 면에는 소정의 너비와 높이를 가지는 제2 언로딩부(240)가 형성될 수 있다. 이러한 제2 로딩부(230) 및 제2 언로딩부(240)는 상술한 제1 로딩부(130) 및 제1 언로딩부(140)와 동일한 구성 및 기능을 가지므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

한편, 제1 챔버(100)와 유사하게, 제2 챔버(200)는 제2 상부 챔버(204)와 제2 상부 챔버(204) 하측에 제2 상부 챔버(204)와 독립적으로 배치되는 제2 하부 챔버(206)를 기본적으로 포함하는 제2 단위 챔버 유닛(202)을 포함하여 구성될 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 하겠다.

다음으로, 제3 챔버(300)에 대하여 살펴보기로 한다.

도 2를 더 참조하면, 제3 챔버(300)는 실질적으로 내부 공간이 밀폐되도록 구성되어 기판(10)을 냉각하기 위한 공간을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 냉각 방식은 수냉 방식 또는 공냉 방식을 이용할 수 있으며, 경우에 따라서는 자연 냉각 방식을 이용할 수도 있다. 제2 챔버(200)와 유사하게, 제3 챔버(300)의 형상은 직육면체인 것이 바람직하며, 제3 챔버(300)의 재질은 스테인레스 스틸, 알루미늄, 또는 석영 등일 수 있으나 반드시 이에 한정되지는 아니한다.

도 2를 더 참조하면, 제3 챔버(300)는 제2 챔버(200)의 우측에 위치하는 것을 확인할 수 있다. 이것이 기판(10)의 이동 방향[즉, 도 2에서 우측 방향]과 관련되어 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

다음으로, 도 2를 더 참조하면, 제3 챔버(300)는 플라즈마가 생성되고 유지되도록 하는 복수개의 제2 플라즈마 전극(350)을 포함하여 구성될 수 있다. 제2 플라즈마 전극(350)은 절곡부(미도시)를 기준으로 하여, 기판(10)의 상부에 존재하는 제2 상부 전극부(미도시) 및 기판(10)의 하부에 존재하는 제2 하부 전극부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에서 제2 플라즈마 전극(350)은 제1 플라즈마 전극(250)과 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 가지며 동일하게 배치되므로, 제1 플라즈마 전극(250)의 구성, 기능, 배치가 제1 플라즈마 전극(250)에 동일하게 적용되는 것으로 간주하고, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

다음으로, 도 2를 다시 참조하면, 제3 챔버(300)는 제3 챔버(300)로 기판(10)을 로딩하거나 제3 챔버(300)로부터 냉각이 완료된 기판(10)을 언로딩하는 제3 이송부를 포함하여 구성될 수 있으며, 제1 이송부와 유사하게, 제3 이송부는 소정의 길이를 가지며 기판(10)의 이동 방향을 따라 설치되는 복수개의 제3 구동 롤러 유닛(320)을 포함하여 구성될 수 있다. 제3 챔버(300)로 기판(10)을 로딩하고 제3 챔버(300)로부터 냉각이 완료된 기판(10)을 언로딩한다는 점을 제외하고는 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)과 복수개의 제3 구동 롤러 유닛(320)은 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 가지며 동일하게 배치되므로, 제1 구동 롤러 유닛(120)의 구성, 기능, 배치가 제3 구동 롤러 유닛(320)에 동일하게 적용되는 것으로 간주하고, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

다음으로, 도 2를 더 참조하면, 제3 챔버(300)의 일측면, 보다 구체적으로 제2 챔버(200)와 접촉하는 면에는 소정의 너비와 높이를 가지는 제3 로딩부(330)가 형성될 수 있다. 또한, 제3 챔버(300)의 일측면, 보다 구체적으로 제3 로딩부(330)가 배치된 면과 마주보며 후술하는 제2 로드락 챔버(500)와 접촉하는 면에는 소정의 너비와 높이를 가지는 제3 언로딩부(340)가 형성될 수 있다. 이러한 제3 로딩부(330) 및 제3 언로딩부(340)는 상술한 제1 로딩부(130) 및 제1 언로딩부(140)와 동일한 구성 및 기능을 가지므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

이상에서는 인라인 기판처리 장치(1)의 기본적인 구성요소인 제1 챔버(100), 제2 챔버(200), 제3 챔버(300)에 대하여 살펴보았다. 이하에서는 인라인 기판처리 장치(1)의 다른 구성요소에 관하여 살펴보기로 한다.

도 2를 다시 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치(1)는 제1 로드락 챔버(400)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 로드락 챔버(400)는 제1 챔버(100)에 로딩될 기판(10)을 임시적으로 보관하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 제1 로드락 챔버(400)는 대기압 하에서 기판(10)을 로딩하되 제1 게이트 밸브(410)가 닫힌 상태에서 기판(10)을 로딩하여 제1 챔버(100)가 비진공 상태에 노출되지 않도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 도 2에는 제1 로드락 챔버(400)에 하나의 기판(10)이 로딩되어 보관되는 것으로 도시되어 있지만, 경우에 따라서는 복수개의 기판(10)이 제1 로드락 챔버(400)에 로딩되어 보관될 수 있다.

도 2를 더 참조하면, 제1 로드락 챔버(400)는 제1 로드락 챔버(400)로부터 기판(10)을 언로딩하는 제4 이송부를 포함하여 구성될 수 있으며, 제1 이송부와 유사하게, 제4 이송부는 소정의 길이를 가지며 기판(10)의 이동 방향을 따라 설치되는 복수개의 제4 구동 롤러 유닛(420)을 포함하여 구성될 수 있다. 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)과 복수개의 제4 구동 롤러 유닛(420)은 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 가지므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

다음으로, 도 2를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치(1)는 제2 로드락 챔버(500)를 포함하여 구성될 수 있다. 제2 로드락 챔버(500)는 냉각이 완료된 기판(10)을 임시적으로 보관하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 제2 로드락 챔버(500)는 대기압 하에서 기판(10)을 언로딩하되 제2 게이트 밸브(510)가 닫힌 상태에서 기판(10)을 언로딩하여 제3 챔버(300)가 비진공 상태에 노출되지 않도록 하는 기능을 수행할 수 있다.

도 2를 더 참조하면, 제2 로드락 챔버(500)는 제2 로드락 챔버(500)로 기판(10)을 로딩하는 제5 이송부를 포함하여 구성될 수 있으며, 제1 이송부와 유사하게, 제5 이송부는 소정의 길이를 가지며 기판(10)의 이동 방향을 따라 설치되는 복수개의 제5 구동 롤러 유닛(520)을 포함하여 구성될 수 있다. 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)과 복수개의 제5 구동 롤러 유닛(520)은 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 가지므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

도 2를 더 참조하면, 제1 로드락 챔버(400), 제1 챔버(100), 제2 챔버(200), 제3 챔버(300), 제2 로드락 챔버(500) 순으로 일렬로 배치되어 있는 것을 확인할 수 있다. 위에서 설명한 각 챔버의 기능을 고려하여 볼 때, 기판(10)은 제1 로드락 챔버(400), 제1 챔버(100), 제2 챔버(200), 제3 챔버(300), 제2 로드락 챔버(500) 순으로 이동되고 처리될 수 있다. 이러한 기판(10)의 이동을 수행하는 구성요소는 각 챔버에 배치된 제1 이송부, 제2 이송부, 제3 이송부, 제4 이송부, 제5 이송부이다.

다음으로, 도 2를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치(1)는 제1 로드락 챔버(400)로 기판(10)을 로딩하는 제1 로봇암(600) 및 제2 로드락 챔버(500)로부터 기판(10)을 언로딩하는 제2 로봇암(700)을 포함하여 구성될 수 있다.

제1 로봇암(600)은 제1 로드락 챔버(400)의 외측, 보다 구체적으로 제1 로드락 챔버(400)의 좌측에 배치되어, 외부로부터[예를 들면, 외부에 위치하며 복수개의 기판(10)이 보관되어 있는 카세트로부터] 기판(10)을 취출하여 제1 로드락 챔버(400)로 기판(10)을 로딩하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 로봇암(600)과 유사하게, 제2 로봇암(700)은 제2 로드락 챔버(500)의 외측, 보다 구체적으로 제2 로드락 챔버(500)의 우측에 배치되어, 제2 로드락 챔버(500)로부터 기판(10)을 언로딩하여 외부로 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 도 2에는 제1 로봇암(600) 및 제2 로봇암(700)의 암(610, 710)이 하나인 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 개수의 암(610, 710)이 제1 로봇암(600) 및 제2 로봇암(700)에 채용될 수 있다. 제1 및 제2 로봇암(600, 700)의 구성 및 기능은 공지의 기술에 해당하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 구성된 인라인 기판처리 장치(1)에서는 다양한 플라즈마 처리 공정, 이를 테면 플라즈마를 이용한 실리콘층의 수소 패시베이션 공정 등이 수행될 수 있다. 이러한 경우 클러스터 방식을 이용하면서도 기판 이송 장치가 기판(10)을 이송하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있게 되므로 전체적인 플라즈마 공정 시간을 단축할 수 있게 된다. 결과적으로 플라즈마 공정의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치(2)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치(2)에 따르면, 각 챔버는 상부 챔버 및 상부 챔버와 독립적으로 배치되는 하부 챔버를 포함하는 챔버 유닛을 포함하여 구성된다. 보다 구체적으로, 제1 챔버(100)는 제1 상부 챔버(104) 및 제1 상부 챔버(104) 하측에 제1 상부 챔버(104)와 독립적으로 배치되는 제1 하부 챔버(106)를 포함하는 제1 단위 챔버 유닛(102)을 포함하여 구성되고, 제2 챔버(200)는 제2 상부 챔버(204) 및 제2 상부 챔버(204) 하측에 제2 상부 챔버(204)와 독립적으로 배치되는 제2 하부 챔버(206)를 포함하는 제2 단위 챔버 유닛(202)을 포함하여 구성되며, 제3 챔버(300)는 제3 상부 챔버(304) 및 제3 상부 챔버(304) 하측에 제3 상부 챔버(304)와 독립적으로 배치되는 제3 하부 챔버(306)를 포함하는 제3 단위 챔버 유닛(302)을 포함하여 구성된다.

이때 도 5에 도시된 바와 같이 제1 단위 챔버 유닛(102). 제2 단위 챔버 유닛(202), 제3 단위 챔버 유닛(302)은 일렬로 연결되어 배치될 수 있다. 더 구체적으로는, 제1 단위 챔버 유닛(102)의 제1 상부 챔버(104), 제2 단위 챔버 유닛(202)의 제2 상부 챔버(204), 제3 단위 챔버 유닛(302)의 제3 상부 챔버(304)가 일렬로 연결되어 배치되고, 제1 단위 챔버 유닛(102)의 제1 하부 챔버(106), 제2 단위 챔버 유닛(202)의 제2 하부 챔버(206), 제3 단위 챔버 유닛(302)의 제3 하부 챔버(306)가 일렬로 연결되어 배치될 수 있다.

이렇게 각 챔버를 복층 형태로 구성하는 경우 한번에 보다 많은 수의 기판(10)을 처리할 수 있게 되므로 플라즈마 공정의 생산성을 더욱 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

한편, 이처럼 각 챔버가 상부 챔버 및 상부 챔버와 독립적으로 배치되는 하부 챔버를 포함하는 챔버 유닛을 포함하여 구성되는 경우, 제2 챔버(200)와 제3 챔버(300)에 배치되는 제1 및 제2 플라즈마 전극(280, 380)은 도 3의 제1 플라즈마 전극(250)과는 다른 구성을 가질 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 플라즈마 전극(280)이 배치된 제2 단위 챔버 유닛(202)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 도 3의 제1 플라즈마 전극(250)이 하나의 챔버[즉, 제2 챔버(200)]에 배치되는 것과는 달리, 도 6의 제1 플라즈마 전극(280)은 제2 상부 챔버(204)와 제2 하부 챔버(206) 양쪽 모두에 배치되는 것을 확인할 수 있다. 이를 위하여, 도 6의 제1 플라즈마 전극(280)은, 도 3의 제1 플라즈마 전극(250)과 유사하게, 절곡부(282), 제1 상부 전극부(284), 제1 하부 전극부(286)로 구성되되, 제1 상부 전극부(284)가 제2 상부 챔버(204)에 배치되고, 제1 하부 전극부(286)가 제2 하부 챔버(206)에 배치되도록 구성될 수 있다. 이를 위하여, 도 6의 제1 플라즈마 전극(280)의 절곡부(282)는 도 3의 제1 플라즈마 전극(250)의 절곡부(252) 보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.

도 6을 더 참조하면, 제1 상부 전극부(284)의 말단에는 RF 안테나(260)가 연결되고 제1 하부 전극부(286)의 말단에는 그라운드(270)가 연결되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 구성은, 도 3에 도시된 구성과 유사하나, 도 3에서는 RF 안테나(260)와 그라운드(270)가 하나의 챔버[즉, 제2 챔버(200)] 측면에 배치되고, 도 6에서는 RF 안테나(260)와 그라운드(270)가 서로 다른 챔버의 측면에 배치되는 구성상의 차이점이 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 플라즈마 전극(280)에서 RF 신호가 흐르는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 제2 상부 챔버(204)에 배치되는 제1 상부 전극부(284)에 RF 신호가 인가되며, 제2 하부 챔버(206)에 배치되는 제1 하부 전극부(286)로 RF 신호가 흘러나갈 수 있다. 이러한 RF 신호의 흐름에 따라, 제2 상부 챔버(204)에서 제1 상부 전극부(284)에 의하여 플라즈마가 발생되고 유지될 수 있으며, 제2 하부 챔버(206)에서 제1 하부 전극부(286)에 의하여 플라즈마가 발생되고 유지될 수 있다.

한편, 도 6의 제3 챔버(300)에 배치되는 제2 플라즈마 전극(380)은 제1 플라즈마 전극(280)과 실질적으로 동일한 구성을 가지므로 제2 플라즈마 전극(380)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상술한 구성[각 챔버는 상부 챔버 및 상부 챔버와 독립적으로 배치되는 하부 챔버를 포함하는 챔버 유닛을 포함하는 구성 및 제1 및 제2 플라즈마 전극(280, 380)의 구성]을 제외하고는 도 5의 인라인 기판처리 장치(2)는 도 2의 기판처리 장치(1)와 동일하게 구성되므로 상술한 구성요소 외에 다른 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치(3)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 기판처리 장치(3)에서는 각 챔버가 수직 일렬로 배치되는 복수개의 챔버 유닛을 포함하여 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 챔버(100)는 수직 일렬로 배치되는 복수개의 제1 단위 챔버 유닛(102)을 포함하여 구성되고, 제2 챔버(200)는 수직 일렬로 배치되는 복수개의 제2 단위 챔버 유닛(202)을 포함하여 구성되며, 제3 챔버(300)는 수직 일렬로 배치되는 복수개의 제3 단위 챔버 유닛을 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같이 구성하는 경우 한번에 보다 많은 수의 기판(10)을 플라즈마 처리할 수 있게 되므로, 공정의 생산성을 극대화할 수 있게 된다.

도 8에는 제1 챔버(100), 제2 챔버(200), 제3 챔버(300)가 각각 제1 단위 챔버 유닛(102), 제2 단위 챔버 유닛(202), 제3 단위 챔버 유닛(302)을 두 개씩 포함하는 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 각 챔버는 다양한 개수의 챔버 유닛을 포함하여 구성될 수 있을 것이다.

상술한 구성, 즉 상부 챔버와 하부 챔버가 수직 일렬로 배치되는 복수개의 챔버 유닛을 포함하는 구성을 제외하고는 도 8의 인라인 기판처리 장치(3)는 도 5의 기판처리 장치(2)와 동일하게 구성되므로 상술한 구성요소 외에 다른 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명의 인라인 기판처리 장치(1)를 이용하여 플라즈마 처리 공정을 수행하는 과정에 대하여 살펴보기로 한다. 이하에서는 예시적으로 본 발명의 인라인 기판처리 장치(1)를 이용하여 수소 패시베이션 공정을 수행하는 경우에 대하여 설명하지만, 본 발명의 인라인 기판처리 장치(1)를 이용하여 반도체 분야에서 플라즈마를 이용하는 전반적인 공정이 수행될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

또한, 상술한 바와 같이 본 발명의 인라인 기판처리 장치(1)를 이용하여 기판(10)을 처리한다 함은 기판(10) 상에 형성된 실리콘층을 플라즈마 처리하는 것을 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 이러한 의미에서 이하에서는 본 발명의 인라인 기판처리 장치(1)를 이용하여 실리콘층을 처리하는 과정을 예로 들어 설명하기로 한다.

먼저, 실리콘층은 제1 로봇암(600)에 의하여 제1 로드락 챔버(400)에 이송된다. 이렇게 이송된 실리콘층은 제1 로드락 챔버(400)에 임시적으로 보관되어 있다가, 복수개의 제4 구동 롤러 유닛(420)에 의하여 제1 로드락 챔버(400)로부터 언로딩되어 제1 챔버(100)로 로딩될 수 있다.

다음으로, 제1 챔버(100)에 로딩된 실리콘층은 예열될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 챔버(100)에 로딩된 실리콘층은 제1 히터(110)에 의하여 예열되어 제1 온도에서 제2 온도로 상승될 수 있다. 여기서 제1 온도는 300℃ 내지 600℃ 중 어느 하나의 온도일 수 있으며 제2 온도는 400℃ 내지 1000℃ 중 어느 하나의 온도일 수 있다.

이렇게 예열된 실리콘층은 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)에 의하여 제1 챔버(100)로부터 언로딩되어 제2 챔버(200)에 로딩될 수 있다.

다음으로, 제2 챔버(200)에 로딩된 실리콘층은 제2 온도로 유지되면서 제1 플라즈마 전극(250)에 의하여 플라즈마 처리될 수 있다. 이때 실리콘층을 제2 온도로 유지하기 위하여 제2 히터(210)가 구동되고 실리콘층을 플라즈마 처리하기 위하여 제1 플라즈마 전극(250)이 구동될 수 있다. 이에 따라, 실리콘층은 제2 챔버(200)에서 수소 패시베이션될 수 있다. 즉, 실리콘층으로 수소가 확산되고 이러한 수소가 실리콘층에 존재하는 댕글링 본드(dangling bond)와 결합하여 실리콘층이 안정화될 수 있다. 한편, 제2 챔버(200)에 발생되는 플라즈마는 바람직하게는 수소 또는 암모니아를 포함하는 플라즈마일 수 있다.

이렇게 플라즈마 처리된 실리콘층은 복수개의 제2 구동 롤러 유닛(220)에 의하여 제2 챔버(200)로부터 언로딩되어 제3 챔버(300)로 로딩될 수 있다.

다음으로, 제3 챔버(300)로 로딩된 실리콘층은 제2 온도에서 제3 온도로 냉각될 수 있다. 이때 제3 챔버(300)에 구비된 제2 플라즈마 전극(350)이 구동될 수 있다. 즉, 제3 챔버(300)에서 실리콘층을 냉각시키는 동안에도 제2 플라즈마 전극(350)에 의하여 실리콘층의 플라즈마 처리가 계속될 수 있다. 제3 챔버(300)에서 이루어지는 플라즈마 처리는 실리콘층이 상온에 도달할 때까지 계속되는 것은 아니고 실리콘층이 제3 온도에 도달하였을 때 중단될 수 있다. 여기서 제3 온도는 300℃ 내지 700℃ 중 어느 하나의 온도일 수 있다. 이처럼 실리콘층의 냉각이 이루어지는 동안에도 제2 플라즈마 전극(350)을 계속적으로 구동시킴에 따라 제2 챔버(200)에서의 수소 플라즈마 처리에 의하여 실리콘층으로 혼입된 수소가 아웃 디퓨전(out diffusion)되는 현상을 효율적으로 방지할 수 있다.

이렇게 냉각 처리가 완료된 실리콘층은 복수개의 제3 구동 롤러 유닛(320)에 의하여 제3 챔버(300)로부터 언로딩되어 제2 로드락 챔버(500)로 로딩될 수 있다. 제2 로드락 챔버(500)로 로딩된 실리콘층은 임시적으로 보관되어 있다가 제2 로봇암(700)에 의하여 외부로 이송될 수 있다.

이상의 상세한 설명에서 본 발명은 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1, 2, 3: 기판처리 장치
10: 기판
100: 제1 챔버
102: 제1 단위 챔버 유닛
104: 제1 상부 챔버
106: 제1 하부 챔버
110: 제1 히터
112: 제1 단위 히터
120: 제1 구동 롤러 유닛
130: 제1 로딩부
140: 제1 언로딩부
200: 제2 챔버
202: 제2 단위 챔버 유닛
204: 제2 상부 챔버
206: 제2 하부 챔버
210: 제2 히터
212: 제2 단위 히터
220: 제2 구동 롤러 유닛
230: 제2 로딩부
240: 제2 언로딩부
250, 280: 제1 플라즈마 전극
252, 282: 절곡부
254, 284: 제1 상부 전극부
256, 286: 제1 하부 전극부
260: RF 안테나
270: 그라운드
300: 제3 챔버
302: 제3 단위 챔버 유닛
304: 제3 상부 챔버
306: 제3 하부 챔버
320: 제3 구동 롤러 유닛
330: 제3 로딩부
340: 제3 언로딩부
350, 380: 제2 플라즈마 전극
400: 제1 로드락 챔버
410: 제1 게이트 밸브
420: 제4 구동 롤러 유닛
500: 제2 로드락 챔버
510: 제2 게이트 밸브
520: 제5 구동 롤러 유닛
600: 제1 로봇암
700: 제2 로봇암

Claims (21)

1. 기판을 예열하는 제1 챔버;
   상기 제1 챔버에서 예열된 상기 기판을 플라즈마 처리하는 제2 챔버; 및
   상기 제2 챔버에서 플라즈마 처리된 상기 기판을 냉각하는 제3 챔버
   를 포함하고.
   상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버 및 상기 제3 챔버 순으로 일렬로 연결되어 배치되며,
   상기 제1 챔버는,
   상기 기판을 예열하는 제1 히터; 및
   상기 기판을 지지한 상태에서, 상기 제1 챔버로 상기 기판을 로딩하거나 상기 제1 챔버로부터 예열이 완료된 상기 기판을 언로딩하는 제1 이송부를 포함하고,
   상기 제2 챔버는,
   플라즈마를 발생시키는 제1 플라즈마 전극;
   상기 기판을 가열하는 제2 히터; 및
   상기 기판을 지지한 상태에서, 상기 제2 챔버로 상기 기판을 로딩하거나 상기 제2 챔버로부터 플라즈마 처리가 완료된 상기 기판을 언로딩하는 제2 이송부를 포함하며,
   상기 제3 챔버는,
   플라즈마를 발생시키는 제2 플라즈마 전극; 및
   상기 기판을 지지한 상태에서, 상기 제3 챔버로 상기 기판을 로딩하거나 상기 제3 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 제3 이송부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 이송부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 설치되어 상기 제1 챔버로 상기 기판을 로딩하고 상기 제1 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 복수개의 제1 구동 롤러 유닛을 포함하고,
   상기 제2 이송부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 설치되어 상기 제2 챔버로 상기 기판을 로딩하고 상기 제2 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 복수개의 제2 구동 롤러 유닛을 포함하며,
   상기 제3 이송부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 설치되어 상기 제3 챔버로 상기 기판을 로딩하고 상기 제3 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 복수개의 제3 구동 롤러 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수개의 제1 구동 롤러 유닛은 서로 연동하고, 상기 복수개의 제2 구동 롤러 유닛은 서로 연동하며, 상기 복수개의 제3 구동 롤러 유닛은 서로 연동하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 히터는 복수개의 제1 단위 히터를 포함하며, 상기 제2 히터는 복수개의 제2 단위 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 복수개의 제1 단위 히터 및 상기 복수개의 제2 단위 히터는 상기 기판의 장변 방향과 평행하게 일정 간격을 가지면서 배치되는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 플라즈마 전극은 상기 제2 챔버에 복수개로 배치되고, 상기 제2 플라즈마 전극은 상기 제3 챔버에 복수개로 배치되며,
   상기 제1 플라즈마 전극은 일 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 기판의 상부에 위치하는 제1 상부 전극부; 및 상기 기판의 하부에 위치하는 제1 하부 전극부를 포함하고,
   상기 제2 플라즈마 전극은 일 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 기판의 상부에 위치하는 제2 상부 전극부; 및 상기 기판의 하부에 위치하는 제2 하부 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 상부 전극부의 말단은 플라즈마 생성을 위한 전자기장을 발생시키는 RF(Radio Frequency) 신호를 인가하는 RF 안테나와 연결되고, 상기 제1 및 제2 하부 전극부의 말단은 그라운드와 연결되는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1 플라즈마 전극 및 상기 제2 플라즈마 전극은 'ㄷ' 자 또는 역 'ㄷ' 자 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 챔버에 로딩되는 상기 기판을 일시적으로 보관하는 제1 로드락 챔버 및 상기 제3 챔버로부터 언로딩된 상기 기판을 일시적으로 보관하는 제2 로드락 챔버를 더 포함하며,
   상기 제1 로드락 챔버, 상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버, 상기 제3 챔버, 상기 제2 로드락 챔버 순으로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 로드락 챔버는 상기 기판을 지지한 상태에서 상기 제1 로드락 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 제4 이송부를 포함하고, 상기 제2 로드락 챔버는 상기 기판을 지지한 상태에서 상기 제2 로드락 챔버로 상기 기판을 로딩하는 제5 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제4 이송부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 설치되어 상기 제1 로드락 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하는 복수개의 제4 구동 롤러 유닛을 포함하고, 상기 제5 이송부는 상기 기판의 이동 방향을 따라 설치되어 상기 제2 로드락 챔버로 상기 기판을 로딩하는 복수개의 제5 구동 롤러 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 제1 상부 챔버 및 상기 제1 상부 챔버 하측에 상기 제1 상부 챔버와 독립적으로 배치되는 제1 하부 챔버를 포함하는 제1 단위 챔버 유닛을 포함하고,
    상기 제2 챔버는 제2 상부 챔버 및 상기 제2 상부 챔버 하측에 상기 제2 상부 챔버와 독립적으로 배치되는 제2 하부 챔버를 포함하는 제2 단위 챔버 유닛을 포함하며,
    상기 제3 챔버는 제3 상부 챔버 및 상기 제3 상부 챔버 하측에 상기 제3 상부 챔버와 독립적으로 배치되는 제3 하부 챔버를 포함하는 제 3 단위 챔버 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 단위 챔버 유닛. 상기 제2 단위 챔버 유닛, 상기 제3 단위 챔버 유닛 순으로 일렬로 연결되어 배치되는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 상부 챔버는 제1 상부 히터를 포함하고, 상기 제1 하부 챔버는 제1 하부 히터를 포함하며, 상기 제2 상부 챔버는 제2 상부 히터를 포함하고, 상기 제2 하부 챔버는 제2 하부 히터를 포함하며,
    상기 제1 상부 히터는 복수개의 제1 상부 단위 히터를 포함하고, 상기 제1 하부 히터는 복수개의 제1 하부 단위 히터를 포함하며, 상기 제2 상부 히터는 복수개의 제2 상부 단위 히터를 포함하고, 상기 제2 하부 히터는 복수개의 제2 하부 단위 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 전극은 상기 제2 단위 챔버 유닛에 복수개로 배치되고, 상기 제2 플라즈마 전극은 상기 제3 단위 챔버 유닛에 복수개로 배치되며,
    상기 제1 플라즈마 전극은 일 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 제2 상부 챔버에 배치되는 제1 상부 전극부; 및 상기 제2 하부 챔버에 배치되는 제1 하부 전극부를 가지며, 상기 제1 상부 전극부는 상기 제2 상부 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 제1 하부 전극부는 상기 제2 하부 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키며,
    상기 제2 플라즈마 전극은 일 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 제3 상부 챔버에 배치되는 제2 상부 전극부; 및 상기 제3 하부 챔버에 배치되는 제2 하부 전극부를 가지며, 상기 제2 상부 전극부는 상기 제3 상부 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키고 상기 제2 하부 전극부는 상기 제3 하부 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 상부 전극부의 말단은 플라즈마 생성을 위한 전자기장을 발생시키는 RF(Radio Frequency) 신호를 인가하는 RF 안테나와 연결되고, 상기 제1 및 제2 하부 전극부의 말단은 그라운드와 연결되는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 전극 및 상기 제2 플라즈마 전극은 'ㄷ' 자 또는 역 'ㄷ' 자 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 수직 일렬로 배치되는 복수개의 상기 제1 단위 챔버 유닛을 포함하고, 상기 제2 챔버는 수직 일렬로 배치되는 복수개의 상기 제2 단위 챔버 유닛을 포함하며, 상기 제3 챔버는 수직 일렬로 배치되는 복수개의 상기 제3 단위 챔버 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 복수개의 제2 단위 챔버 유닛 각각은 상기 복수개의 제1 플라즈마 전극을 포함하며, 상기 복수개의 제3 단위 챔버 유닛 각각은 상기 복수개의 제2 플라즈마 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
20. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.
21. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 상기 기판을 제1 온도에서 제2 온도로 상승시키고,
    상기 제2 챔버는 상기 기판을 상기 제2 온도로 유지시키는 과정 중에 상기 제1 플라즈마 전극을 구동시키며,
    상기 제3 챔버는 상기 기판을 상기 제2 온도에서 제3 온도로 냉각시키는 과정 중에 상기 제2 플라즈마 전극을 구동시키는 것을 특징으로 하는 인라인 기판처리 장치.

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