KR20110032682A - Multi wafer processing chamber - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다중 기판처리챔버에 관한 것으로, 구체적으로는 기판의 처리성능을 향상시킬 수 있는 다중 기판처리챔버에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-substrate processing chamber, and more particularly, to a multi-substrate processing chamber that can improve the processing performance of the substrate.
최근, 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 반도체 장치들의 제조를 위한 기판 처리 시스템들은 복수 매의 기판을 일괄적으로 처리할 수 있는 클러스터 시스템이 채용되고 있다. 클러스터(cluster) 시스템은 이송 로봇(또는 핸들러; handler)과 그 주위에 마련된 복수의 기판 처리 모듈을 포함하는 멀티 챔버형 기판 처리 시스템을 지칭한다. 일반적으로, 클러스터 시스템은 이송 챔버(transfer chamber)와 이송 챔버 내에 회동이 자유롭게 마련된 이송 로봇을 구비한다. 이송 챔버의 각 변에는 기판의 처리 공정을 수행하기 위한 기판 처리 챔버가 장착된다. 이와 같은 클러스터 시스템은 복수개의 기판을 동시에 처리하거나 또는 여러 공정을 연속해서 진행 할 수 있도록 함으로 기판 처리량을 높이고 있다. 기판 처리량을 높이기 위한 또 다른 노력으로는 다중 기판 처리 챔버에서 복수 매의 기판을 동시에 처리하도록 하여 시간당 기판 처리량을 높이도록 하고 있다.Background Art In recent years, a substrate processing system for manufacturing a liquid crystal display device, a plasma display device, and semiconductor devices has adopted a cluster system capable of collectively processing a plurality of substrates. A cluster system refers to a multi-chambered substrate processing system comprising a transfer robot (or handler) and a plurality of substrate processing modules provided around it. In general, a cluster system includes a transfer chamber and a transfer robot freely rotatable in the transfer chamber. Each side of the transfer chamber is equipped with a substrate processing chamber for performing a substrate processing process. Such a cluster system increases substrate throughput by allowing a plurality of substrates to be processed simultaneously or a plurality of processes can be performed continuously. Another effort to increase substrate throughput is to increase the substrate throughput per hour by simultaneously processing a plurality of substrates in multiple substrate processing chambers.
미국특허 등록공보 US6077157에는 복수 매의 기판을 동시에 처리할 수 있는 다중 기판 처리 챔버가 개시되어 있다. 이 다중 기판 처리 챔버는 챔버 내에 일체로 형성된 격벽에 의해 공간을 구획하고, 구획된 각 공간에 기판 처리 스테이션을 구비하는 구조를 갖는다. 이에 의해 두 개의 기판 처리 스테이션에서 기판을 동시에 처리할 수 있다. US Patent No. US6077157 discloses a multiple substrate processing chamber capable of simultaneously processing a plurality of substrates. This multi-substrate processing chamber has a structure which partitions a space by the partition wall integrally formed in the chamber, and has a substrate processing station in each partitioned space. This allows the substrates to be processed simultaneously in two substrate processing stations.
그런데, 개시된 다중 기판 처리 챔버는 구획된 내부 처리공간에 한 개의 플라즈마 소스가 구비된다. 플라즈마 소스에 의해 생성된 플라즈마는 챔버 내부의 중심 영역에 집중되어 형성된다. 중심 영역에 집중되어 형성된 플라즈마는 피처리 기판의 중심 영역 부근을 집중적으로 증착 또는 식각하기 때문에 기판의 균일한 플라즈마 처리가 어렵다. However, the disclosed multiple substrate processing chamber is provided with one plasma source in a partitioned internal processing space. The plasma generated by the plasma source is formed concentrated in the central region inside the chamber. The plasma formed by concentrating on the central region is difficult to uniformly process the substrate because the plasma is deposited or etched in the vicinity of the central region of the substrate.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 복수개의 처리 챔버에 중심영역과 주변영역에 개별적으로 플라즈마 소스를 구비하여 복수개의 처리 챔버의 전영역에 균일하게 플라즈마를 발생할 수 있는 다중 기판처리챔버를 제공하는 것이다.Disclosure of Invention An object of the present invention is to solve the above-described problems. A multi-substrate processing chamber capable of generating plasma uniformly in all regions of a plurality of processing chambers by separately providing a plasma source in a central region and a peripheral region of the plurality of processing chambers. To provide.
또한, 각각의 처리챔버의 복수개의 플라즈마 소스에서 발생된 플라즈마가 서로 간섭되는 것을 최소화하여 기판 처리 재현성과 수율을 높일 수 있는 다중 기판처리챔버를 제공하는 것이 다른 목적이다. In addition, another object of the present invention is to provide a multiple substrate processing chamber capable of minimizing interference of plasmas generated from a plurality of plasma sources of each processing chamber with each other to increase substrate processing reproducibility and yield.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 다중 기판처리챔버에 관한 것이다. 본 발명의 다중 기판처리챔버는챔버하우징과; 상기 챔버하우징에 결합되어 상기 챔버하우징을 기판이 처리되는 복수의 내부처리공간으로 분할하며 상기 복수의 내부처리공간을 상호 연통시키는 연통공이 형성된 파티션부재와; 상기 복수의 내부처리공간의 중심영역에 각각 구비되어 중심영역에 플라즈마를 생성하는 중심 플라즈마소스와; 상기 복수의 내부처리공간의 주변영역에 각각 구비되어 주변영역에 플라즈마를 생성하는 주변 플라즈마소스를 포함하며, 상기 중심 플라즈마소스는 용량결합방식에 의해 플라즈마를 생성하고, 상기 주변 플라즈마소스는 유도결합방식에 의해 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 한다. One aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a multiple substrate processing chamber. The multiple substrate processing chamber of the present invention comprises: a chamber housing; A partition member coupled to the chamber housing and configured to divide the chamber housing into a plurality of internal processing spaces in which a substrate is processed, and communication holes for communicating the plurality of internal processing spaces with each other; A central plasma source provided in each of central regions of the plurality of internal processing spaces to generate plasma in the central region; A peripheral plasma source provided in a peripheral region of the plurality of internal processing spaces to generate plasma in the peripheral region, wherein the central plasma source generates plasma by a capacitive coupling method, and the peripheral plasma source is an inductive coupling method. It is characterized by generating a plasma by.
일 실시예에 따르면, 상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스는 상기 챔버하우징의 바닥면에 대해 높이가 상이하게 배치될 수 있다. According to one embodiment, the central plasma source and the peripheral plasma source may be different in height with respect to the bottom surface of the chamber housing.
일 실시예에 따르면, 상기 중심 플라즈마소스는 평판 형태 또는 돔 형태 중 어느 하나일 수 있다. According to an embodiment, the central plasma source may be either a flat plate shape or a dome shape.
일 실시예에 따르면, 상기 중심 플라즈마소스에 전원을 공급하는 상부 전원공급원과 상기 주변 플라즈마소스에 전원을 공급하는 안테나 전원공급원을 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the apparatus may further include an upper power supply source for supplying power to the central plasma source and an antenna power supply source for supplying power to the peripheral plasma source.
일 실시예에 따르면, 상기 안테나 전원공급원은 서로 다른 주파수의 전원을 공급하는 복수의 전원공급원을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the antenna power source may include a plurality of power sources for supplying power of different frequencies.
일 실시예에 따르면, 상기 주변 플라즈마소스는, 복수개의 무선 주파수 안테나와; 상기 복수개의 무선 주파수 안테나를 커버하며 자속 출입구가 상기 제1챔버와 제2챔버의 내부로 향하도록 마련되는 마그네틱 코어 커버를 포함한다. According to one embodiment, the peripheral plasma source, a plurality of radio frequency antenna; And a magnetic core cover covering the plurality of radio frequency antennas and having a magnetic flux entrance and exit facing the inside of the first chamber and the second chamber.
일 실시예에 따르면, 상기 마그네틱 코어 커버는 복수개의 무선 주파수 안테나를 동시에 커버할 수 있다. According to an embodiment, the magnetic core cover may simultaneously cover a plurality of radio frequency antennas.
일 실시예에 따르면, 상기 무선 주파수 안테나는 복수개가 적층되게 배치된다 .According to one embodiment, the plurality of radio frequency antennas are arranged in a stack.
일 실시예에 따르면, 상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스 사이에는 상기 중심 플라즈마소스와 상기 주변 플라즈마소스를 상호 전기적으로 분리시키는 간섭방지전극이 구비될 수 있다. In example embodiments, an interference preventing electrode may be provided between the central plasma source and the peripheral plasma source to electrically separate the central plasma source and the peripheral plasma source.
일 실시예에 따르면, 상기 간섭방지전극은 접지된다. According to one embodiment, the anti-interference electrode is grounded.
일 실시예에 따르면, 가스공급원으로부터 상기 중심 플라즈마 소스로 반응가스를 공급하는 제1가스공급부와, 가스공급원으로부터 상기 주변 플라즈마 소스로 반응가스를 공급하는 제2가스공급부를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment, the apparatus may further include a first gas supply unit supplying a reaction gas from a gas supply source to the central plasma source, and a second gas supply unit supplying a reaction gas from a gas supply source to the peripheral plasma source.
일 실시예에 따르면, 상기 챔버하우징의 하부영역 가운데에 마련되어 상기 복수의 내부처리공간에서 처리가 완료된 배기가스를 외부로 배출시키는 공통배기포트를 더 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the apparatus may further include a common exhaust port provided in the center of the lower region of the chamber housing to discharge the exhaust gas which has been processed in the plurality of internal processing spaces to the outside.
일 실시예에 따르면, 상기 공기배기포트로 향하는 배기가스 배출로에는 배기가스를 균일하게 배출시키는 배기가스 배플판이 구비된다. According to one embodiment, the exhaust gas discharge path to the air exhaust port is provided with an exhaust gas baffle plate for uniformly discharging the exhaust gas.
본 발명의 다중 기판처리챔버에 의하면, 한 개의 챔버하우징에 복수개의 내부처리공간이 구비되므로 동시에 여러 장의 기판을 처리할 수 있다. 또한, 복수개의 내부처리공간에 각각 중심 플라즈마소스와 주변 플라즈마소스가 구분되어 구비 되므로 기판의 전영역에 걸쳐 균일하게 플라즈마 처리가 가능하다. According to the multiple substrate processing chamber of the present invention, since a plurality of internal processing spaces are provided in one chamber housing, several substrates can be processed at the same time. In addition, since the central plasma source and the peripheral plasma source are separately provided in the plurality of internal processing spaces, plasma processing can be uniformly applied over the entire area of the substrate.
또한, 주변 플라즈마소스가 이웃하는 내부처리공간에서 발생된 플라즈마를 차단하는 역할을 수행하므로 공간 간의 플라즈마 간섭을 최소화하여 각 공간별로 독립된 플라즈마 처리가 가능하다. In addition, since the peripheral plasma source serves to block plasma generated in the neighboring internal processing space, independent plasma processing is possible for each space by minimizing plasma interference between spaces.
또한, 본 발명의 다중 기판처리챔버는 중심 플라즈마소스와 주변 플라즈마소스 사이에 접지된 간섭 방지 전극을 이용하여 플라즈마 반응기 내부에 전기적 간섭이 없는 독립적인 다중 플라즈마 영역을 형성할 수 있다. In addition, the multi-substrate processing chamber of the present invention can form an independent multi-plasma region without electrical interference inside the plasma reactor by using an interference prevention electrode grounded between the center plasma source and the surrounding plasma source.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.
도1은 본 발명에 따른 다중 기판처리챔버의 구성을 도시한 단면도이고, 도2는 본 발명에 따른 다중 기판처리챔버의 플라즈마 소스부분을 확대하여 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a multiple substrate processing chamber according to the present invention, Figure 2 is an enlarged cross-sectional view showing a plasma source portion of the multiple substrate processing chamber according to the present invention.
본 발명에 따른 다중 기판 처리 챔버(10)는 도시된 바와 같이 복수의 내부 처리 공간(110, 120)을 갖는 챔버하우징(100)과, 챔버하우징(100)에 결합되어 챔버하우징(100)을 복수의 내부 처리 공간(110, 120)으로 구획하는 파티션부재(130)와, 복수의 내부처리공간(110,120)에 공통적으로 결합되며 각 내부처리공간(110,120)의 처리가스가 공통적으로 배기되는 공통 배기 채널(180)을 포함한다. The
챔버하우징(100)은 상호 연통된 복수의 내부처리공간(110,120)을 갖는다. 제1내부처리공간(110)과 제2내부처리공간(120)은 내부에 플라즈마를 생성하여 기판을 처리한다. 챔버하우징(100)의 연통 영역에는 파티션부재(130)가 결합되어 챔버하우징(100)을 복수의 내부처리공간(110,120)으로 분할한다. 복수의 내부처리공간(110,120)은 상호 동일한 볼륨을 갖도록 구비되고, 각 내부처리공간(110,120)에는 각기 하나의 서셉터(140)가 구비된다. The
챔버하우징(100)는 소정 체적을 갖도록 마련되며 알루미늄, 스테인리스, 구리와 같은 금속 물질로 마련될 수 있다. 또한, 챔버하우징(100)은 코팅된 금속 예를 들어 양극처리된 알루미늄이나 니켈 도급된 알루미늄으로 제작될 수 있다. 또한, 챔버하우징(100)은 내화 금속으로 구비될 수 있다. 또한, 챔버하우징(100)은 경우에 따라 전체를 석영, 세라믹과 같은 절연체로 마련할 수도 있다. The
파티션부재(130)는 챔버하우징(100)을 제1내부처리공간(110)과 제2내부처리공간(120)으로 분할한다. 파티션부재(130)는 챔버하우징(100)에 착탈가능하게 결합되어 복수의 내부처리공간(110,120)의 청소 및 유지보수를 편리하게 할 수 있다. 도시되지 않았으나 챔버하우징(100)의 내벽면에는 파티션부재(130)가 결합되는 결합슬릿(미도시)이 구비된다. 파티션부재(130)의 판면에는 적어도 하나의 연통공(131)이 형성되어 제1내부처리공간(110)과 제2내부처리공간(120)이 상호 연통하여 상호 유사한 무드를 유지할 수 있도록 한다. The
각각의 내부 처리 공간(110,120)에는 기판이 적재되고 하부전극으로서 기능하는 서셉터(140)와, 복수의 내부처리공간(110,120) 내부에 플라즈마를 생성하는 중심 플라즈마소스(150)와, 주변 플라즈마소스(160)가 각각 구비된다.Each of the
서셉터(140)는 기판이 적재될 수 있도록 기판을 흡착하는 정전척(미도시)과, 기판을 냉각하는 냉각유로(미도시), 기판을 승강시키는 리프트핀(미도시), 기판을 가열하는 히터(미도시) 등이 구비된다. 서셉터(140)는 임피던스정합기(141)를 통해 서셉터 전원공급원(143)과 연결되어 용량 결합방식인 중심 플라즈마소스(150)의 하부전극으로서 기능한다. 여기서, 서셉터(140)는 복수의 서셉터 전원공급원과 연결될 수 있다. 복수의 서셉터 전원공급원은 서로 다른 주파수의 전원을 공급할 수 있다. 서셉터 전원공급원(143)은 바이어스 전원으로 기능한다. 피처리 기판(W)은 반도체 웨이퍼 기판, LCD제조를 위한 유리 기판 등 일 수 있다. 서셉터(140)의 구성은 종래 구성과 동일하므로 자세하 설명은 생략한다. The
제1내부처리공간(110)과 제2내부처리공간(120)의 상부영역에는 각 내부처리공간(110,120)에 플라즈마를 발생시키는 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160)가 구비된다. 중심 플라즈마소스(150)는 하부전극으로 기능하는 서셉터(140)와 함께 용량 결합성 플라즈마(CCP 방식) P1을 생성하고, 주변 플라즈마소 스(160)는 유도 결합성 플라즈마 P2를 내부처리공간(110,120)의 테두리영역에 생성한다. In the upper regions of the first
중심 플라즈마소스(150)는 플라즈마를 발생시키는 반응가스를 각 내부처리공간(110,120) 내부로 공급하는 샤워헤드의 기능을 겸한다. 중심 플라즈마소스(150)가 구비된 챔버하우징(100)의 상면에는 가스공급원(170)으로부터 가스를 공급받는 가스공급구(151)가 구비된다. 또한, 가스공급부(151)의 하부에는 내부처리공간으로 가스를 균일하게 공급하는 가스분배판(153)이 마련되고, 가스분배판(153)의 하부에는 내부처리공간(110,120)으로 가스를 공급하는 다공성 구조의 샤워헤드(152)가 구비된다. The
샤워헤드(152)는 임피던스정합기(155)를 통해 상부 전원공급원(157)과 연결되어 상부전극으로 기능한다. 즉, 서셉터(140)와 샤워헤드(152)는 각각 하부전극과 상부전극으로 작용하여 내부처리공간(110,120)의 중심영역 내에 용량 결합성 플라즈마 P1을 발생시킨다.The showerhead 152 is connected to the
주변 플라즈마소스(160)는 중심 플라즈마소스(150)의 테두리영역에 구비되어 중심 플라즈마소스(150)와 별개로 주변영역에 플라즈마 P2를 생성한다. 주변 플라즈마소스(160)는 챔버하우징(100)의 상면에 평판 나선 구조로 배치된 무선 주파수 안테나(163)와, 무선 주파수 안테나(163)를 감싸며 자속이 챔버하우징(100) 내부로 출력될 수 있도록 배치된 마그네틱 코어(164)를 포함한다. 마그네틱 코어(164)의 상면에는 가스공급원(170)으로부터 가스를 공급받아 내부처리공간(110,120)으로 공급하는 주변 샤워헤드(161)가 형성된다. 무선 주파수 안테나(163)는 안테나 전원공 급원(169)에 임피던스 정합기(168)를 통해 연결된다. The
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주변 플라즈마소스(160)는 한 개의 무선 주파수 안테나에 의해 플라즈마를 발생시키고 있으나, 경우에 따라 두 개의 무선 주파수 안테나가 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 이 때, 두 개의 무선 주파수 안테나는 주파수가 상이하게 전원을 공급받을 수 있다. Although the
마그네틱 코어(164)는 수직 단면 구조가 말편자 형상을 갖고, 각각의 자속 출입구가 유전체윈도우(166)를 향하도록 하여 무선 주파수 안테나(163)를 따라 덮여지도록 설치된다. 마그네틱 코어(164)는 다수의 말편자 형상의 페라이트 코어 조각들을 조립하여 구성되거나, 일체형의 페라이트 코어를 사용할 수 있다. The
무선 주파수 안테나(163)에 의해 발생된 자기장은 마그네틱 코어(164)에 의해 접속되어 챔버하우징(100)의 주변영역의 내측 상부에 발생된다. 이 자기장에 의해 유도되는 전기장은 유전체윈도우(166)에 본질적으로 평행하게 발생된다. The magnetic field generated by the radio frequency antenna 163 is connected by the
여기서, 도면에는 도시되지 않았으나 무선 주파수 안테나(163)는 냉각수 공급채널을 갖는다. 냉각수 공급채널은 무선 주파수 안테나(163)의 내부에 마련되거나, 무선 주파수 안테나(163)와 마그네틱 코어(164)의 사이에 공급되거나, 마그네틱 코어(164)와 냉각채널벽(165) 사이에 구비될 수 있다. Here, although not shown in the figure, the radio frequency antenna 163 has a cooling water supply channel. The cooling water supply channel may be provided inside the radio frequency antenna 163, may be supplied between the radio frequency antenna 163 and the
도3과 도4는 주변 플라즈마소스(160)의 변형예들을 도시한 개략도이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주변 플라즈마소스(160)는 마그네틱 코어(164)가 한 개의 무선 주파수 안테나(163)를 감싸는 형태로 구비되고 있으나, 도3에 도시된 바와 같이 나선형으로 감긴 복수열의 무선 주파수 안테나(163a)를 한 개의 마그네 틱 코어(164a)가 동시에 감싸도록 구비될 수도 있다 또한, 도4에 도시된 바와 같이 무선 주파수 안테나(163b)가 수직하게 적층적으로 배열되고, 적층된 복수의 무선 주파수 안테나(163b)를 개벽적으로 마그네틱 코어(164b)가 감싸도록 구비될 수 있다. 3 and 4 are schematic diagrams illustrating modifications of the
각각의 경우에 무선 주파수 안테나(163a,163b)에 의해 발생된 자기장과, 자기장에 의해 유도되는 전기장의 형상이 상이하므로 발생되는 플라즈마의 세기와 집속도를 조절할 수 있다. In each case, since the magnetic field generated by the
한편, 마그네틱 코어(164)의 상부영역에는 주변영역으로 반응가스를 공급하는 주변샤워헤드(161)가 구비된다. 주변 샤워헤드(161)는 제2가스공급부(175)로부터 가스를 공급받아 챔버하우징(100)의 주변영역으로 공급하여 플라즈마가 발생될 수 있도록 한다. 주변 샤워헤드(161)에는 다공성 구조의 주변 가스분배판(162)이 형성되어 반응가스가 균일하게 챔버하우징(100)으로 공급되도록 한다. On the other hand, the upper portion of the
챔버하우징(100)와 마그네틱 코어(164)가 결합되는 결합영역은 자속이 챔버하우징(100) 내부로 출력될 수 있도록 유전체윈도우(166)가 각각 마련된다. 유전체윈도우(166)는 도5에 도시된 바와 같이 원형 형상으로 구비되며, 판면에 복수개의 윈도우 가스공급공(166a)이 형성된다. 윈도우 가스공급공(166a)을 통해 반응가스가 챔버하우징(100) 내부로 공급된다. 유전체윈도우(166)는 석영이나 세라믹과 같은 절연물질로 마련되어 마그네틱 코어(164)에서 발생된 자속을 투과하여 챔버하우징(100) 내부로 투과되도록 한다. In the coupling region where the
한편, 경우에 따라 유전체윈도우(166)와 마그네틱 코어(164) 사이에는 패러데이쉴드(167)가 구비될 수도 있다. 패러데이쉴드(167)는 도6에 도시된 바와 같이 유전체윈도우(166)와 동일한 형상으로 구비되며, 판면에는 복수개의 자속전달공(167a)이 형성된다. 여기서, 자속전달공(167a)이 패러데이쉴드(167)에서 차지하는 면적에 따라 마그네틱 코어(164)의 자속이 챔버하우징(100)으로 전달되는 자속전달률이 조절될 수 있다. In some cases, a
챔버하우징(100)의 상부에는 반응가스를 공급하는 가스공급원(170)이 구비된다. 가스공급원(170)은 공급관을 통해 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160)로 각각 공급된다. 이 때, 가스공급원(170)을 통해 공급된 반응가스는 가스분배부(171)를 통해 제1가스공급부(173)와 제2가스공급부(175)로 분기되어 공급된다. 이 때, 가스분배부(171)에서 제1가스공급부(173)와 제2가스공급부(175)로 공급되는 가스의 비는 동일하거나 경우에 따라 상이하게 제어될 수 있다. The upper portion of the
제1가스공급부(173)의 반응가스는 가스공급구(171)를 통해 챔버하우징(100)으로 공급되고 가스분배판(153)에 의해 균일하게 분배되어 샤워헤드(152)를 통해 내부처리공간(110,120)의 중심영역으로 공급된다. The reaction gas of the first
제2가스공급부(175)의 반응가스는 주변 플라즈마소스(160)로 공급되고 주변 가스분배판(162)에 의해 균일하게 분배되어 유전체윈도우(166)의 윈도우 가스공급공(166a)을 통해 챔버하우징(100)의 주변영역으로 공급된다.The reaction gas of the second
챔버하우징(100)의 하부영역에는 반응이 완료된 반응가스가 외부로 배출되는 공통배기채널(180)이 형성된다. 공통배기채널(180)은 제1내부처리공간(110)과 제2내부처리공간(120)에 공통적으로 형성된다. 공통배기채널(180)은 복수의 내부처리공간(110,120)의 가운데 영역에 구비된다. The lower region of the
서셉터(140)와 공통배기채널(180) 사이에는 반응이 완료된 반응가스가 전 영역에 걸쳐 균일하게 배출되도록 배기가스 배플판(181)이 구비된다. 배기가스 배플판(181)에 의해 복수의 내부처리공간(110,120) 내에 반응이 완료된 반응가스가 균일한 양으로 배기가스 배플판(181)으로 공급될 수 있다. An exhaust
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 다중 기판처리챔버(10)는 한 개의 챔버하우징(100)이 파티션부재(130)에 의해 두 개의 내부처리공간(110,120)으로 분리되므로 동시에 두 장의 기판을 처리할 수 있다. 또한, 각각의 내부처리공간(110,120)에 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160)가 각각 구비되므로, 중심영역에는 중심 플라즈마소스(150)에 의해 생성된 용량결합성 플라즈마 P1이 발생되어 기판의 중심영역을 처리하고, 주변영역에는 유도 결합에 의해 생성된 플라즈마 P2가 발생되어 기판의 주변영역을 처리한다. In the multiple
이 때, 주변 플라즈마소스(160)에 의해 생성된 주변 플라즈마 P2는 중심 플라즈마 P1과 별개로 기판의 주변영역을 처리하여 기판 전영역에 대해 균일한 처리가 진행될 수 있도록 한다. 또한, 주변 플라즈마 P2는 중심 플라즈마 P1을 감싸 이 웃하는 내부처리공간과의 플라즈마 간섭을 차단하는 차단커튼 역할을 수행한다. 즉, 주변 플라즈마 P2는 파티션부재(130)의 주변영역에 발생되므로 제1내부처리공간(110)에서 발생된 제1플라즈마 P1과 제2내부처리공간(120)에서 발생된 중심 플라즈마 P2를 서로 이격시켜 파티션부재(130)에 생성된 연통공(131)에 의한 상호 간섭을 차단한다. 이에 의해 각 내부처리공간(110,120)은 내부처리공간 간의 플라즈마 간섭이 최소화된 상태로 기판의 처리를 진행할 수 있다. In this case, the peripheral plasma P2 generated by the
한편, 도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 기판처리챔버(10′)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다. 앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판처리챔버(10)는 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160)가 챔버하우징(100)의 상부영역에 동일한 높이로 배치된다. 반면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 기판처리챔버(10′)는 중심 플라즈마소스(150a)가 주변 플라즈마소스(160a)에 비해 일정 높이(h) 높게 배치된다. 이에 의해 중심 플라즈마 P1과 주변 플라즈마 P2의 세기와 강도 등을 고려하여 기판 전영역에 균일하게 플라즈마가 처리될 수 있다. On the other hand, Figure 7 is a schematic diagram showing the configuration of a multiple substrate processing chamber 10 'according to another embodiment of the present invention. In the
도7에는 중심 플라즈마소스(150a)가 평평하게 주변 플라즈마소스(160)와 단차지게 형성되어 있으나, 경우에 따라 중심 플라즈마소스(150a)가 돔형상으로 중심영역으로 갈수록 높이가 높아지게 형성될 수도 있다 In FIG. 7, the
한편, 도8은 본 발명의 다중 기판처리챔버(10)에 적용될 수 있는 간섭방지전 극(190)의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다. 간섭방지전극(190)은 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160) 사이에 구비되어 둘 사이를 접지함으로써 간섭방지전극(190)이 설치된 영역에서는 플라즈마가 발생되지 않도록 한다. 이에 의해 간섭방지전극(190)은 상호 분할된 중심 플라즈마소스와 주변 플라즈마소스 간에 전기적인 간섭이 발생되는 것을 방지한다. 8 is a plan view schematically illustrating a configuration of an
앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판처리챔버(10)는 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160)로 플라즈마 소스를 두 개로 분리하여 복수의 내부처리공간 사이의 공간 간의 플라즈마의 간섭을 최소화하였다. In the
간섭방지전극(190)은 한 개의 내부처리공간 내에서 두 개로 분할된 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160) 간의 플라즈마소스 간의 간섭을 최소화하여 상호 독립적으로 플라즈마가 생성되도록 한다. 이에 의해 플라즈마가 생성되는 영역을 상호 분리할 수 있다. The
도9는 본 발명에 따른 다중 기판처리챔버(10)가 적용된 다중 기판 처리 시스템(1)의 구성을 도시한 개략도이다. 본 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템(1)은 파티션부재(130)에 의해 구획된 복수의 내부처리공간(110,120)을 갖는 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)가 적어도 한 개 이상 구비되고, 그 사이에는 이송 챔버(20)가 구비된다. 이송 챔버(20)에는 복수의 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 기판을 이송하는 기판 이송유닛(30)이 구비된다. 이송 챔버(20)의 일측단에는 버퍼링챔버(40)가 구비되고, 버퍼링챔버(40)는 로드락 챔버(50)와 연결된다. 로 드락 챔버(50)에는 캐리어(61)가 장착되는 인덱스(60)가 구비된다. 9 is a schematic diagram showing the configuration of a multiple substrate processing system 1 to which the multiple
기판 이송유닛(30)은 버퍼링 챔버(40)로부터 기판을 이송받아 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)의 서셉터(140)에 이송한다. 기판 이송유닛(30)은 이송 챔버(20)의 기판 출입구(21)를 통해 내부 처리 공간(110, 120)으로 진입할 수 있다. 여기서, 기판 출입구(21)는 슬릿밸브에 의해 개폐가 제어된다. The
기판 이송유닛(30)은 버퍼링 챔버(40)로부터 복수의 기판을 동시에 인계받아 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c)로 동시에 이송한다. 그리고, 기판 이송유닛(30)은 회전하며 복수의 다중 기판 처리 챔버(10a, 10b, 10c) 각각에 복수의 기판을 순차적으로 이송한다. The
기판 이송유닛(30)은 회전축(31)을 중심으로 회전가능하게 구비되며, 회전축(31)을 따라 전후로 연장 및 압축되는 이송암(33)이 구비된다. 이송암(33)의 단부영역에는 두 개의 기판을 동시에 이송하는 엔드이펙터(36)가 구비된다. The
버퍼링 챔버(40)는 이송 챔버(20)와 로드락 챔버(50) 사이에서 대기압에서 진공 또는 진공에서 대기압으로 전환한다. 버퍼링 챔버(40)는 로드락 챔버(50)로부터 이송된 복수의 기판을 적재하고, 기판 이송유닛(30)이 기판을 로딩하도록 한다. 이를 위해 버퍼링 챔버(40)는 복수의 기판을 적재하는 기판적재부(미도시)가 구비된다. The
로드 락 챔버(50)는 인덱스(60)로부터 기판을 이송받아 버퍼링 챔버(40)의 기판적재부(미도시)로 공급한다. 이를 위해 로드 락 챔버(50)에는 인덱스(60)로부터 버퍼링 챔버(40)로 기판을 이송하는 대기압 반송로봇(미도시)기 구비된다. The
인덱스(60)는 설비 전방 단부 모듈(equipemnt front end module, 이하 EFEM)이라고도 하며 때로는 로드 락 챔버를 포괄하여 정의될 수 있다. 인덱스(60)는 전방부에 설치되는 적재대(로드 포트라고도 함)를 포함하며, 적재대 상에는 복수의 기판을 소정간격으로 수납한 캐리어(61)가 적재된다. 캐리어(61)는 그 전방면에 도시하지 않은 착탈 가능한 덮개를 구비한 밀폐형 수납 용기이다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템(1)의 기판 처리 과정을 도9를 참조로 설명한다. A substrate processing procedure of the multiple substrate processing system 1 according to the present invention having the above-described configuration will be described with reference to FIG.
먼저, 로드락 챔버(50)의 대기압 반송로봇(미도시)는 캐리어(61)로부터 기판을 이송하여 버퍼링 챔버(40)에 적재한다. 기판 이송유닛(30)은 버퍼링 챔버(40)에 적재된 두 장의 기판을 동시에 로딩하여 도1에 도시된 바와 같이 이송 챔버(20)에서 대기하고, 기판 출입구(21)가 개방되면 복수의 엔드이펙터(36)에 적재된 기판을 제1 다중 기판 처리 챔버(10a)의 서셉터(140)에 로딩한다. 기판 이송유닛(30)은 다시 버퍼링 챔버(40)로부터 기판을 이송받아 제2 다중기판 처리 챔버(10b)와 제3 다중 기판 처리 챔버(10c)로 기판을 순차적으로 이송한다. First, an atmospheric pressure transport robot (not shown) of the
서셉터(140)에 기판이 적재된 다중 기판 처리 챔버(10a,10b,10c)는 중심 플라즈마소스(150)와 주변 플라즈마소스(160) 플라즈마 P1과 P2를 발생시켜 기판을 처리한다. 이 때, 각 내부 처리 공간(110,120)는 중심 플라즈마 P1와 주변 플라즈마 P2가 내부 처리 공간 전체에 걸쳐 균일하게 발생하며 전위도 균일하게 생성된다. 따라서, 기판 표면이 균일하게 처리될 수 있다. 처리 후 가스는 공통 배기 채널(180)을 통해 외부로 배출된다. The multiple
기판 처리가 완료되면 기판 출입구(21)가 개방되고 기판 이송유닛(30)이 처리 후의 기판을 서셉터(140)로부터 언로딩한다. 언로딩된 기판은 버퍼링 챔버(40)에 적재된다. When the substrate processing is completed, the substrate entrance and
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 다중 기판 처리 시스템은 복수의 내부 처리 공간을 갖는 다중 기판 처리 챔버가 복수개로 구비된다. 이에 복수의 기판을 동시에 처리할 수 있다. As described above, the multiple substrate processing system according to the present invention includes a plurality of multiple substrate processing chambers having a plurality of internal processing spaces. Thus, a plurality of substrates can be processed simultaneously.
이상에서 설명된 본 발명의 다중 기판처리챔버의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiment of the multiple substrate processing chamber of the present invention described above is merely illustrative, and it is well understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. You will know. Therefore, it will be understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판처리챔버의 구성을 개략적으로 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a multiple substrate processing chamber according to a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 도1의 다중 기판처리챔버의 플라즈마 소스 영역을 확대하여 도시한 확대도,2 is an enlarged view illustrating a plasma source region of the multiple substrate processing chamber of FIG. 1;
도 3과 도4는 본 발명의 다중 기판처리챔버의 다른 실시예에 따른 주변 플라즈마 소스의 구성을 도시한 개략도,3 and 4 are schematic diagrams showing the configuration of a peripheral plasma source according to another embodiment of the multiple substrate processing chamber of the present invention;
도 5는 도1의 다중 기판처리챔버의 유전체윈도우의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,5 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a dielectric window of the multiple substrate processing chamber of FIG. 1;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다중 기판처리챔버의 패러데이쉴드의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,6 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a Faraday shield of a multiple substrate processing chamber according to a preferred embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다중 기판처리챔버의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,7 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a multiple substrate processing chamber according to another embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 다중 기판처리챔버의 간섭방지전극의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,8 is a schematic diagram schematically showing a configuration of an interference preventing electrode of a multiple substrate processing chamber of the present invention;
도 9는 본 발명의 다중 기판처리챔버가 구비된 다중 기판처리시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다. 9 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a multiple substrate processing system equipped with a multiple substrate processing chamber of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1 : 다중 기판 처리 시스템 10a,10b,10c : 다중 기판 처리 챔버1: Multiple
20 : 이송 챔버 30 : 기판 이송유닛20: transfer chamber 30: substrate transfer unit
31 : 회전축 33 : 이송암31: axis of rotation 33: feed arm
36 : 엔드이펙터 40 : 버퍼링챔버36: end effector 40: buffering chamber
50 : 로드락챔버 60 : 인덱스50: load lock chamber 60: index
61 : 캐리어 100 : 챔버하우징61
110 : 제1내부처리공간 120 : 제2내부처리공간110: first internal processing space 120: second internal processing space
130 : 파티션부재 131 : 연통공130: partition member 131: communication hole
140 : 서셉터 141 : 임피던스정합기140: susceptor 141: impedance matcher
143 : 서셉터전원공급원 150 : 중심플라즈마소스143: susceptor power supply 150: central plasma source
151 : 가스공급구 152 : 샤워헤드151: gas supply port 152: shower head
153 : 가스분배판 155 : 임피던스정합기153: gas distribution plate 155: impedance matcher
157 : 상부 전원공급원 160 : 주변 플라즈마소스157: upper power supply 160: surrounding plasma source
161 : 주변 샤워헤드 162 : 주변 가스분배판161: surrounding shower head 162: surrounding gas distribution plate
163 : 무선 주파수 안테나 164 : 마그네틱 코어163: radio frequency antenna 164: magnetic core
165 : 냉각채널벽 166 : 유전체윈도우165: cooling channel wall 166: dielectric window
166a : 윈도우 가스공급공 167 : 패러데이쉴드166a: window gas supply hole 167: Faraday shield
167a : 자속전달공 168 : 임피던스정합기167a: flux transfer hole 168: impedance matcher
169 : 안테나 전원공급원 170 : 가스공급원169: antenna power supply source 170: gas supply source
171 : 가스분배부 173 : 제1가스공급부171: gas distribution unit 173: first gas supply unit
175 : 제2가스공급부 180 : 공통배기채널175: second gas supply unit 180: common exhaust channel
181 : 배기가스 배플판181: exhaust gas baffle plate
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