WO2011136525A2 - 인라인 기판 처리 장치 - Google Patents

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WO2011136525A2
WO2011136525A2 PCT/KR2011/003002 KR2011003002W WO2011136525A2 WO 2011136525 A2 WO2011136525 A2 WO 2011136525A2 KR 2011003002 W KR2011003002 W KR 2011003002W WO 2011136525 A2 WO2011136525 A2 WO 2011136525A2
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chamber
substrate
plasma
unit
electrode
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PCT/KR2011/003002
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김수웅
이경호
정순빈
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주식회사 테라세미콘
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67161—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers
    • H01L21/67173—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers in-line arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/67213—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one ion or electron beam chamber

Definitions

  • the present invention relates to an inline substrate processing apparatus. More specifically, the present invention relates to an inline substrate processing apparatus capable of improving the productivity of a plasma processing process for a substrate.
  • Solar cells that can receive light and convert it into electrical energy are bulk (single crystalline, poly crystalline) solar cells, thin film (amorphous, poly crystalline) solar cells, CdTe or CIS Compound thin film solar cells such as (CuInSe 2 ), group III-V solar cells, dye-sensitized solar cells, organic solar cells, and the like.
  • the silicon In order to hydrogen-process silicon, it is necessary to heat silicon above predetermined temperature. To this end, conventionally, the silicon is heated using a heater installed outside or inside the chamber that performs the plasma process, but recently, the silicon is heated by using a cluster method in order to save time consumed by heating the silicon. have.
  • the cluster method is a method in which a plurality of chambers are provided and the plasma processing process is divided into various processes, and then individual processes are performed in each chamber.
  • the conventional cluster type plasma apparatus will be described. 1 is a view showing a conventional plasma type plasma apparatus.
  • the clustering method is performed by loading and unloading a substrate into each chamber 42 using a substrate transfer part 40 positioned at a center after arranging a plurality of chambers 42 in a circle.
  • an object of the present invention is to provide an inline substrate processing apparatus capable of improving the productivity of a plasma processing process for a substrate, which has been devised to solve the above problems of the prior art.
  • Another object of the present invention is to provide an inline substrate processing apparatus capable of uniformly plasma processing a plurality of substrates.
  • an object of the present invention is to provide an in-line substrate processing apparatus capable of minimizing the cancellation of the electromagnetic field generated by the interaction between the plurality of plasma electrodes.
  • Another object of the present invention is to provide an inline substrate processing apparatus capable of effectively preventing hydrogen out diffusion of a silicon layer.
  • the chambers are sequentially arranged in a row, the time required for transferring the substrate is minimized while using the cluster method. Therefore, the productivity of the plasma treatment process for the substrate can be improved.
  • a plurality of substrates can be uniformly plasma treated by arranging chambers performing the same process in a vertical line.
  • the plasma electrode in a bent form it is possible to minimize the cancellation of the electromagnetic field generated by the interaction between the plurality of plasma electrodes.
  • FIG. 1 is a view showing a plasma system of a conventional cluster method.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an inline substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a diagram illustrating a configuration of a second chamber in which a first plasma electrode is disposed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 4 is a view schematically showing the appearance of the RF signal flowing in the first plasma electrode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of an inline substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a second unit chamber unit in which a first plasma electrode is disposed according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a view schematically illustrating an RF signal flowing in a first plasma electrode according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an inline substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the inline substrate processing apparatus for preheating the substrate; A second chamber that receives the substrate preheated in the first chamber and performs plasma processing while heating the substrate; And a third chamber that receives the plasma processed substrate from the second chamber and cools the plasma while cooling the substrate, wherein the first chamber, the second chamber, and the third chamber are sequentially connected in a row.
  • plasma treatment of a substrate by the in-line substrate processing apparatus of the present invention is a substrate generally referred to in the field of semiconductor element substrates, liquid crystal display substrates, solar cell substrates, for example, silicon wafer substrates, glass substrates. It may be interpreted to mean not only performing plasma treatment on the back, but also performing plasma treatment on a predetermined film or pattern formed on the substrate. Therefore, it should be understood that treating the substrate using the inline substrate processing apparatus of the present invention may be interpreted as meaning including plasma treatment of the silicon layer formed on the substrate.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an inline substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • an inline substrate processing apparatus 1 basically includes three chambers 100, 200, and 300. More specifically, in the first chamber 100 for preheating the substrate 10, the second chamber 200 for plasma treating the substrate 10 preheated in the first chamber 100, and the plasma in the second chamber 200. And a third chamber 300 for cooling the processed substrate 10.
  • the configuration and function of each chamber will be described.
  • the first chamber 100 may be configured to substantially seal an internal space to provide a space for preheating the substrate 10.
  • the shape of the first chamber 100 is not limited to a particular shape, but is preferably a rectangular parallelepiped.
  • the material of the first chamber 100 may be stainless steel, aluminum, or quartz, but is not necessarily limited thereto.
  • the first chamber 100 is located on the left side among the three chambers described above.
  • the position of the first chamber 100 on the left side is related to the moving direction of the substrate 10.
  • the first chamber 100 is moved. It is shown to be located on the left.
  • the movement of the substrate 10 in the right direction is arbitrarily set for convenience of description, and it is not important in the present invention whether the substrate 10 is moved right or left.
  • substrate 10 is a right direction, and it demonstrates.
  • the first chamber 100 may include a first heater 110.
  • the first heater 110 may perform a function of preheating the substrate 10 by applying heat to the plurality of substrates 10. For example, when performing a hydrogen passivation process on the substrate 10 using plasma, the first heater 110 may preheat the temperature of the substrate 10 to a temperature of about 500 ° C to 700 ° C.
  • the first heater 110 may include a plurality of first unit heaters 112.
  • the first unit heater 112 is a conventional rod-shaped heater having a long length, and a heating element is inserted into the quartz tube and generates heat by receiving external power through terminals provided at both ends.
  • uniform heat treatment may be performed over the entire surface of the substrate 10.
  • the plurality of first unit heaters 112 are disposed at regular intervals in parallel with the long side direction of the substrate 10, but are not limited thereto, and have a predetermined interval in parallel with the short side direction of the substrate 10. It may be arranged.
  • the number of the first unit heaters 112 disposed in the first chamber 100 is not particularly limited and may be variously changed according to the purpose of the present invention.
  • the substrate 10 is independently loaded into the first chamber 100 to be preheated, but preferably, the first chamber 100 is mounted on the substrate holder (not shown). Can be preheated. The same may be applied to the second chamber 200 and the third chamber 300 in which the substrate 10 may be mounted on the substrate holder and processed. The substrate holder will be omitted while describing the second chamber 200 and the third chamber 300 below.
  • the first chamber 100 may be configured to include a first transfer unit for loading the substrate 10 into the first chamber 100 or unloading the substrate 10 that has been preheated from the first chamber 100.
  • the first transfer part may include a plurality of first driving roller units 120 having a predetermined length and installed along a right direction that is a moving direction of the substrate 10.
  • the plurality of first driving roller units 120 may perform a function of moving the substrate 10 in an inline manner while supporting the substrate 10. More specifically, the plurality of first driving roller units 120 rotates in the moving direction of the substrate 10 while contacting the bottom surface of the substrate 10 to load the substrate 10 into the first chamber 100, When the substrate 10 is loaded, the substrate 10 is supported while the plasma processing is performed on the substrate 10. When the plasma processing is completed on the substrate 10, the substrate 10 is in contact with the bottom surface of the substrate 10. The substrate 10 may be unloaded from the first chamber 100 by rotating in the direction of movement of the substrate.
  • the plurality of first driving roller units 120 may be installed at the same height inside the first chamber 100. In addition, it is preferable that the plurality of first driving roller units 120 interlock with each other. On the other hand, the plurality of first driving roller unit 120 may be formed in different widths according to the installation position, but preferably all the diameter is the same.
  • a first loading part having a predetermined width and height may be formed on a left surface of the first chamber 100 and a surface contacting the first load lock chamber 400, which will be described later. 130 may be formed.
  • the first loading unit 130 may be opened to serve as a passage through which the substrate 10 is loaded. While the preheating process of the substrate 10 is performed, since the first loading unit 130 needs to be blocked to seal the first chamber 100, the first loading unit 130 may move in the up and down direction while the first loading unit 130 is closed.
  • a door (not shown) for opening and closing the chamber 100 may be installed.
  • the first chaver 100 which contacts the second chamber 200 while facing the right surface of the first chamber 100, more specifically, the surface on which the first loading unit 130 is disposed.
  • the first unloading unit 140 may be opened to serve as a passage through which the substrate 10 is unloaded. Similar to the first loading unit 130, since the first unloading unit 140 needs to be blocked to seal the first chamber 100 while the heat treatment process is performed, the first unloading unit 140 may be used.
  • Another door (not shown) may be installed to open and close the first chamber 100 while moving in the vertical direction.
  • the first chamber 100 basically includes a first upper chamber 104 (see FIG. 5) and a first lower chamber 106 (see FIG. 5) disposed independently of each other. ) (See FIG. 5). This will be described later.
  • the second chamber 200 may be configured to substantially seal an inner space to provide a space for plasma processing the substrate 10. Similar to the first chamber 100, the shape of the second chamber 200 is preferably a rectangular parallelepiped. Meanwhile, the material of the second chamber 200 may be stainless steel, aluminum, quartz, or the like, but is not limited thereto.
  • the second chamber 200 may be located between the first chamber 100 and the third chamber 300. This is related to the direction of movement of the substrate 10 as described above.
  • the second chamber 200 may include a second heater 210.
  • the substrate 10 needs to be heated and maintained above a predetermined temperature.
  • the second heater 210 may perform a function of applying heat to the substrate 10. have.
  • the second heater 210 may maintain the temperature of the substrate 10 at a temperature of about 400 ° C to 1000 ° C.
  • the second heater 210 may include a plurality of second unit heaters 212. Since the second unit heater 212 has substantially the same configuration and function as the first unit heater 112 and is disposed identically, a detailed description of the second unit heater 212 is omitted.
  • the second chamber 200 may include a plurality of first plasma electrodes 250.
  • the first plasma electrode 250 functions to generate plasma by a method of generating an inductively coupled plasma (ICP). That is, by generating an electromagnetic field by receiving an RF power supply supplying a high frequency voltage, the plasma may be generated and maintained.
  • ICP inductively coupled plasma
  • FIG 3 is a diagram illustrating a configuration of a second chamber in which a first plasma electrode is disposed according to an embodiment of the present invention.
  • the first plasma electrode 250 may include a first upper electrode portion 254, a bent portion 252, and a first lower electrode portion 256 to sandwich the substrate 10. It may have a bent shape. More specifically, the first plasma electrode 250 may be formed based on the bent portion 252, and may be formed of the first upper electrode portion 254 and the lower portion of the substrate 10. 1 may include a lower electrode unit 256.
  • the bent portion 252 may have one or more bend points, preferably as shown in FIG. 3 may have two bend points. Accordingly, the first plasma electrode 250 may have a 'c' or inverted 'c' shape. At this time, the substrate 10 may be disposed between the 'c' or inverse 'c' shape.
  • the RF antenna 260 is connected to the end of the first upper electrode part 254 and the ground 270 is connected to the end of the first lower electrode part 256.
  • the RF antenna 260 may perform a function of applying an RF signal to the first plasma electrode 250, and the ground 270 may allow the applied RF signal to flow through the first plasma electrode 250. Can be performed.
  • FIG 4 is a view schematically showing the appearance of the RF signal flowing in the first plasma electrode according to an embodiment of the present invention.
  • an RF signal is applied to the first upper electrode portion 254 of the first plasma electrode 250 positioned above the substrate 10, and is positioned below the substrate 10.
  • the RF signal may flow into the first lower electrode part 256 of the first plasma electrode 250. That is, the RF signal applied from the RF antenna 260 is applied on the upper portion of the substrate 10, and then moves along the first plasma electrode 250 to exit through the ground 270 under the substrate 10.
  • the plasma may be generated and maintained by this process.
  • the RF signal is weakened in any specific region, thereby reducing the plasma density. Will disappear. That is, in the region close to the ground 270 at the position where the substrate 10 is disposed, the intensity of the electromagnetic field may be reduced. However, since the region is also close to the RF antenna 260, the strength of the electromagnetic field is compensated. In the region close to the bent portion 252, the electromagnetic field caused by the first upper electrode portion 254 and the electromagnetic field caused by the first lower electrode portion 256 generate a mutual compensation effect, and as a result, the front surface of the substrate 10. A uniform plasma density can be obtained over.
  • the second chamber 200 loads the substrate 10 into the second chamber 200 or unloads the substrate 10 on which the plasma processing is completed from the second chamber 200. It may be configured to include a second transfer unit. Similar to the first transfer unit, the second transfer unit may include a plurality of second driving roller units 220 having a predetermined length and installed along the moving direction of the substrate 10.
  • the plurality of second driving roller units 220 and the second driving roller unit 220 and the second substrate 200 except for loading the substrate 10 and the plasma processing is completed from the second chamber 200, except that Since the plurality of first driving roller units 120 of the first chamber 100 are disposed identically with substantially the same configuration and function, detailed description of the second driving roller unit 220 will be omitted.
  • a second loading part 230 having a predetermined width and height is formed on the left side of the second chamber 200, more specifically, the surface in contact with the first chamber 100. Can be.
  • a right width surface of the second chamber 200, more specifically, a surface of the second chamber 200 facing the surface where the second loading unit 230 is disposed and in contact with the third chamber 300 has a predetermined width and a width.
  • a second unloading part 240 having a height may be formed. Since the second loading unit 230 and the second unloading unit 240 have the same configuration and function as the above-described first loading unit 130 and the first unloading unit 140, a detailed description thereof will be omitted.
  • the second chamber 200 basically includes a second upper chamber 204 (refer to FIG. 5) and a second lower chamber 206 (refer to FIG. 5) disposed independently of each other. 202). This will be described later.
  • the third chamber 300 may be configured to substantially seal an inner space to provide a space for cooling the substrate 10.
  • a cooling method a water cooling method or an air cooling method may be used, and in some cases, a natural cooling method may be used.
  • the shape of the third chamber 300 is preferably a rectangular parallelepiped, and the material of the third chamber 300 may be stainless steel, aluminum, quartz, or the like, but is not limited thereto. .
  • the third chamber 300 is located on the right side of the second chamber 200. This is related to the direction of movement of the substrate 10 as described above.
  • the third chamber 300 may include a plurality of second plasma electrodes 350 to allow plasma to be generated and maintained.
  • the second plasma electrode 350 is based on the bent portion (not shown), the second upper electrode portion (not shown) existing on the upper portion of the substrate 10 and the second lower portion present on the lower portion of the substrate 10. It may be configured to include an electrode (not shown). Since the second plasma electrode 350 has the same configuration and function as the first plasma electrode 250 and is disposed in the same manner, detailed description thereof will be omitted.
  • the third chamber 300 loads the substrate 10 into the third chamber 300 or the unloading substrate 10 from which the cooling is completed from the third chamber 300. It can be configured to include three transfer. Similar to the first transfer unit, the third transfer unit may include a plurality of third driving roller units 320 having a predetermined length and installed along the moving direction of the substrate 10. The plurality of first driving roller units 120 and the plurality of first driving roller units 120 except for loading the substrate 10 into the third chamber 300 and unloading the cooled substrate 10 from the third chamber 300. Since the third driving roller unit 320 has substantially the same configuration and function and is arranged in the same manner, a detailed description of the third driving roller unit 320 will be omitted.
  • a third surface having a predetermined width and height may be formed on a left surface of the third chamber 300, more specifically, a surface of the second chamber 200 in contact with the second chamber 200.
  • the loading unit 330 may be formed.
  • the third unloading unit 340 having a predetermined width and height may be formed. Since the third loading unit 330 and the third unloading unit 340 have the same configuration and function as the above-described first loading unit 130 and the first unloading unit 140, a detailed description thereof will be omitted.
  • the first chamber 100, the second chamber 200, and the third chamber 300 which are basic components of the inline substrate processing apparatus 1, have been described.
  • other components of the inline substrate processing apparatus 1 will be described.
  • the inline substrate processing apparatus 1 may include a first load lock chamber 400.
  • the first load lock chamber 400 may perform a function of temporarily storing the substrate 10 to be loaded in the first chamber 100.
  • the first load lock chamber 400 loads the substrate 10 under atmospheric pressure, but loads the substrate 10 while the first gate valve 410 is closed to expose the first chamber 100 to a non-vacuum state. You can do this.
  • one substrate 10 is loaded and stored in the first load lock chamber 400, but in some cases, a plurality of substrates 10 may be loaded in the first load lock chamber 400. Can be archived.
  • the first load lock chamber 400 may include a fourth transfer unit for unloading the substrate 10 from the first load lock chamber 400. Similar to the first transfer unit, the fourth transfer unit may include a plurality of fourth driving roller units 420 having a predetermined length and installed along the moving direction of the substrate 10. Since the plurality of first driving roller units 120 and the plurality of fourth driving roller units 420 have substantially the same configuration and function, detailed description thereof will be omitted.
  • the inline substrate processing apparatus 1 may include a second load lock chamber 500.
  • the second load lock chamber 500 may perform a function of temporarily storing the substrate 10 in which the cooling is completed.
  • the second load lock chamber 500 unloads the substrate 10 under atmospheric pressure, but unloads the substrate 10 while the second gate valve 510 is closed, thereby causing the third chamber 300 to be in a non-vacuum state.
  • the second load lock chamber 500 may include a fifth transfer part loading the substrate 10 into the second load lock chamber 500. Similar to the first transfer unit, the fifth transfer unit may include a plurality of fifth driving roller units 520 having a predetermined length and installed along the moving direction of the substrate 10. Since the plurality of first driving roller units 120 and the plurality of fifth driving roller units 520 have substantially the same configuration and function, detailed description thereof will be omitted.
  • the substrate 10 may include a first load lock chamber 400, a first chamber 100, and a second chamber 200.
  • the third chamber 300 and the second load lock chamber 500 may be moved and processed in order.
  • Components for performing the movement of the substrate 10 may include the first transfer part, the second transfer part, the third transfer part, and the fourth transfer part disposed in each of the chambers 100, 200, 300, 400, and 500.
  • the fifth transfer unit may include the first transfer part, the second transfer part, the third transfer part, and the fourth transfer part disposed in each of the chambers 100, 200, 300, 400, and 500.
  • an inline substrate processing apparatus 1 includes a first robot arm 600 for loading a substrate 10 into a first load lock chamber 400 and And a second robot arm 700 for unloading the substrate 10 from the second load lock chamber 500.
  • the first robot arm 600 is disposed outside the first load lock chamber 400 to load the substrate 10 into the first load lock chamber 400.
  • the first robot arm 600 is disposed on the left side of the first load lock chamber 400 to take out the substrate 10 from a cassette (not shown) in which a plurality of substrates 10 are stored.
  • the substrate 10 may be loaded into the load lock chamber 400.
  • the second robot arm 700 is disposed on the right side of the second load lock chamber 500 to unload the substrate 10 from the second load lock chamber 500. It can perform the function of delivering to the outside.
  • one arm 610 and 710 of the first robot arm 600 and the second robot arm 700 are illustrated.
  • the arm robots 610 and 710 are not limited thereto. It may be employed in the robot arm 600 and the second robot arm 700, respectively. Since the configuration and function of the first and second robot arms 600 and 700 correspond to known techniques, further detailed description thereof will be omitted.
  • the inline substrate processing apparatus 1 configured as described above, various plasma processing processes, for example, hydrogen passivation of a silicon layer using plasma may be performed.
  • the inline substrate processing apparatus 1 according to the present exemplary embodiment may minimize the time required for the first to fifth transfer parts transferring the substrate 10 to transfer the substrate 10 while using the cluster method.
  • the plasma process time can be shortened. As a result, the productivity of the plasma process can be improved.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of an inline substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • each chamber 100, 200, 300 includes a chamber unit having an upper chamber and a lower chamber disposed independently of each other. It is configured by.
  • the first chamber 100 includes a first unit chamber unit 102 including a first upper chamber 104 and a first lower chamber 106 disposed up and down independently of each other.
  • the second chamber 200 includes a second unit chamber unit 202 including a second upper chamber 204 and a second lower chamber 206 disposed up and down independently of each other.
  • the chamber 300 includes a third unit chamber unit 302 including a third upper chamber 304 and a third lower chamber 306 disposed up and down independently of each other.
  • the first unit chamber unit 102 as shown in FIG.
  • the second unit chamber unit 202 and the third unit chamber unit 302 may be arranged in a row. More specifically, the first upper chamber 104 of the first unit chamber unit 102, the second upper chamber 204 of the second unit chamber unit 202 and the third of the third unit chamber unit 302
  • the upper chamber 304 is disposed in a line and connected to each other, the first lower chamber 106 of the first unit chamber unit 102, the second lower chamber 206 and the third unit of the second unit chamber unit 202.
  • the third lower chamber 306 of the chamber unit 302 may be arranged in a line.
  • the substrate 10 may be processed more than once, so that the productivity of the plasma process may be further improved.
  • each chamber 100, 200, 300 includes chamber units 102, 202, 302 including an upper chamber 104, 204, 304 and a lower chamber 106, 206, 306 disposed independently of each other.
  • the first and second plasma electrodes 280 and 380 disposed in the second chamber 200 and the third chamber 300 are different from the first plasma electrode 250 illustrated in FIG. 3.
  • the first and second load lock chambers 400 and 500 may also be configured as upper and lower chambers that are independent of each other up and down to correspond to the first to third chambers 100, 200 and 300.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a second unit chamber unit in which a first plasma electrode is disposed according to another exemplary embodiment.
  • the first plasma electrode 280 of FIG. 6 is similar to the first plasma electrode 250 of FIG. 3, and includes a bent portion 282, a first upper electrode portion 284, and a first lower electrode portion ( 286, wherein the first upper electrode portion 284 is disposed in the second upper chamber 204, and the first lower electrode portion 286 is disposed in the second lower chamber 206.
  • the bent portion 282 of the first plasma electrode 280 of FIG. 6 is preferably formed longer than the bent portion 252 of the first plasma electrode 250 of FIG. 3.
  • the RF antenna 260 is connected to the end of the first upper electrode part 284 and the ground 270 is connected to the end of the first lower electrode part 286.
  • This configuration is similar to the configuration shown in FIG. 3, but in FIG. 3, the RF antenna 260 and the ground 270 are disposed on the side of the second chamber 200 formed as one space, and in FIG. 6, the RF antenna.
  • the 260 and the ground 270 are respectively disposed on the side surfaces of the second upper chamber 204 and the second lower chamber 206 which are independent of each other.
  • FIG. 7 is a view schematically illustrating an RF signal flowing in a first plasma electrode according to another embodiment of the present invention.
  • an RF signal is applied to the first upper electrode portion 284 disposed in the second upper chamber 204, and the first lower electrode portion 286 disposed in the second lower chamber 206.
  • the RF signal can flow out.
  • plasma may be generated and maintained by the first upper electrode portion 284 in the second upper chamber 204, and the first lower electrode portion 286 in the second lower chamber 206. Plasma may be generated and maintained.
  • the second plasma electrode 380 disposed in the third chamber 300 of FIG. 6 has substantially the same configuration as the first plasma electrode 280, a detailed description of the second plasma electrode 380 is omitted. do.
  • the upper chambers 104, 204, 304 and the lower chambers 106, 206 are arranged.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an inline substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • each chamber 100, 200, and 300 may include a plurality of chamber units arranged in a vertical line. More specifically, the first chamber 100 includes a plurality of first unit chamber units 102 arranged in a vertical line, and the second chamber 200 includes a plurality of second unit chambers arranged in a vertical line.
  • the unit 202 may be configured, and the third chamber 300 may include a plurality of third unit chamber units disposed in a vertical line. In such a configuration, since a plurality of substrates 10 can be plasma treated at a time, productivity of the process can be maximized.
  • the first chamber 100, the second chamber 200, and the third chamber 300 each include a first unit chamber unit 102, a second unit chamber unit 202, and a third unit chamber unit 302. It is shown that it includes two), but is not necessarily limited thereto, each chamber may be configured to include a variety of chamber units.
  • first and second load lock chambers 400 and 500 are also configured to correspond to the configurations of the first to third chambers 100, 200 and 300.
  • the in-line substrate processing apparatus 3 of FIG. 8 is configured in the same manner as the substrate processing apparatus 2 of FIG. 5 except that the upper chamber and the lower chamber include a plurality of chamber units disposed in a vertical line, the in-line substrate processing apparatus 3 is different. Detailed description of the components will be omitted.
  • the silicon layer is transferred to the first load lock chamber 400 by the first robot arm 600.
  • the transferred silicon layer is temporarily stored in the first load lock chamber 400, and is unloaded from the first load lock chamber 400 by the plurality of fourth driving roller units 420, so that the first chamber 100 is unloaded. Can be loaded).
  • the silicon layer loaded in the first chamber 100 may be preheated. More specifically, the silicon layer loaded in the first chamber 100 may be preheated by the first heater 110 to rise from the first temperature to the second temperature.
  • the first temperature may be a temperature of 300 °C to 600 °C and the second temperature may be a temperature of 400 °C to 1000 °C.
  • the preheated silicon layer may be unloaded from the first chamber 100 by the plurality of first driving roller units 120 and loaded into the second chamber 200.
  • the silicon layer loaded in the second chamber 200 may be plasma-processed by the first plasma electrode 250 while maintaining the second temperature.
  • the second heater 210 may be driven to maintain the silicon layer at the second temperature
  • the first plasma electrode 250 may be driven to plasma-process the silicon layer.
  • the silicon layer may be hydrogen passivated in the second chamber 200. That is, the hydrogen layer may be diffused into the silicon layer and the diffused hydrogen may be combined with a dangling bond present in the silicon layer to stabilize the silicon layer.
  • the plasma generated in the second chamber 200 may be preferably a plasma containing hydrogen or ammonia.
  • the plasma treated silicon layer may be unloaded from the second chamber 200 by the plurality of second driving roller units 220 and loaded into the third chamber 300.
  • the silicon layer loaded into the third chamber 300 may be cooled from the second temperature to the third temperature.
  • the second plasma electrode 350 provided in the third chamber 300 may be driven. That is, plasma processing of the silicon layer may be continued by the second plasma electrode 350 while the silicon layer is cooled in the third chamber 300.
  • the plasma processing performed in the third chamber 300 may not be continued until the silicon layer reaches room temperature, but may be stopped when the silicon layer reaches the third temperature.
  • the third temperature may be a temperature of 300 ° C to 700 ° C.
  • the silicon layer may be unloaded from the third chamber 300 by the plurality of third driving roller units 320 and loaded into the second load lock chamber 500.
  • the silicon layer loaded into the second load lock chamber 500 may be temporarily stored and then transferred to the outside by the second robot arm 700.

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Abstract

인라인 기판 처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 인라인 기판 처리 장치는 기판(10)을 예열하는 제1 챔버(100); 제1 챔버(100)에서 예열된 기판(10)을 전달받아 가열하면서 플라즈마 처리하는 제2 챔버(200); 및 제2 챔버(200)에서 플라즈마 처리된 기판(10)을 전달받아 냉각하면서 플라즈마 처리하는 제3 챔버(300)를 포함하고, 제1 챔버(100), 제2 챔버(200) 및 제3 챔버(300)는 순차적으로 일렬로 연결되어 배치된 구성이다.

Description

인라인 기판 처리 장치
본 발명은 인라인 기판 처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판에 대한 플라즈마 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 인라인 기판 처리 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.
광을 수광하여 전기 에너지로 변환할 수 있는 태양전지는 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 등으로 대별된다.
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.
종래의 클러스터 방식의 플라즈마 장치를 설명한다. 도 1은 종래의 클러스터 방식의 플라즈마 장치를 나타내는 도면이다
도 1을 참조하면, 클러스터 방식은 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 있어서, 불필요한 시간이 소요되어 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 기판 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 복수개의 기판을 균일하게 플라즈마 처리할 수 있는 인라인 기판 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 복수개의 플라즈마 전극간의 상호 작용에 의해서 발생되는 전자기장의 상쇄를 최소화할 수 있는 인라인 기판 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 실리콘층의 수소 아웃 디퓨전을 효과적으로 방지할 수 있는 인라인 기판 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의하면, 챔버들이 순차적으로 일렬로 배치되므로 클러스터 방식을 이용하면서도 기판의 이송에 소요되는 시간이 최소화된다. 따라서, 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 기판 처리 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 기판 처리 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 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 인라인 기판 처리 장치는, 기판을 예열하는 제1 챔버; 상기 제1 챔버에서 예열된 상기 기판을 전달받아 가열하면서 플라즈마 처리하는 제2 챔버; 및 상기 제2 챔버에서 플라즈마 처리된 상기 기판을 전달받아 냉각하면서 플라즈마 처리하는 제3 챔버를 포함하고, 상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버 및 상기 제3 챔버는 순차적으로 일렬로 연결되어 배치된 것을 특징으로 한다.
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 있도록 충분히 상세하게 설명한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 특정 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, 면적, 두께 및 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 기판 처리 장치로 기판을 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 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리한다 함은 기판 상에 형성된 실리콘층을 플라즈마 처리하는 것을 포함하는 의미로 해석될 수 있음을 밝혀둔다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판 처리 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, 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)이 우측 방향으로 이동하는 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, 제1 히터(110)는 복수개의 제1 단위 히터(112)로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 단위 히터(112)는 길이가 긴 통상적인 봉형의 히터로서 석영관 내부에 발열체가 삽입되어 있고 양단에 설치된 단자를 통하여 외부의 전원을 인가 받아 열을 발생시킨다. 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.
도 2에는 기판(10)이 단독적으로 제1 챔버(100)에 로딩되어 예열되는 것으로 도시되어 있으나, 바람직하게는 기판(10)이 기판 홀더(미도시)에 안착된 상태로 제1 챔버(100)에 로딩되어 예열될 수 있다. 기판(10)이 상기 기판 홀더에 안착되어 처리될 수 있는 것은 제2 챔버(200) 및 제3 챔버(300)에서도 마찬가지이다. 상기 기판 홀더에 대해서는 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, 상기 제1 이송부는 소정의 길이를 가지며 기판(10)의 이동 방향인 우측 방향을 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 제1 챔버(100) 내부에 동일한 높이로 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)은 상호 연동하는 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 좌측면, 보다 구체적으로 후술하는 제1 로드락 챔버(400)와 접촉하는 면에는 소정의 너비와 높이를 가지는 제1 로딩부(130)가 형성될 수 있다. 제1 로딩부(130)는 개구되어 기판(10)이 로딩되는 통로로서의 역할을 수행할 수 있다. 기판(10)의 예열 공정이 수행되는 동안에는 제1 챔버(100)의 밀폐를 위하여 제1 로딩부(130)가 차단될 필요가 있으므로, 제1 로딩부(130)에는 상하 방향으로 운동하면서 제1 챔버(100)를 개폐하는 도어(미도시)가 설치될 수 있다.
다음으로, 도 2를 더 참조하면, 제1 챔버(100)의 우측면, 보다 구체적으로 제1 로딩부(130)가 배치된 면과 마주보며 제2 챔버(200)와 접촉하는 제1 채버(100)의 면에는 소정의 너비와 높이를 가지는 제1 언로딩부(140)가 형성될 수 있다. 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 운동하면서 제1 챔버(100)를 개폐하는 또 다른 도어(미도시)가 설치될 수 있다.
한편, 제1 챔버(100)는 상하 독립적으로 배치된 제1 상부 챔버(104)(도 5참조) 제1 하부 챔버(106)(도 5 참조)를 기본적으로 포함하는 제1 단위 챔버 유닛(102)(도 5참조)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. 이는, 전술한 바와 같이, 기판(10)의 이동 방향과 관련되어 있다.
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. 제2 단위 히터(212)는 제1 단위 히터(112)와 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 가지짐과 동시에 동일하게 배치되므로, 제2 단위 히터(212)에 대한 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 플라즈마를 생성하는기능을 한다. 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 전극이 배치된 제2 챔버의 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 하나 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 전극에서 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 반대이므로, 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 보상된다. 그리고, 절곡부(252)와 가까운 영역에서는 제1 상부 전극부(254)에 의한 전자기장과 제1 하부 전극부(256)에 의한 전자기장이 상호 보상 효과를 일으키게 되어, 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 있다. 상기 제1 이송부와 유사하게, 상기 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 제1 챔버(100)의 복수개의 제1 구동 롤러 유닛(120)은 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 가지면서 동일하게 배치되므로, 제2 구동 롤러 유닛(220)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 도 2를 더 참조하면, 제2 챔버(200)의 좌측면, 보다 구체적으로 제1 챔버(100)와 접촉하는 면에는 소정의 너비와 높이를 가지는 제2 로딩부(230)가 형성될 수 있다. 또한, 제2 챔버(200)의 우측면, 보다 구체적으로 제2 로딩부(230)가 배치된 면과 마주보며 제3 챔버(300)와 접촉하는 제2 챔버(200)의 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 상세한 설명은 생략한다.
한편, 제2 챔버(200)는 상하 독립적으로 배치된 제2 상부 챔버(204)(도 5참조)와 제2 하부 챔버(206)(도 5 참조)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. 이는, 전술한 바와 같이, 기판(10)의 이동 방향과 관련되어 있다.
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. 제2 플라즈마 전극(350)은 제1 플라즈마 전극(250)과 실질적으로 동일한 구성 및 기능을 가지면서 동일하게 배치되므로, 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 있다. 상기 제3 이송부는 상기 제 1 이송부와 유사하게, 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 가짐과 동시에 동일하게 배치되므로, 제3 구동 롤러 유닛(320)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 도 2를 더 참조하면, 제3 챔버(300)의 좌측면, 보다 구체적으로 제2 챔버(200)와 접촉하는 제2 챔버(200)의 면에는 소정의 너비와 높이를 가지는 제3 로딩부(330)가 형성될 수 있다. 또한, 제3 챔버(300)의 우측면, 보다 구체적으로 제3 로딩부(330)가 배치된 면과 마주보며 후술하는 제2 로드락 챔버(500)와 접촉하는 제3 챔버(300)의 면에는 소정의 너비와 높이를 가지는 제3 언로딩부(340)가 형성될 수 있다. 제3 로딩부(330) 및 제3 언로딩부(340)는 상술한 제1 로딩부(130) 및 제1 언로딩부(140)와 동일한 구성 및 기능을 가지므로 상세한 설명은 생략한다.
이상에서는 인라인 기판 처리 장치(1)의 기본적인 구성요소인 제1 챔버(100), 제2 챔버(200), 제3 챔버(300)에 대하여 살펴보았다. 이하에서는 인라인 기판 처리 장치(1)의 다른 구성요소에 관하여 살펴보기로 한다.
도 2를 다시 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판 처리 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 있다. 상기 제4 이송부는 상기 제1 이송부와 유사하게, 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, 상세한 설명은 생략한다.
다음으로, 도 2를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판 처리 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 있다. 상기 제 5 이송부는 상기 제1 이송부와 유사하게, 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, 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 챔버들(100, 200, 300, 400, 500)의 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 챔버들(100, 200, 300, 400, 500)에 배치된 상기 제1 이송부, 상기 제2 이송부, 상기 제3 이송부, 상기 제4 이송부, 상기 제5 이송부이다.
다음으로, 도 2를 더 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판 처리 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 외측에 배치되어 기판(10)을 제1 로드락 챔버(400)로 로딩한다. 예를 들면, 제 1 로봇암(600)은 제 1 로드락 챔버(400)의 좌측에 배치되어 복수개의 기판(10)이 보관되어 있는 카세트(미도시)로부터 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 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 각각 하나인 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 개수의 암(610, 710)이 제1 로봇암(600) 및 제2 로봇암(700)에 각각 채용될 수 있다. 제1 및 제2 로봇암(600, 700)의 구성 및 기능은 공지의 기술에 해당하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 본 실시예에 따른 인라인 기판 처리 장치(1)에서는 다양한 플라즈마 처리 공정, 이를 테면 플라즈마를 이용한 실리콘층의 수소 패시베이션 공정 등이 수행될 수 있다. 본 실시예에 따른 인라인 기판 처리 장치(1)는 클러스터 방식을 이용하면서도 기판(10)을 이송하는 상기 제 1 내지 제 5 이송부가 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 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 기판 처리 장치(2)에 따르면, 각 챔버(100, 200, 300)는 상호 독립적으로 배치된 상부 챔버 및 하부 챔버를 가지는 챔버 유닛을 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 챔버(100)는 상호 독립적으로 상하로 배치된 제1 상부 챔버(104) 및 제1 하부 챔버(106)를 포함하는 제1 단위 챔버 유닛(102)을 포함하여 구성되고, 제2 챔버(200)는 상호 독립적으로 상하로 배치된 제2 상부 챔버(204) 및 제2 하부 챔버(206)를 포함하는 제2 단위 챔버 유닛(202)을 포함하여 구성되며, 제3 챔버(300)는 상호 독립적으로 상하로 배치된 제3 상부 챔버(304) 및 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) 및 제3 단위 챔버 유닛(302)의 제3 상부 챔버(304)는 일렬로 연결되어 배치되고, 제1 단위 챔버 유닛(102)의 제1 하부 챔버(106), 제2 단위 챔버 유닛(202)의 제2 하부 챔버(206) 및 제3 단위 챔버 유닛(302)의 제3 하부 챔버(306)은 일렬로 연결되어 배치될 수 있다.
각 챔버(100, 200, 300)를 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, 각 챔버(100, 200, 300)가 상호 독립적으로 배치된 상부 챔버(104, 204, 304) 및 하부 챔버(106, 206, 306)를 포함하는 챔버 유닛(102, 202, 302)을 포함하여 구성되는 경우, 제2 챔버(200)와 제3 챔버(300)에 배치되는 제1 및 제2 플라즈마 전극(280, 380)은 도 3에 도시된 제1 플라즈마 전극(250)과는 다른 구성을 가질 수 있다.
제 1 및 제 2 로드락 챔버(400, 500)도 제1 내지 제 3 챔버(100, 200, 300)와 대응되게 상호 상하로 독립된 상부 챔버 및 하부 챔버로 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 플라즈마 전극이 배치된 제2 단위 챔버 유닛의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 3의 제1 플라즈마 전극(250)이 하나의 공간으로 형성된 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 공간으로 형성된 제2 챔버(200)의 측면에 배치되고, 도 6에서는 RF 안테나(260)와 그라운드(270)가 서로 독립된 제 2 상부 챔버(204) 및 제 2 하부 챔버(206)의 측면에 각각 배치되는 구성상의 차이점이 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 플라즈마 전극에서 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)에서는 제1 상부 전극부(284)에 의하여 플라즈마가 발생되고 유지될 수 있으며, 제2 하부 챔버(206)에서는 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, 도 5의 인라인 기판 처리 장치(2)의 구성 중, 각 챔버(100, 200, 300)가 상호 독립적으로 상하로 배치된 상부 챔버(104, 204, 304) 및 하부 챔버(106, 206, 306)를 포함하는 챔버 유닛(102, 202, 302)을 포함하는 구성인 것과, 제1 및 제2 플라즈마 전극(280, 380)의 구성을 제외하고는 도 2의 기판 처리 장치(1)와 동일한 구성이므로 다른 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 기판 처리 장치(3)에서는 각 챔버(100, 200, 300)가 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.
제 1 및 제 2 로드락 챔버(400, 500)도 제 1 내지 제 3 챔버(100, 200, 300)의 구성과 대응되게 구성됨을 당연하다.
도 8의 인라인 기판 처리 장치(3)는 상부 챔버와 하부 챔버가 수직 일렬로 배치되는 복수개의 챔버 유닛을 포함하는 구성인 것을 제외하고는 도 5의 기판 처리 장치(2)와 동일하게 구성되므로 다른 구성요소들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 기판 처리 장치(1)를 이용하여 실리콘층을 플라즈마 처리하는 공정에 대하여 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.
먼저, 실리콘층은 제1 로봇암(600)에 의하여 제1 로드락 챔버(400)에 이송된다. 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℃ 의 온도일 수 있으며 제2 온도는 400℃ 내지 1000℃의 온도일 수 있다.
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 확산된 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.
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℃의 온도일 수 있다. 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.
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 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (21)

  1. 기판을 예열하는 제1 챔버;
    상기 제1 챔버에서 예열된 상기 기판을 전달받아 가열하면서 플라즈마 처리하는 제2 챔버; 및
    상기 제2 챔버에서 플라즈마 처리된 상기 기판을 전달받아 냉각하면서 플라즈마 처리하는 제3 챔버를 포함하고,
    상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버 및 상기 제3 챔버는 순차적으로 일렬로 연결되어 배치된 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버에는,
    상기 기판을 예열하는 제1 히터; 및
    상기 기판을 지지한 상태에서, 상기 제1 챔버로 상기 기판을 로딩하거나 상기 제1 챔버에서 예열이 완료된 상기 기판을 상기 제1 챔버로부터 언로딩하는 제1 이송부가 설치되고,
    상기 제2 챔버에는,
    플라즈마를 발생시키는 제1 플라즈마 전극;
    상기 기판을 가열하는 제2 히터; 및
    상기 기판을 지지한 상태에서, 상기 제2 챔버로 상기 기판을 로딩하거나 상기 제2 챔버에서 플라즈마 처리가 완료된 상기 기판을 상기 제2 챔버로부터 언로딩하는 제2 이송부가 설치되며,
    상기 제3 챔버에는,
    플라즈마를 발생시키는 제2 플라즈마 전극; 및
    상기 기판을 지지한 상태에서, 상기 제3 챔버로 상기 기판을 로딩하거나 상기 제3 챔버에서 냉각된 상기 기판을 상기 제3 챔버로부터 언로딩하는 제3 이송부가 설치된 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 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 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 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 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 히터는 복수개의 제1 단위 히터를 포함하며, 상기 제2 히터는 복수개의 제2 단위 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 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 기판 처리 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 전극은 상기 제2 챔버에 복수개로 배치되고, 상기 제2 플라즈마 전극은 상기 제3 챔버에 복수개로 배치되며,
    상기 제1 플라즈마 전극은 하나 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 기판의 상부에 위치하는 제1 상부 전극부; 및 상기 기판의 하부에 위치하는 제1 하부 전극부를 포함하고,
    상기 제2 플라즈마 전극은 하나 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 기판의 상부에 위치하는 제2 상부 전극부; 및 상기 기판의 하부에 위치하는 제2 하부 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 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 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 전극 및 상기 제2 플라즈마 전극은 'ㄷ' 자 또는 역 'ㄷ' 자 중에서 선택된 어느 하나의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리 장치.
  10. 제2항에 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 및 상기 제2 로드락 챔버는 순차적으로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 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 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 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 기판 처리 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 상호 독립적으로 상하로 배치된 제1 상부 챔버 및 제1 하부 챔버를 포함하는 제1 단위 챔버 유닛을 포함하고,
    상기 제2 챔버는 상호 독립적으로 상하로 배치된 제2 상부 챔버 및 제2 하부 챔버를 포함하는 제2 단위 챔버 유닛을 포함하며,
    상기 제3 챔버는 상호 독립적으로 상하로 배치된 제3 상부 챔버 및 제3 하부 챔버를 포함하는 제 3 단위 챔버 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 단위 챔버 유닛과 상기 제2 단위 챔버 유닛과 상기 제3 단위 챔버 유닛은 순차적으로 일렬로 연결되어 배치되는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 상부 챔버에는 상기 제1히터의 제1 상부 히터가 설치되고, 상기 제1 하부 챔버에는 상기 제1 히터의 제1 하부 히터가 설치되며, 상기 제2 상부 챔버에는 상기 제2 히터의 제2 상부 히터가 설치되고, 상기 제2 하부 챔버에는 상기 제2 히터의 제2 하부 히터가 설치되며,
    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 기판 처리 장치.
  16. 제13항에 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 하나 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 제2 상부 챔버에 배치되는 제1 상부 전극부; 및 상기 제2 하부 챔버에 배치되는 제1 하부 전극부를 가지고,
    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 하나 이상의 절곡점을 갖는 절곡부; 상기 제3 상부 챔버에 배치되는 제2 상부 전극부; 및 상기 제3 하부 챔버에 배치되는 제2 하부 전극부를 가지고,
    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 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 상부 전극부의 말단은 플라즈마 생성을 위한 전자기장을 발생시키는 RF(Radio Frequency) 신호를 인가하는 RF 안테나와 각각 연결되고, 상기 제1 및 제2 하부 전극부의 말단은 그라운드와 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 플라즈마 전극 및 상기 제2 플라즈마 전극은 'ㄷ' 자 또는 역 'ㄷ' 자 중에서 선택된 어느 하나의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리 장치.
  19. 제13항에 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 기판 처리 장치.
  20. 제19항에 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 기판 처리 장치.
  21. 제2항에 있어서,
    상기 제1 챔버에서 상기 기판은 제1 온도에서 제2 온도로 상승되고,
    상기 제2 챔버에서 상기 기판은 상기 제2 온도로 유지되며,
    상기 제2 챔버에서 상기 기판이 상기 제2 온도로 유지되는 동안 상기 제1 플라즈마 전극은 구동되고,
    상기 제3 챔버에서 상기 기판은 상기 제2 온도에서 제3 온도로 냉각되며,
    상기 제3 챔버에서 상기 기판이 상기 제3 온도로 냉각되는 동안 상기 제2 플라즈마 전극은 구동되는 것을 특징으로 하는 인라인 기판 처리 장치.
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