(57)【要約】【課題】本発明は、インライン基板処理装置を提供する。【解決手段】インライン基板処理装置であって、基板１０を予熱する第１チャンバ１００と、第１チャンバ１００で予熱された基板１０を受けて加熱しながらプラズマ処理する第２チャンバ２００と、第２チャンバ２００でプラズマ処理された基板１０を受けて冷却しながらプラズマ処理する第３チャンバ３００とを含み、第１チャンバ１００、第２チャンバ２００及び第３チャンバ３００は、順に一列に接続されて配置されされているインライン基板処理装置を提供する。【選択図】図２
2013530514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インライン基板処理装置であって、
基板を予熱する第１チャンバと、
前記第１チャンバで予熱された前記基板を受けて加熱しながらプラズマ処理する第２チャンバと、
前記第２チャンバでプラズマ処理された前記基板を受けて冷却しながらプラズマ処理する第３チャンバとを含み、
前記第１チャンバ、前記第２チャンバ及び前記第３チャンバが、順に一列に接続されて配置されていることを特徴とするインライン基板処理装置。
【請求項２】
前記第１チャンバには、
前記基板を予熱する第１ヒータと、
前記基板を支持した状態で、前記第１チャンバへの前記基板の搬入及び前記第１チャンバで予熱が完了した前記基板の前記第１チャンバからの搬出を行う第１移送部とが設けられ、
前記第２チャンバには、
プラズマを発生させる第１プラズマ電極と、
前記基板を加熱する第２ヒータと、
前記基板を支持した状態で、前記第２チャンバへの前記基板の搬入及び前記第２チャンバでプラズマ処理が完了した前記基板の前記第２チャンバからの搬出を行う第２移送部とが設けられ、
前記第３チャンバには、
プラズマを発生させる第２プラズマ電極と、
前記基板を支持した状態で、前記第３チャンバへの前記基板の搬入及び前記第３チャンバで冷却された前記基板の前記第３チャンバからの搬出を行う第３移送部とが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインライン基板処理装置。
【請求項３】
前記第１移送部が、前記基板の移動方向に沿って設けられ、前記第１チャンバに前記基板を搬入しかつ該第１チャンバから前記基板を搬出する複数の第１駆動ローラユニットを含み、
前記第２移送部が、前記基板の移動方向に沿って設けられ、前記第２チャンバに前記基板を搬入しかつ該第２チャンバから前記基板を搬出する複数の第２駆動ローラユニットを含み、
前記第３移送部が、前記基板の移動方向に沿って設けられ、前記第３チャンバに前記基板を搬入しかつ該第３チャンバから前記基板を搬出する複数の第３駆動ローラユニットを含むことを特徴とする請求項２に記載のインライン基板処理装置。
【請求項４】
前記複数の第１駆動ローラユニットが互いに連動し、前記複数の第２駆動ローラユニットが互いに連動し、前記複数の第３駆動ローラユニットが互いに連動することを特徴とする請求項３に記載のインライン基板処理装置。
【請求項５】
前記第１ヒータが複数の第１単位ヒータを含み、前記第２ヒータが複数の第２単位ヒータを含むことを特徴とする請求項２に記載のインライン基板処理装置。
【請求項６】
前記複数の第１単位ヒータ及び前記複数の第２単位ヒータが、前記基板の長辺方向と平行に一定間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項５に記載のインライン基板処理装置。
【請求項７】
前記第１プラズマ電極が前記第２チャンバに複数個配置され、前記第２プラズマ電極が前記第３チャンバに複数個配置され、
前記第１プラズマ電極が、１つ以上の折り曲げ点を有する折り曲げ部と、前記基板の上部に位置する第１上部電極部と、前記基板の下部に位置する第１下部電極部とを含み、
前記第２プラズマ電極が、１つ以上の折り曲げ点を有する折り曲げ部と、前記基板の上部に位置する第２上部電極部と、前記基板の下部に位置する第２下部電極部とを含むことを特徴とする請求項２に記載のインライン基板処理装置。
【請求項８】
前記第１及び第２上部電極部の末端が、プラズマ生成のための電磁場を発生させるＲＦ（Radio Frequency）信号を印加するＲＦアンテナに接続され、前記第１及び第２下部電極部の末端が、グラウンドに接続されることを特徴とする請求項７に記載のインライン基板処理装置。
【請求項９】
前記第１プラズマ電極及び前記第２プラズマ電極が、「コ」の字または逆「コ」の字から選択されたいずれか１つの形状を有することを特徴とする請求項７に記載のインライン基板処理装置。
【請求項１０】
前記第１チャンバに搬入される前記基板を一時的に保管する第１ロードロックチャンバと、前記第３チャンバから搬出された前記基板を一時的に保管する第２ロードロックチャンバとをさらに含み、
前記第１ロードロックチャンバ、前記第１チャンバ、前記第２チャンバ、前記第３チャンバ及び前記第２ロードロックチャンバが、順に一列に配置されることを特徴とする請求項２に記載のインライン基板処理装置。
【請求項１１】
前記第１ロードロックチャンバが、前記基板を支持した状態で、前記第１ロードロックチャンバから前記基板を搬出する第４移送部を含み、
前記第２ロードロックチャンバが、前記基板を支持した状態で、前記第２ロードロックチャンバに前記基板を搬入する第５移送部を含むことを特徴とする請求項１０に記載のインライン基板処理装置。
【請求項１２】
前記第４移送部が、前記基板の移動方向に沿って設けられ、前記第１ロードロックチャンバから前記基板を搬出する複数の第４駆動ローラユニットを含み、
前記第５移送部が、前記基板の移動方向に沿って設けられ、前記第２ロードロックチャンバに前記基板を搬入する複数の第５駆動ローラユニットを含むことを特徴とする請求項１１に記載のインライン基板処理装置。
【請求項１３】
前記第１チャンバが、相互に独立して上下に配置された第１上部チャンバ及び第１下部チャンバを備える第１単位チャンバユニットを含み、
前記第２チャンバが、相互に独立して上下に配置された第２上部チャンバ及び第２下部チャンバを備える第２単位チャンバユニットを含み、
前記第３チャンバが、相互に独立して上下に配置された第３上部チャンバ及び第３下部チャンバを備える第３単位チャンバユニットを含むことを特徴とする請求項２に記載のインライン基板処理装置。
【請求項１４】
前記第１単位チャンバユニット、前記第２単位チャンバユニット及び前記第３単位チャンバユニットが、順に一列に接続されて配置されていることを特徴とする請求項１３に記載のインライン基板処理装置。
【請求項１５】
前記第１上部チャンバには前記第１ヒータの第１上部ヒータが設けられ、前記第１下部チャンバには前記第１ヒータの第１下部ヒータが設けられ、前記第２上部チャンバには前記第２ヒータの第２上部ヒータが設けられ、前記第２下部チャンバには前記第２ヒータの第２下部ヒータが設けられ、
前記第１上部ヒータが複数の第１上部単位ヒータを含み、前記第１下部ヒータが複数の第１下部単位ヒータを含み、前記第２上部ヒータが複数の第２上部単位ヒータを含み、前記第２下部ヒータが複数の第２下部単位ヒータを含むことを特徴とする請求項１３に記載のインライン基板処理装置。
【請求項１６】
前記第１プラズマ電極が前記第２単位チャンバユニットに複数個配置され、前記第２プラズマ電極が前記第３単位チャンバユニットに複数個配置され、
前記第１プラズマ電極が、１つ以上の折り曲げ点を有する折り曲げ部と、前記第２上部チャンバに配置される第１上部電極部と、前記第２下部チャンバに配置される第１下部電極部とを有し、
前記第１上部電極部が前記第２上部チャンバの内部にプラズマを発生させ、前記第１下部電極部が前記第２下部チャンバの内部にプラズマを発生させ、
前記第２プラズマ電極が、１つ以上の折り曲げ点を有する折り曲げ部と、前記第３上部チャンバに配置される第２上部電極部と、前記第３下部チャンバに配置される第２下部電極部とを有し、
前記第２上部電極部が前記第３上部チャンバの内部にプラズマを発生させ、前記第２下部電極部が前記第３下部チャンバの内部にプラズマを発生させるようにしたことを特徴とする請求項１３に記載のインライン基板処理装置。
【請求項１７】
前記第１及び第２上部電極部の末端が、プラズマ生成のための電磁場を発生させるＲＦ（Radio Frequency）信号を印加するＲＦアンテナにそれぞれ接続され、前記第１及び第２下部電極部の末端が、グラウンドにそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１６に記載のインライン基板処理装置。
【請求項１８】
前記第１プラズマ電極及び前記第２プラズマ電極が、「コ」の字または逆「コ」の字から選択されたいずれか１つの形状を有することを特徴とする請求項１６に記載のインライン基板処理装置。
【請求項１９】
前記第１チャンバが、垂直一列に配置された複数の前記第１単位チャンバユニットを含み、
前記第２チャンバが、垂直一列に配置された複数の前記第２単位チャンバユニットを含み、
前記第３チャンバが、垂直一列に配置された複数の前記第３単位チャンバユニットを含むことを特徴とする請求項１３に記載のインライン基板処理装置。
【請求項２０】
前記複数の第２単位チャンバユニットの各々が、前記複数の第１プラズマ電極を含み、
前記複数の第３単位チャンバユニットの各々が、前記複数の第２プラズマ電極を含むことを特徴とする請求項１９に記載のインライン基板処理装置。
【請求項２１】
前記第１チャンバにおいて前記基板が第１温度から第２温度に上昇し、
前記第２チャンバにおいて前記基板が前記第２温度に維持され、
前記第２チャンバにおいて前記基板が前記第２温度に維持されている間に、前記第１プラズマ電極が駆動され、
前記第３チャンバにおいて前記基板が前記第２温度から第３温度に冷却され、
前記第３チャンバにおいて前記基板が前記第３温度に冷却されている間に、前記第２プラズマ電極が駆動されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のインライン基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インライン基板処理装置に関する。より詳細には、基板に対するプラズマ処理工程の生産性を向上させることができるインライン基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油や石炭のような既存の化石エネルギー資源の枯渇が予測され、環境に対する関心が高まるにつれ、これを解決できる代替エネレギーのうち、無制限／無公害という特徴を有する太陽電池に関する技術が注目されている。
【０００３】
光を受光して電気エネルギーに変換できる太陽電池は、バルク型［単結晶（single crystalline）、多結晶（poly crystalline）］太陽電池、薄膜型［非晶質（amorphous）、多結晶（poly crystalline）］太陽電池、ＣｄＴｅやＣＩＳ（ＣｕＩｎＳｅ２）などの化合物薄膜太陽電池、ＩＩＩ−Ｖ族太陽電池、染料感応型太陽電池及び有機太陽電池などに大別される。
【０００４】
一方、現在汎用化されている太陽電池のほとんどは、光吸収層の材料としてシリコンを使用しており、この場合、太陽電池の光電変換効率を向上させるために、シリコンを水素プラズマ処理してシリコン原子のダングリングボンド（dangling bond）をパッシベーションする方法が提案されてきた。
【０００５】
シリコンを水素プラズマ処理するためには、シリコンを所定の温度以上に加熱する必要がある。このため、従来では、プラズマ工程を行うチャンバの外部または内部に設けられたヒータを用いてシリコンを加熱したりもしていたが、最近では、できるだけシリコンの加熱にかかる時間を節約するために、クラスター方式を利用してシリコンを加熱している。
【０００６】
クラスター方式とは、複数のチャンバを備え、プラズマ処理工程を複数の工程に分けた後に、個々の工程を各チャンバで行う方式である。
【０００７】
従来のクラスター方式のプラズマ装置を説明する。図１は、従来のクラスター方式のプラズマ装置を示す図である。
【０００８】
図１を参照すると、クラスター方式は、複数のチャンバ４２を円形に配置した後、中央に位置する基板移送部４０を用いて各チャンバ４２に基板を搬入及び搬出することによって行われる。
【０００９】
しかし、このような従来のクラスター方式によれば、そのような装置を構築するのに多くの費用がかかるだけでなく、中央に位置する基板移送部４０が基板を移送するにあたり、無駄な時間がかかり、生産性がやや低下するという問題があった。
【００１０】
このような問題を解決するために、１つのチャンバで同時に複数のシリコンを水素プラズマ処理するバッチタイプのプラズマ処理方式が提案されている。しかし、このようなバッチタイプのプラズマ処理方式によれば、同時に複数のシリコンを水素プラズマ処理することから、生産性が向上するという利点はあるが、比較的複数のシリコンの均一な水素プラズマ処理ができないという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、上記の従来技術の諸問題を解決するためになされたものであって、基板に対するプラズマ処理工程の生産性を向上させることができるインライン基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、複数の基板を均一にプラズマ処理することができるインライン基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、複数のプラズマ電極間の相互作用によって発生する電磁場の相殺を最小化することができるインライン基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１４】
なお、本発明は、シリコン層の水素のアウトディフュージョン（out diffusion）を効果的に防止することができるインライン基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明にかかるインライン基板処理装置は、基板を予熱する第１チャンバと、第１チャンバで予熱された基板を受けて加熱しながらプラズマ処理する第２チャンバと、第２チャンバでプラズマ処理された基板を受けて冷却しながらプラズマ処理する第３チャンバとを含み、第１チャンバ、第２チャンバ及び第３チャンバは、順に一列に接続されて配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、チャンバが順に一列に配置されるため、クラスター方式を利用しながらも、基板の移送にかかる時間が最小化される。したがって、基板に対するプラズマ処理工程の生産性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明によれば、同一の工程を行うチャンバを垂直一列に配置することにより、複数の基板を均一にプラズマ処理することができる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、プラズマ電極を折り曲げられた形状に構成することにより、複数のプラズマ電極間の相互作用によって発生する電磁場の相殺を最小化することができる。
【００１９】
なお、本発明によれば、シリコン層の水素のアウトディフュージョンを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来のクラスター方式のプラズマ装置を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるインライン基板処理装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる、第１プラズマ電極が配置された第２チャンバの構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる、第１プラズマ電極でＲＦ信号が流れる様子を概略的に示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかるインライン基板処理装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる、第１プラズマ電極が配置された第２単位チャンバユニットの構成を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態にかかる、第１プラズマ電極でＲＦ信号が流れる様子を概略的に示す図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態にかかるインライン基板処理装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
後述する本発明に関する詳細な説明は、本発明が実施可能な特定の実施形態を例示として示す添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分に詳細に説明する。本発明の多様な実施形態は、互いに異なるが、相互排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、特定の構造、及び特性は一実施形態に関連し、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲内で他の実施形態で実現可能である。また、各々の開示された実施形態における個別構成要素の位置または配置は、本発明の精神及び範囲を逸脱しない範囲内で変更可能であることが理解されなければならない。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味として受け取るものではなく、本発明の範囲は、適切に説明された場合、その請求項が主張するのと均等なすべての範囲とともに添付した請求項によってのみ限定される。図面において、類似の参照符号は、様々な側面にわたって同一または類似の機能を指し示し、長さ、面積、厚さ、及び形態は、便宜上、誇張して表現されることもある。
【００２２】
以下では、当業者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明の好ましい実施形態について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
まず、本発明のインライン基板処理装置で基板をプラズマ処理するとは、半導体素子用基板、液晶表示装置用基板、太陽電池用基板などの分野において一般的にいう基板、例えば、シリコンウエハ基板、ガラス基板などをプラズマ処理することに限らず、基板上に形成された所定の膜またはパターンをプラズマ処理することを含む意味と解釈できる。したがって、本発明のインライン基板処理装置を用いて基板を処理するとは、基板上に形成されたシリコン層をプラズマ処理することを含む意味と解釈できることを明らかにする。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態にかかるインライン基板処理装置の構成を示す図である。
【００２５】
図２を参照すると、本発明の一実施形態にかかるインライン基板処理装置１は、基本的に、３つのチャンバ１００、２００、３００を含んで構成される。より具体的には、基板１０を予熱する第１チャンバ１００と、第１チャンバ１００で予熱された基板１０をプラズマ処理する第２チャンバ２００と、第２チャンバ２００でプラズマ処理された基板１０を冷却する第３チャンバ３００とを含んで構成される。以下では、各チャンバ別の構成及び機能について説明する。
【００２６】
まず、第１チャンバ１００について説明する。
【００２７】
図２をさらに参照すると、第１チャンバ１００は、実質的に内部空間が密閉されるように構成され、基板１０を予熱するための空間を提供する機能を果たすことができる。第１チャンバ１００の形状は、特に限定されないが、直方体であることが好ましい。第１チャンバ１００の材質は、ステンレス鋼、アルミニウムまたは石英などであり得るが、必ずしもこれらに限定されない。
【００２８】
図２をさらに参照すると、上記３つのチャンバのうち、第１チャンバ１００が左側に位置していることを確認することができる。ここで、第１チャンバ１００が左側に位置するのは、基板１０の移動方向に関連している。つまり、第１チャンバ１００で予熱された基板１０が右方向に移動して、第１チャンバ１００の右側に位置する第２チャンバ２００に移動するため、第１チャンバ１００が左側に位置するものとして示したのである。もちろん、基板１０が右方向に移動するのは、説明の便宜上、任意に設定したものであり、基板１０の進行方向が右か左かは、本発明では重要でない。ただし、以下では、基板１０の進行方向を右方向と想定して説明する。
【００２９】
図２をさらに参照すると、第１チャンバ１００は、第１ヒータ１１０を含んで構成することができる。第１ヒータ１１０は、複数の基板１０に熱を加えて基板１０を予熱させる機能を果たすことができる。例えば、プラズマを用いて基板１０に水素パッシベーション工程を行う場合、第１ヒータ１１０によって基板１０の温度を約５００℃〜７００℃の範囲まで予熱させることができる。
【００３０】
このとき、第１ヒータ１１０は、複数の第１単位ヒータ（ユニットヒータ）１１２で構成することができる。ここで、第１単位ヒータ１１２は、通常の長い棒状のヒータであって、石英管の内部に発熱体が挿入されており、両端に設けられた端子を介して外部の電源を受けて熱を発生させる。複数の第１単位ヒータ１１２によって基板１０が予熱されることにより、基板１０の全面積にわたって均一な熱処理が行われるようになる。複数の第１単位ヒータ１１２は、基板１０の長辺方向と平行に一定間隔を有して配置されることが好ましいが、これに限定されるものではなく、基板１０の短辺方向と平行に一定間隔を有して配置されてもよい。また、第１チャンバ１００に配置される第１単位ヒータ１１２の個数は、特に限定されず、本発明の利用目的に応じて多様に変更可能である。
【００３１】
図２には、基板１０が単独で第１チャンバ１００に搬入されて予熱されるものとして示されているが、好ましくは、基板１０が基板ホルダ（図示せず）に載置された状態で第１チャンバ１００に搬入されて予熱されることができる。基板１０が基板ホルダに載置されて処理できるのは、第２チャンバ２００及び第３チャンバ３００においても同様である。基板ホルダについては、以下の第２チャンバ２００及び第３チャンバ３００の説明においては省略する。
【００３２】
次に、第１チャンバ１００は、第１チャンバ１００への基板１０の搬入及び第１チャンバ１００からの予熱が完了した基板１０の搬出を行う第１移送部を含んで構成することができる。このとき、第１移送部は、所定の長さを有し、基板１０の移動方向である右方向に沿って設けられる複数の第１駆動ローラユニット１２０を含んで構成することができる。複数の第１駆動ローラユニット１２０は、基板１０を支持しながら、基板１０をインライン方式で移動させる機能を果たすことができる。より具体的には、複数の第１駆動ローラユニット１２０は、基板１０の下面と接触しながら、基板１０の移動方向に回転して第１チャンバ１００の内部に基板１０を搬入させ、基板１０が搬入されると、基板１０に対するプラズマ処理が行われている間に基板１０を支持し、基板１０に対するプラズマ処理が完了すると、基板１０の下面と接触しながら、基板１０の移動方向に回転して第１チャンバ１００から基板１０を搬出する機能を果たすことができる。
【００３３】
このような機能を円滑に行うために、図２に示すように、複数の第１駆動ローラユニット１２０は、第１チャンバ１００の内部に同一の高さに設けられることが好ましい。また、複数の第１駆動ローラユニット１２０は相互に連動することが好ましい。一方、複数の第１駆動ローラユニット１２０は、設置位置によって互いに異なる幅で形成できるが、直径はすべて同一に形成されることが好ましい。
【００３４】
次に、図２をさらに参照すると、第１チャンバ１００の左側面、より具体的には、後述する第１ロードロックチャンバ４００と接触する面には、所定の幅と高さを有する第１搬入部１３０が形成可能である。第１搬入部１３０は開口して、基板１０が搬入される通路としての役割を果たすことができる。基板１０の予熱工程が行われている間には、第１チャンバ１００を密閉するために第１搬入部１３０が遮断される必要があることから、第１搬入部１３０には、上下方向に運動しながら、第１チャンバ１００を開閉するドア（図示せず）が設置可能である。
【００３５】
次に、図２をさらに参照すると、第１チャンバ１００の右側面、より具体的には、第１搬入部１３０が配置された面に対向し、第２チャンバ２００と接触する第１チャンバ１００の面には、所定の幅と高さを有する第１搬出部１４０が形成可能である。第１搬出部１４０は開口して、基板１０が搬出される通路としての役割を果たすことができる。第１搬入部１３０と同様に、熱処理工程が行われている間には、第１チャンバ１００を密閉するために第１搬出部１４０が遮断される必要があることから、第１搬出部１４０には、上下方向に運動しながら、第１チャンバ１００を開閉する他のドア（図示せず）が設置可能である。
【００３６】
一方、第１チャンバ１００は、上下に独立して配置された第１上部チャンバ１０４（図５を参照）と第１下部チャンバ１０６（図５を参照）とを基本的に備える第１単位チャンバユニット１０２（図５参照）を含んで構成することができる。これについては後述する。
【００３７】
次に、第２チャンバ２００について説明する。
【００３８】
図２をさらに参照すると、第２チャンバ２００は、実質的に内部空間が密閉されるように構成され、基板１０をプラズマ処理するための空間を提供する機能を果たすことができる。第１チャンバ１００と同様に、第２チャンバ２００の形状は直方体であることが好ましい。一方、第２チャンバ２００の材質は、ステンレス鋼、アルミニウムまたは石英などであり得るが、必ずしもこれらに限定されない。
【００３９】
図２をさらに参照すると、第２チャンバ２００は、第１チャンバ１００と第３チャンバ３００との間に位置することを確認することができる。これは、前述したように、基板１０の移動方向に関連している。
【００４０】
図２をさらに参照すると、第２チャンバ２００は、第２ヒータ２１０を含んで構成することができる。基板１０のプラズマ処理のためには、基板１０が所定の温度以上に加熱及び維持される必要があるが、このような意味で、第２ヒータ２１０は、基板１０に熱を加える機能を果たすことができる。例えば、プラズマを用いて基板１０に水素パッシベーション工程を行う場合、第２ヒータ２１０は、基板１０の温度を約４００℃〜１０００℃の範囲に維持させることができる。
【００４１】
このとき、図２に示すように、第２ヒータ２１０は、複数の第２単位ヒータ２１２で構成することができる。第２単位ヒータ２１２は、第１単位ヒータ１１２と実質的に同一の構成及び機能を有し、かつ同一に配置されるため、第２単位ヒータ２１２に関する詳細な説明は省略する。
【００４２】
次に、図２をさらに参照すると、第２チャンバ２００は、複数の第１プラズマ電極２５０を含んで構成することができる。第１プラズマ電極２５０は、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）の発生方法によってプラズマを生成する機能を果たす。すなわち、高周波電圧を供給するＲＦ電源を受けて電磁場が生成されるようにすることにより、プラズマを生成及び維持する機能を果たすことができる。
【００４３】
図３は、本発明の一実施形態にかかる、第１プラズマ電極が配置された第２チャンバの構成を示す図である。
【００４４】
図３を参照すると、第１プラズマ電極２５０は、第１上部電極部２５４と、折り曲げ部２５２と、第１下部電極部２５６とを含んで構成され、基板１０を挟んで折り曲げられた形状を有することができる。より具体的には、第１プラズマ電極２５０は、折り曲げ部２５２を基準として、基板１０の上部に存在する第１上部電極部２５４と、基板１０の下部に存在する第１下部電極部２５６とを含んで構成することができる。ここで、折り曲げ部２５２は、１つ以上の折り曲げ点を有していてもよく、好ましくは、図３に示すように、２つの折り曲げ点を有していてもよい。これにより、第１プラズマ電極２５０は、「コ」の字または逆「コ」の字形状を有することができる。このとき、基板１０は、「コ」の字または逆「コ」の字形状の間に配置可能である。
【００４５】
図３をさらに参照すると、第１上部電極部２５４の末端には、ＲＦアンテナ２６０が接続され、第１下部電極部２５６の末端には、グラウンド（GROUND）２７０が接続されることを確認することができる。ここで、ＲＦアンテナ２６０は、ＲＦ信号を第１プラズマ電極２５０に印加する機能を果たすことができ、グラウンド２７０は、印加されたＲＦ信号が第１プラズマ電極２５０を介して流れるようにする機能を果たすことができる。
【００４６】
図４は、本発明の一実施形態にかかる、第１プラズマ電極でＲＦ信号が流れる様子を概略的に示す図である。
【００４７】
図４を参照すると、基板１０の上部に位置する第１プラズマ電極２５０の第１上部電極部２５４にＲＦ信号が印加され、基板１０の下部に位置する第１プラズマ電極２５０の第１下部電極部２５６にＲＦ信号が流れ出ることができる。すなわち、ＲＦアンテナ２６０から印加されるＲＦ信号は、基板１０の上部で印加された後、第１プラズマ電極２５０に沿って移動して、基板１０の下部でグラウンド２７０を介して流れ出ることができ、この過程によってプラズマが発生及び維持可能である。
【００４８】
このような構成により、第１上部電極部２５４と第１下部電極部２５６とで流れるＲＦアンテナ２６０からの信号の方向は逆であるため、ある特定の領域でＲＦ信号が弱くなってプラズマ密度が減少する現象が消えるようになる。すなわち、基板１０が配置される位置からグラウンド２７０に近い領域では電磁場の強度が小さくなることがあるが、当該領域はＲＦアンテナ２６０にも近い領域であるため、電磁場の強度が補償される。そして、折り曲げ部２５２に近い領域では、第１上部電極部２５４による電磁場と第１下部電極部２５６による電磁場とが相互補償効果を起こし、結果的に、基板１０の全面にわたって均一なプラズマ密度を得ることができる。
【００４９】
次に、図２をさらに参照すると、第２チャンバ２００は、第２チャンバ２００への基板１０の搬入及び第２チャンバ２００からのプラズマ処理が完了した基板１０の搬出を行う第２移送部を含んで構成することができる。第１移送部と同様に、第２移送部は、所定の長さを有し、基板１０の移動方向に沿って設けられる複数の第２駆動ローラユニット２２０を含んで構成することができる。
【００５０】
第２チャンバ２００に基板１０を搬入し、第２チャンバ２００からプラズマ処理が完了した基板１０を搬出することを除けば、複数の第２駆動ローラユニット２２０と第１チャンバ１００の複数の第１駆動ローラユニット１２０は、実質的に同一の構成及び機能を有し、かつ同一に配置されるため、第２駆動ローラユニット２２０に関する詳細な説明は省略する。
【００５１】
次に、図２をさらに参照すると、第２チャンバ２００の左側面、より具体的には、第１チャンバ１００と接触する面には、所定の幅と高さを有する第２搬入部２３０が形成可能である。また、第２チャンバ２００の右側面、より具体的には、第２搬入部２３０が配置された面に対向し、第３チャンバ３００と接触する第２チャンバ２００の面には、所定の幅と高さを有する第２搬出部２４０が形成可能である。このような第２搬入部２３０及び第２搬出部２４０は、上述した第１搬入部１３０及び第１搬出部１４０と同一の構成及び機能を有するため、詳細な説明は省略する。
【００５２】
一方、第２チャンバ２００は、上下に独立して配置された第２上部チャンバ２０４（図５を参照）と第２下部チャンバ（２０６）（図５を参照）とを基本的に備える第２単位チャンバユニット２０２を含んで構成することができる。これについては後述する。
【００５３】
次に、第３チャンバ３００について説明する。
【００５４】
図２をさらに参照すると、第３チャンバ３００は、実質的に内部空間が密閉されるように構成され、基板１０を冷却するための空間を提供する機能を果たすことができる。冷却方式は、水冷方式または空冷方式を利用することができ、場合によっては、自然冷却方式を利用することもできる。第２チャンバ２００と同様に、第３チャンバ３００の形状は直方体であることが好ましく、第３チャンバ３００の材質は、ステンレス鋼、アルミニウム、または石英などであり得るが、必ずしもこれらに限定されない。
【００５５】
図２をさらに参照すると、第３チャンバ３００は、第２チャンバ２００の右側に位置することを確認することができる。これは、前述したように、基板１０の移動方向に関連している。
【００５６】
次に、図２をさらに参照すると、第３チャンバ３００は、プラズマが生成及び維持されるようにする複数の第２プラズマ電極３５０を含んで構成することができる。第２プラズマ電極３５０は、折り曲げ部（図示せず）を基準として、基板１０の上部に存在する第２上部電極部（図示せず）と、基板１０の下部に存在する第２下部電極部（図示せず）とを含んで構成することができる。第２プラズマ電極３５０は、第１プラズマ電極２５０と実質的に同一の構成及び機能を有し、かつ同一に配置されるため、詳細な説明は省略する。
【００５７】
次に、図２をさらに参照すると、第３チャンバ３００は、第３チャンバ３００への基板１０の搬入及び第３チャンバ３００からの冷却が完了した基板１０の搬出を行う第３移送部を含んで構成することができる。第３移送部は、第１移送部と同様に、所定の長さを有し、基板１０の移動方向に沿って設けられる複数の第３駆動ローラユニット３２０を含んで構成することができる。第３チャンバ３００に基板１０を搬入し、第３チャンバ３００から冷却が完了した基板１０を搬出することを除けば、複数の第１駆動ローラユニット１２０と複数の第３駆動ローラユニット３２０は、実質的に同一の構成及び機能を有し、かつ同一に配置されるため、第３駆動ローラユニット３２０に関する詳細な説明は省略する。
【００５８】
次に、図２をさらに参照すると、第３チャンバ３００の左側面、より具体的には、第２チャンバ２００と接触する第２チャンバ２００の面には、所定の幅と高さを有する第３搬入部３３０が形成可能である。また、第３チャンバ３００の右側面、より具体的には、第３搬入部３３０が配置された面に対向し、後述する第２ロードロックチャンバ５００と接触する第３チャンバ３００の面には、所定の幅と高さを有する第３搬出部３４０が形成可能である。第３搬入部３３０及び第３搬出部３４０は、上述した第１搬入部１３０及び第１搬出部１４０と同一の構成及び機能を有するため、詳細な説明は省略する。
【００５９】
以上では、インライン基板処理装置１の基本的な構成要素である第１チャンバ１００、第２チャンバ２００、第３チャンバ３００について説明した。以下では、インライン基板処理装置１の他の構成要素について説明する。
【００６０】
図２をさらに参照すると、本発明の一実施形態にかかるインライン基板処理装置１は、第１ロードロックチャンバ４００を含んで構成することができる。第１ロードロックチャンバ４００は、第１チャンバ１００に搬入される基板１０を臨時に保管する機能を果たすことができる。また、第１ロードロックチャンバ４００は、大気圧下で基板１０を搬入するものの、第１ゲートバルブ４１０が閉じられた状態で基板１０を搬入し、第１チャンバ１００が非真空状態にさらされないようにする機能を果たすことができる。
【００６１】
図２には、第１ロードロックチャンバ４００に１枚の基板１０が搬入されて保管されるものとして示されているが、場合によっては、第１ロードロックチャンバ４００に複数の基板１０が搬入されて保管されてもよい。
【００６２】
図２をさらに参照すると、第１ロードロックチャンバ４００は、第１ロードロックチャンバ４００から基板１０を搬出する第４移送部を含んで構成することができる。第４移送部は、第１移送部と同様に、所定の長さを有し、基板１０の移動方向に沿って設けられる複数の第４駆動ローラユニット４２０を含んで構成することができる。複数の第１駆動ローラユニット１２０と複数の第４駆動ローラユニット４２０は、実質的に同一の構成及び機能を有するため、詳細な説明は省略する。
【００６３】
次に、図２をさらに参照すると、本発明の一実施形態にかかるインライン基板処理装置１は、第２ロードロックチャンバ５００を含んで構成することができる。第２ロードロックチャンバ５００は、冷却が完了した基板１０を臨時に保管する機能を果たすことができる。また、第２ロードロックチャンバ５００は、大気圧下で基板１０を搬出するものの、第２ゲートバルブ５１０が閉じられた状態で基板１０を搬出し、第３チャンバ３００が非真空状態にさらされないようにする機能を果たすことができる。
【００６４】
図２をさらに参照すると、第２ロードロックチャンバ５００は、第２ロードロックチャンバ５００に基板１０を搬入する第５移送部を含んで構成することができる。第５移送部は、第１移送部と同様に、所定の長さを有し、基板１０の移動方向に沿って設けられる複数の第５駆動ローラユニット５２０を含んで構成することができる。複数の第１駆動ローラユニット１２０と複数の第５駆動ローラユニット５２０は、実質的に同一の構成及び機能を有するため、詳細な説明は省略する。
【００６５】
図２をさらに参照すると、第１ロードロックチャンバ４００、第１チャンバ１００、第２チャンバ２００、第３チャンバ３００、第２ロードロックチャンバ５００の順に一列に配置されていることを確認することができる。各チャンバ１００、２００、３００、４００、５００の機能を考慮すると、基板１０は、第１ロードロックチャンバ４００、第１チャンバ１００、第２チャンバ２００、第３チャンバ３００、第２ロードロックチャンバ５００の順に移動して処理できる。このような基板１０の移動を行う構成要素は、各チャンバ１００、２００、３００、４００、５００に配置された第１移送部、第２移送部、第３移送部、第４移送部、第５移送部である。
【００６６】
次に、図２をさらに参照すると、本発明の一実施形態にかかるインライン基板処理装置１は、第１ロードロックチャンバ４００に基板１０を搬入する第１ロボットアーム６００と、第２ロードロックチャンバ５００から基板１０を搬出する第２ロボットアーム７００とを含んで構成することができる。
【００６７】
第１ロボットアーム６００は、第１ロードロックチャンバ４００の外側に配置され、基板１０を第１ロードロックチャンバ４００に搬入する。例えば、第１ロボットアーム６００は、第１ロードロックチャンバ４００の左側に配置され、複数の基板１０が保管されているカセット（図示せず）から基板１０を取り出して、第１ロードロックチャンバ４００に基板１０を搬入する機能を果たすことができる。
【００６８】
第１ロボットアーム６００と同様に、第２ロボットアーム７００は、第２ロードロックチャンバ５００の右側に配置され、第２ロードロックチャンバ５００から基板１０を搬出して外部に伝達する機能を果たすことができる。図２には、第１ロボットアーム６００及び第２ロボットアーム７００のアーム６１０、７１０がそれぞれ１個として示されているが、これに限定されるものではなく、多様な数のアーム６１０、７１０が第１ロボットアーム６００及び第２ロボットアーム７００にそれぞれ採用可能である。第１ロボットアーム６００及び第２ロボットアーム７００の構成及び機能は公知技術に該当するため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００６９】
このように構成された本実施形態にかかるインライン基板処理装置１では、多様なプラズマ処理工程、例えば、プラズマを用いたシリコン層の水素パッシベーション工程などが実施可能である。本実施形態にかかるインライン基板処理装置１は、クラスター方式を利用しながらも、基板１０を移送する第１移送部〜第５移送部が基板１０を移送するのにかかる時間を最小化できるため、全体的なプラズマ工程時間を短縮することができる。結果的に、プラズマ工程の生産性を向上させることができる。
【００７０】
図５は、本発明の他の実施形態にかかるインライン基板処理装置の構成を示す図である。
【００７１】
図５を参照すると、本発明の他の実施形態にかかるインライン基板処理装置２によれば、各チャンバ１００、２００、３００は、相互に独立して配置された上部チャンバ及び下部チャンバを有するチャンバユニットを含んで構成される。
【００７２】
より具体的に説明すると、第１チャンバ１００は、相互に独立して上下に配置された第１上部チャンバ１０４及び第１下部チャンバ１０６を備える第１単位チャンバユニット１０２を含んで構成され、第２チャンバ２００は、相互に独立して上下に配置された第２上部チャンバ２０４及び第２下部チャンバ２０６を備える第２単位チャンバユニット２０２を含んで構成され、第３チャンバ３００は、相互に独立して上下に配置された第３上部チャンバ３０４及び第３下部チャンバ３０６を備える第３単位チャンバユニット３０２を含んで構成される。
【００７３】
このとき、図５に示すように、第１単位チャンバユニット１０２、第２単位チャンバユニット２０２、第３単位チャンバユニット３０２は、一列に接続されて配置可能である。より具体的には、第１単位チャンバユニット１０２の第１上部チャンバ１０４、第２単位チャンバユニット２０２の第２上部チャンバ２０４及び第３単位チャンバユニット３０２の第３上部チャンバ３０４は、一列に接続されて配置され、第１単位チャンバユニット１０２の第１下部チャンバ１０６、第２単位チャンバユニット２０２の第２下部チャンバ２０６及び第３単位チャンバユニット３０２の第３下部チャンバ３０６は、一列に接続されて配置可能である。
【００７４】
各チャンバ１００、２００、３００を複数層の形態で構成する場合、一度により多数の基板１０を処理することができるため、プラズマ工程の生産性をさらに向上させることができるという利点がある。
【００７５】
一方、各チャンバ１００、２００、３００が相互に独立して配置された上部チャンバ１０４、２０４、３０４及び下部チャンバ１０６、２０６、３０６を備えるチャンバユニット１０２、２０２、３０２を含んで構成される場合、第２チャンバ２００及び第３チャンバ３００に配置される第１プラズマ電極２８０及び第２プラズマ電極３８０は、図３に示された第１プラズマ電極２５０とは異なる構成を有することができる。
【００７６】
第１ロードロックチャンバ４００及び第２ロードロックチャンバ５００も、第１チャンバ〜第３チャンバ１００、２００、３００に対応して、相互上下に独立した上部チャンバ及び下部チャンバで構成することができる。
【００７７】
図６は、本発明の他の実施形態にかかる、第１プラズマ電極が配置された第２単位チャンバユニットの構成を示す図である。
【００７８】
図６を参照すると、図３の第１プラズマ電極２５０が１つの空間で形成された第２チャンバ２００に配置されるのとは異なり、図６の第１プラズマ電極２８０は、第２上部チャンバ２０４及び第２下部チャンバ２０６の両方に配置されることを確認することができる。このため、図６の第１プラズマ電極２８０は、図３の第１プラズマ電極２５０と同様に、折り曲げ部２８２、第１上部電極部２８４、第１下部電極部２８６で構成されるが、第１上部電極部２８４が第２上部チャンバ２０４に配置され、第１下部電極部２８６が第２下部チャンバ２０６に配置されるように構成することができる。このため、図６の第１プラズマ電極２８０の折り曲げ部２８２は、図３の第１プラズマ電極２５０の折り曲げ部２５２より長く形成されることが好ましい。
【００７９】
図６をさらに参照すると、第１上部電極部２８４の末端には、ＲＦアンテナ２６０が接続され、第１下部電極部２８６の末端には、グラウンド２７０が接続されることを確認することができる。このような構成は、図３に示された構成と類似しているが、図３では、ＲＦアンテナ２６０とグラウンド２７０が１つの空間で形成された第２チャンバ２００の側面に配置され、図６では、ＲＦアンテナ２６０とグラウンド２７０が互いに独立した第２上部チャンバ２０４及び第２下部チャンバ２０６の側面にそれぞれ配置されるという構成上の違いがある。
【００８０】
図７は、本発明の他の実施形態にかかる、第１プラズマ電極でＲＦ信号が流れる様子を概略的に示す図である。
【００８１】
図７を参照すると、第２上部チャンバ２０４に配置される第１上部電極部２８４にＲＦ信号が印加され、第２下部チャンバ２０６に配置される第１下部電極部２８６にＲＦ信号が流れ出ることができる。このようなＲＦ信号の流れにより、第２上部チャンバ２０４では、第１上部電極部２８４によってプラズマが発生及び維持可能であり、第２下部チャンバ２０６では、第１下部電極部２８６によってプラズマが発生及び維持可能である。
【００８２】
一方、図６の第３チャンバ３００に配置される第２プラズマ電極３８０は、第１プラズマ電極２８０と実質的に同一の構成を有するため、第２プラズマ電極３８０に関する詳細な説明は省略する。
【００８３】
また、図５のインライン基板処理装置２の構成のうち、各チャンバ１００、２００、３００が相互に独立して上下に配置された上部チャンバ１０４、２０４、３０４及び下部チャンバ１０６、２０６、３０６を備えるチャンバユニット１０２、２０２、３０２を含む構成であることと、第１プラズマ電極２８０及び第２プラズマ電極３８０の構成を除けば、図２の基板処理装置１と同一の構成であるため、他の構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００８４】
図８は、本発明のさらに他の実施形態にかかるインライン基板処理装置の構成を示す図である。
【００８５】
図８を参照すると、本発明のさらに他の実施形態にかかるインライン基板処理装置３では、各チャンバ１００、２００、３００が垂直一列に配置される複数のチャンバユニットを含んで構成することができる。より具体的には、第１チャンバ１００は、垂直一列に配置される複数の第１単位チャンバユニット１０２を含んで構成され、第２チャンバ２００は、垂直一列に配置される複数の第２単位チャンバユニット２０２を含んで構成され、第３チャンバ３００は、垂直一列に配置される複数の第３単位チャンバユニット３０２を含んで構成することができる。このように構成する場合、一度により多数の基板１０をプラズマ処理することができるため、工程の生産性を極大化することができる。
【００８６】
図８には、第１チャンバ１００、第２チャンバ２００、第３チャンバ３００がそれぞれ第１単位チャンバユニット１０２、第２単位チャンバユニット２０２、第３単位チャンバユニット３０２を２個ずつ含むものとして示されているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、各チャンバは、多様な数のチャンバユニットを含んで構成することができる。
【００８７】
第１ロードロックチャンバ４００及び第２ロードロックチャンバ５００も、第１チャンバ〜第３チャンバ１００、２００、３００の構成に対応して構成されることは当然である。
【００８８】
図８のインライン基板処理装置３は、上部チャンバと下部チャンバが垂直一列に配置される複数のチャンバユニットを含む構成であることを除けば、図５の基板処理装置２と同一に構成されるため、他の構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００８９】
以下では、本発明の一実施形態にかかるインライン基板処理装置１を用いてシリコン層をプラズマ処理する工程について、図２を参照して説明する。
【００９０】
まず、シリコン層は、第１ロボットアーム６００によって第１ロードロックチャンバ４００に移送される。移送されたシリコン層は、第１ロードロックチャンバ４００に臨時に保管されてから、複数の第４駆動ローラユニット４２０によって第１ロードロックチャンバ４００から搬出されて第１チャンバ１００に搬入可能である。
【００９１】
次に、第１チャンバ１００に搬入されたシリコン層は予熱できる。より具体的には、第１チャンバ１００に搬入されたシリコン層は、第１ヒータ１１０によって予熱され、第１温度から第２温度に上昇可能である。ここで、第１温度は、３００℃〜６００℃の範囲であり得、第２温度は、４００℃〜１０００℃の範囲であり得る。
【００９２】
予熱されたシリコン層は、複数の第１駆動ローラユニット１２０によって第１チャンバ１００から搬出されて第２チャンバ２００に搬入可能である。
【００９３】
次に、第２チャンバ２００に搬入されたシリコン層は、第２温度に維持されながら、第１プラズマ電極２５０によってプラズマ処理できる。このとき、シリコン層を第２温度に維持するために第２ヒータ２１０が駆動され、シリコン層をプラズマ処理するために第１プラズマ電極２５０が駆動可能である。これにより、シリコン層は、第２チャンバ２００での水素パッシベーションが可能である。すなわち、シリコン層に水素が拡散し、拡散した水素がシリコン層に存在するダングリングボンド（dangling bond）と結合してシリコン層が安定化することができる。一方、第２チャンバ２００に発生するプラズマは、好ましくは、水素またはアンモニアを含むプラズマであり得る。
【００９４】
プラズマ処理されたシリコン層は、複数の第２駆動ローラユニット２２０によって第２チャンバ２００から搬出されて第３チャンバ３００に搬入可能である。
【００９５】
次に、第３チャンバ３００に搬入されたシリコン層は、第２温度から第３温度に冷却できる。このとき、第３チャンバ３００に備えられた第２プラズマ電極３５０が駆動可能である。すなわち、第３チャンバ３００でシリコン層を冷却させている間にも、第２プラズマ電極３５０によってシリコン層のプラズマ処理が継続できる。第３チャンバ３００で行われるプラズマ処理は、シリコン層が常温に達するまで継続するのではなく、シリコン層が第３温度に達した時に中断可能である。ここで、第３温度は、３００℃〜７００℃の範囲であり得る。シリコン層の冷却が行われている間にも、第２プラズマ電極３５０を継続して駆動させることにより、第２チャンバ２００での水素プラズマ処理によってシリコン層に混入された水素のアウトディフュージョン現象を効率的に防止することができる。
【００９６】
冷却処理が完了したシリコン層は、複数の第３駆動ローラユニット３２０によって第３チャンバ３００から搬出されて第２ロードロックチャンバ５００に搬入可能である。第２ロードロックチャンバ５００に搬入されたシリコン層は、臨時に保管されてから、第２ロボットアーム７００によって外部に移送できる。
【００９７】
以上の詳細な説明において、本発明は、具体的な構成要素などのような特定の事項と限定された実施形態及び図面によって説明されたが、これは、本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものであって、本発明が上記の実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、このような記載から多様な修正及び変形を図ることができる。したがって、本発明の思想は、上述した実施形態に限定されて定められるのではなく、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等にまたは等価的に変形されたすべてのものは本発明の思想の範疇に属する。
【符号の説明】
【００９８】
１０：基板
１００：第１チャンバ
１１０：第１ヒータ
１２０：第１駆動ローラユニット
１３０：第１搬入部
１４０：第１搬出部
２００：第２チャンバ
２１０：第２ヒータ
２２０：第２駆動ローラユニット
２３０：第２搬入部
２４０：第２搬出部
２５０：第１プラズマ電極
３００：第３チャンバ
３２０：第３駆動ローラユニット
３３０：第３搬入部
３４０：第３搬出部
３５０：第２プラズマ電極
４００：第１ロードロックチャンバ
４２０：第４駆動ローラユニット
５００：第２ロードロックチャンバ
５２０：第５駆動ローラユニット
６００：第１ロボットアーム
７００：第２ロボットアーム
【図１】
2013530514.tif 000003
【図２】
2013530514.tif 000004
【図３】
2013530514.tif 000005
【図４】
2013530514.tif 000006
【図５】
2013530514.tif 000007
【図６】
2013530514.tif 000008
【図７】
2013530514.tif 000009
【図８】
2013530514.tif 000010
【国際調査報告】
2013530514.tif 000011
2013530514.tif 000012
2013530514.tif 000013
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