批次型衬底处理装置的制作方法

1.本公开涉及一种批次型衬底处理装置，且更具体来说涉及一种通过多个电极产生等离子体以对衬底执行处理工艺的批次型衬底处理装置。


背景技术：

2.一般来说，一种衬底处理装置将待处理衬底定位在处理空间内，以使用化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)或原子层沉积(atomic layer deposition，ald)来沉积被注入到处理空间中的工艺气体中所包含的反应粒子。衬底处理装置被分类为能够对一个衬底执行处理工艺的单晶片型衬底处理装置以及能够同时对多个衬底执行处理工艺的批次型衬底处理装置。
3.批次型衬底处理装置可向多个电极供应高频电力以产生等离子体，且因此向衬底供应通过激发在多个电极周围注入的工艺气体而获得的自由基，以执行处理工艺。此处，在由等离子体产生的离子朝向所述多个电极加速以与所述多个电极碰撞时，所述多个电极可能会被损坏。
4.另外，当高频电力可被供应到所述多个电极以产生等离子体，且因此在所述多个电极中产生热量。随着所述多个电极的温度由于热量产生而升高，所述多个电极的电阻增大，使得所述多个电极的电压增大，且因此由等离子体产生的离子的能量增加。另外，在具有高能量的离子与所述多个电极强烈碰撞时，所述多个电极可能会被进一步损坏。具体来说，当处理空间由环绕处理空间的热壁式加热单元(或加热器)进行加热时，所述多个电极的温度进一步升高，此成为更难处理的问题。
5.因此，需要一种能够在防止对多个电极造成损坏的同时降低所述多个电极的环境温度的配置。
6.[现有技术]
[0007]
[专利文献]
[0008]
韩国专利第10-1145538号


技术实现要素：

[0009]
本公开提供一种通过电极保护部对用于等离子体形成的多个电极进行保护的批次型衬底处理装置。
[0010]
根据示例性实施例，一种批次型衬底处理装置包括：反应管，具有其中容置有多个衬底的处理空间；多个电极，沿着所述反应管的纵向方向延伸且被设置成彼此间隔开；以及电极保护部，被配置成对所述多个电极进行保护，其中所述多个电极包括：第一电力供应电极与第二电力供应电极，彼此间隔开；以及接地电极，设置在所述第一电力供应电极与所述第二电力供应电极之间，其中所述电极保护部包括：多个第一电极保护管，分别设置在所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极中；第二电极保护管，设置在所述接地电极中；以及多个连接管，被配置成将所述多个第一电极保护管中的每一者连接到所述第二电极保
护管，以使所述多个第一电极保护管中的每一者与所述第二电极保护管彼此连通。
[0011]
所述多个电极可在所述第一电力供应电极与所述接地电极之间的间隔空间以及所述第二电力供应电极与所述接地电极之间的间隔空间中产生电容耦合等离子体(ccp)。
[0012]
所述批次型衬底处理装置还可包括：冷却气体供应部，被配置成将冷却气体供应到所述多个第一电极保护管及所述第二电极保护管中；以及冷却气体排放部，被配置成从所述多个第一电极保护管及所述第二电极保护管排放所述冷却气体，以产生所述冷却气体的气流。
[0013]
所述冷却气体供应部可连接到所述第二电极保护管，且所述冷却气体排放部可连接到所述多个第一电极保护管中的每一者。
[0014]
所述冷却气体排放部可包括连接到所述多个第一电极保护管中的每一者的排气管线。
[0015]
所述冷却气体排放部还可包括直径调整构件，所述直径调整构件被配置成对所述排气管线的内径进行调整。
[0016]
所述排气管线可包括：第一排气管线，连接到抽吸端口(pumping port)；以及第二排气管线，与所述第一排气管线分支，其中所述冷却气体排放部还可包括：第一阀，设置在所述第一排气管线中；以及第二阀，设置在所述第二排气管线中。
[0017]
当向所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极供应电力时，所述第一阀可打开，且当不向所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极供应电力时，所述第二阀可打开。
[0018]
所述排气管线可在所述冷却气体的每1slm的流动速率下具有近似0.15毫巴或大于0.15毫巴的排气压力。
[0019]
所述多个连接管中的每一者所具有的内径可小于所述多个第一电极保护管及所述第二电极保护管中的每一者的内径。
[0020]
所述冷却气体可包括惰性气体。
[0021]
所述冷却气体供应部可被配置成供应所述冷却气体，使得在不向所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极供应电力时所述冷却气体的流动速率小于在向所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极供应电力时所述冷却气体的流动速率。
[0022]
所述冷却气体在所述第一电极保护管中的每一者中的流动速率可小于所述冷却气体在所述第二电极保护管中的流动速率。
[0023]
所述批次型衬底处理装置还可包括：多个密封盖，分别连接到所述多个第一电极保护管，且在所述多个密封盖中在与所述第一电极保护管中的每一者连通的内空间的侧壁中设置有排气端口，所述冷却气体通过所述排气端口而被排放；以及第二密封盖，连接到所述第二电极保护管，且在所述第二密封盖中在与所述第二电极保护管连通的内空间的侧壁中设置有入口，所述冷却气体通过所述入口而被供应。
附图说明
[0024]
结合附图阅读以下说明，可更详细地理解示例性实施例，在附图中：
[0025]
图1是根据示例性实施例的批次型衬底处理装置的剖视图。
[0026]
图2是用于阐释根据示例性实施例的电极保护部的冷却气体的气流的概念图。
[0027]
图3是用于阐释根据示例性实施例的第一电力供应电极及第二电力供应电极以及接地电极的电压波形及电场的概念图。
具体实施方式
[0028]
在下文中将参照附图更详细地阐述具体实施例。然而，本发明可被实施为不同的形式且不应被视为仅限于本文中所陈述的实施例。确切来说，提供这些实施例是为了使本公开内容透彻及完整，且将向所属领域中的技术人员充分传达本发明的范围。在本说明中，相同的元件由相同的参考编号加以标示。在图中，为使例示清晰起见而夸大各层及各区的尺寸。相同的参考编号始终指代相同的元件。
[0029]
图1是根据示例性实施例的批次型衬底处理装置的剖视图。
[0030]
参照图1，根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100可包括：反应管110，具有其中容置有多个衬底10的处理空间111；多个电极121及122，在反应管110的纵向方向上延伸且彼此间隔开；以及电极保护部130，对所述多个电极121及122进行保护。
[0031]
反应管110可具有上部部分封闭且下部部分敞开的圆柱形形状、由例如石英或陶瓷等耐热材料制成且可提供其中容置有待处理的所述多个衬底10的处理空间111。反应管110的处理空间可为其中容置有衬底舟(substrate boat)且还在其中执行实际处理工艺(例如，沉积工艺)的空间，在所述衬底舟上在反应管110的纵向方向上装载有所述多个衬底10。
[0032]
此处，衬底舟可被配置成对衬底10进行支撑且被设置成使得所述多个衬底10装载在反应管110的纵向方向(即，垂直方向)上且还提供多个处理空间，在所述多个处理空间中对所述多个衬底10进行各别地处理。
[0033]
所述多个电极121及122可沿着反应管110的纵向方向延伸且可彼此间隔开。举例来说，所述多个电极121及122中的每一者可具有沿着反应管110的纵向方向延伸的条形状，可并排布置(或彼此平行地布置)，且可沿着反应管110的圆周方向而彼此间隔开。
[0034]
此处，所述多个电极121及122可包括彼此间隔开的第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b以及设置在第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b之间的接地电极122。第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b可彼此间隔开，且可向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者供应(或施加)高频电力(或射频(radio frequency，rf)电力)。
[0035]
接地电极122可设置在第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b之间且可接地。此处，接地电极122可用作第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b的共用接地电极122。
[0036]
当向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应高频电源(或高频电力)时，在第一电力供应电极121a与接地电极122之间以及第二电力供应电极121b与接地电极122之间可产生等离子体。也就是说，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122可具有三电极结构，且可对高频电力进行划分以供应到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者。因此，可减少产生等离子体所需的高频电力或获得期望量的自由基所需的高频电力，且可防止出现由于高频电力而导致的第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122的损坏和/或粒子的产生。
[0037]
举例来说，所述多个电极121及122可设置在通过分隔壁125而与处理空间111隔开的放电空间中，且等离子体形成部120可由所述多个电极121及122以及分隔壁125提供。等离子体形成部120可使用所述多个电极121及122产生等离子体且可通过等离子体对从气体供应管170供应的工艺气体进行分解，以将经分解的供应气体提供到反应管110中的处理空间111。此处，等离子体形成部120可具有通过在反应管110的纵向方向上延伸的分隔壁125而与处理空间111隔开的放电空间。此处，等离子体形成部120可沿着反应管110的纵向方向延伸，以通过设置在反应管110的圆周方向上的所述多个电极121及122而在放电空间中形成等离子体。
[0038]
等离子体形成部120的放电空间可为其中产生等离子体的空间且可通过分隔壁125而与处理空间111隔开。因此，等离子体形成部120可使用放电空间中的等离子体对从气体供应管170供应的工艺气体进行分解且可仅将经分解的工艺气体的自由基提供到处理空间111中。
[0039]
此处，分隔壁125可在反应管110的纵向方向上延伸，可设置在反应管110内部或者设置在反应管110外部。举例来说，如图1中所示，分隔壁125可设置在反应管110内部以与反应管110的内壁一同界定放电空间，且可包括连接到反应管110的内壁(或内表面)的多个子侧壁及位于所述多个子侧壁之间的主侧壁。所述多个子侧壁可从反应管110的内壁突出(或延伸)到反应管110的内部且可彼此间隔开以平行地设置。另外，主侧壁可与反应管110的内壁间隔开且设置在所述多个子侧壁之间。此处，所有所述多个子侧壁及主侧壁均可在反应管110的纵向方向上沿着反应管110的内壁延伸。然而，分隔壁125可被设置成各种形状，而不仅限于图1中所示的形状，只要分隔壁提供与处理工艺分离的放电空间即可。
[0040]
作为另一实施例，分隔壁125可设置在反应管110外部以与反应管110的外壁一同界定放电空间，且可包括连接到反应管110的外表面(或外壁)的多个子侧壁及位于所述多个子侧壁之间的主侧壁。所述多个侧向侧壁115a及115b可从反应管110的外壁突出到反应管110的外部且可被设置成彼此间隔开且彼此平行。另外，主侧壁可与反应管110的外壁间隔开且设置在所述多个子侧壁之间。
[0041]
主侧壁可被设置成直径小于或大于反应管110的直径的管的形式，以在反应管110的侧壁与主侧壁之间(即，在反应管的内壁与主侧壁之间或者在反应管的外壁与主侧壁之间)界定放电空间。
[0042]
等离子体形成部120可在通过分隔壁125而与处理空间111隔开的放电空间中产生等离子体，使得从气体供应管170供应的工艺气体不被直接供应到反应管110中以在处理空间111中被分解，而是在作为与处理空间111隔开的空间的放电空间中被分解且然后被供应到处理空间111中。处理空间111的内壁(或内部壁)以及衬底10的温度可由于环绕处理空间111的热壁式加热单元(或加热器)而升高，且因此工艺气体可能会沉积以在处理空间111的内壁上形成不期望的薄膜。在处理空间111的内壁上形成(或沉积)的薄膜可能会在被等离子体引起的电场或磁场分隔为粒子的同时在衬底10的处理工艺期间充当污染物。因此，当等离子体形成部120在通过分隔壁125而与处理空间111隔开的放电空间中产生等离子体以将工艺气体直接供应到处理空间111中从而在处理空间111中产生等离子体时，可防止出现在处理空间111的内壁上形成的薄膜被电场及磁场分隔为粒子的限制。
[0043]
电极保护部130可对所述多个电极121及122进行保护且可环绕所述多个电极121
及122中的每一者的至少一部分，以对所述多个电极121及122中的每一者进行保护。举例来说，电极保护部130可环绕第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122中的每一者的至少一部分，以对第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122进行保护。
[0044]
图2是用于阐释根据示例性实施例的电极保护部的冷却气体的气流的概念图。
[0045]
参照图2，电极保护部130可包括：多个第一电极保护管131，分别设置在第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中；第二电极保护管132，设置在接地电极122中；以及多个连接管133，将所述多个第一电极保护管131中的每一者连接到第二电极保护管132，以使所述多个第一电极保护管131中的每一者与第二电极保护管132彼此连通。所述多个第一电极保护管131可分别设置在第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中且环绕第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的外周表面，以对第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b进行保护。
[0046]
第二电极保护管132可设置在接地电极122中且可环绕接地电极122的外周表面，以对接地电极122进行保护。
[0047]
举例来说，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122中的每一者可被保护以从顶部到底部被第一电极保护管131和/或第二电极保护管132环绕，所述多个电力供应电极121a及121b以及接地电极122中的每一者可由柔性编织配线制成。
[0048]
一般来说，由于使用高频电源而导致的电传导可能会导致趋肤效应(skin effect)，在所述趋肤效应下电流沿着表面流动(或者可能会受到金属穿透深度的影响，所述金属穿透深度是电流流经的深度)。另外，在针对第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122使用网状类型电极的情形中，由于空的空间所占据的面积为大的，且因此会由于大的表面积而在通过大的电阻供应高频电力方面存在效率低下的限制。此外，可在高温及低温下重复执行用于衬底10的处理工艺，且当第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122以网状类型提供时，网状电极的形状可根据温度而发生不规则改变，此在维持形状方面是不利的。另外，由于电阻根据改变的形状而变化，因此存在当供应高频电力时产生不均匀等离子体的限制。
[0049]
为防止这些限制，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122不仅可插入到第一电极保护管131和/或第二电极保护管132中，而且可使空的空间最小化，且因此以具有柔性的编织型(编织配线)提供。举例来说，为进一步减少空的空间，可另外执行对电极中的每一者的表面施加金属的方法。另外，可进一步设置对第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122中的每一者的两个端部进行固定及支撑以使其不移动的弹簧部(未示出)，使得柔性编织型的第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122在放电空间内部在反应管110的纵向方向上延伸且然后维持处于固定状态。因此，柔性的第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122中的每一者可通过弹簧部而固定在反应管110的纵向方向上且然后维持处于薄且细长的杆形状。
[0050]
第一电极保护管131及第二电极保护管132可分别环绕第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的外部以及接地电极122的外部，以使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者与接地电极122电绝缘且还保护暴露于等离子体气氛的第
一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122免受等离子体影响。另外，可安全地保护第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122免受可能会由等离子体产生的污染物或粒子的影响。此处，第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者可由例如石英或陶瓷等耐热材料制成且可被制造成与反应管110整合在一起。
[0051]
所述多个连接管133可将所述多个第一电极保护管131中的每一者连接到第二电极保护管132且可使得所述多个第一电极保护管131与第二电极保护管132能够彼此连通。此处，所述多个连接管133可维持所述多个第一电极保护管131中的每一者与第二电极保护管132之间的间隔(interval)。因此，可均匀地(或恒定地)维持第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔以及第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔，且另外，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者与接地电极122之间的间隔可彼此均匀地间隔开。
[0052]
为在放电空间中获得均匀的等离子体密度，第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔空间(或等离子体产生空间)和第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔空间必须具有相同的体积(或面积)。另外，需要在第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔空间和第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔空间中产生具有相同强度的等离子体(或等离子体电势)，以在第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔空间中产生均匀的等离子体密度。为此，所述多个第一电极保护管131中的每一者可连接到第二电极保护管132，以维持所述多个第一电极保护管131中的每一者与第二电极保护管132之间的间隔。因此，第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔和第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔可维持相同。因此，第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔和第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔具有相同的体积，使得等离子体密度在多个等离子体产生空间(或间隔空间)中是均匀的。
[0053]
另外，所述多个连接管133可将所述多个第一电极保护管131连接到第二电极保护管132并且使得第一电极保护管131与第二电极保护管132能够彼此连通，使得气体在第一电极保护管131与第二电极保护管132之间流动。举例来说，在所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者中可设置有气体通路，在所述气体通路中所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132的内壁(或内表面)分别与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122(或者与第一电力供应电极及第二电力供应电极以及接地电极的表面)间隔开以使得气体流动。另外，在所述多个连接管133中的每一者中可设置有具有管形状的气体通路，以使得所述多个第一电极保护管131中的每一者的气体通路与第二电极保护管132的气体通路能够彼此连通。
[0054]
此处，所述多个电极121及122可在第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔空间中产生电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma，ccp)。第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b可与接地电极122间隔开，以对所述多个等离子体产生空间进行界定。也就是说，第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔空间可提供所述多个等离子体产生空间。
[0055]
另外，所述多个电极121及122可在第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔空间(等离子体产生空间)以及第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔空间(等离子体产生空间)中产生电容耦合等离子体(ccp)。举例来说，当向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者供应高频电力时，可由在第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔空间中产生的电场产生电容耦合等离子体(ccp)。
[0056]
与电容耦合等离子体(ccp)方法(在电容耦合等离子体(ccp)方法中，通过在第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔空间中产生的电场所产生的电子加速来获得能量，以产生等离子体)不同，在电感耦合等离子体(inductively coupled plasma，icp)方法中，当流经连接到彼此的天线的电流所产生的磁场随时间发生改变时，可从磁场周围产生的电场产生等离子体。一般来说，在电感耦合等离子体(icp)方法中，通过e模式产生等离子体且将等离子体转换成h模式以产生高密度等离子体。根据等离子体密度或所施加的电力将电感耦合等离子体(icp)方法划分成e模式及h模式。为执行从具有低等离子体密度的e模式到具有高等离子体密度的h模式的模式转换，必须感应到高电力。此处，当输入电力增大时，根据粒子及高电子温度产生不参与反应的数个自由基，从而导致限制，其中难以获得良好质量的膜且难以根据由天线产生的电场来产生均匀的等离子体。
[0057]
然而，在本公开中，由于在第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔空间中的每一者中产生电容耦合等离子体(ccp)，因此不必如同在电感耦合等离子体(icp)中般感应用于执行模式转换的高电力。因此，通过根据低电子温度产生参与反应的大量自由基会更有效地防止粒子的产生并获得良好质量的膜。
[0058]
根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100还可包括将冷却气体供应到所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中的冷却气体供应部150以及从所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132排放冷却气体以产生冷却气体的气流的冷却气体排放部160。
[0059]
冷却气体供应部150可将冷却气体供应到所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132，以使分别设置在所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中的第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122冷却。通过向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应高频电力，可在产生等离子体的同时产生热量。由于热量产生导致第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122的温度升高，因此第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122的(金属)电阻可增大，且因此(感应)电压可根据以下公式增大以使由等离子体产生的离子的能量增加：电压(v)＝电流(i)
×
电阻(r)。另外，具有高能量的离子可能会与所述多个第一电极保护管131和/或第二电极保护管132的表面强烈碰撞，从而对所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132造成损坏和/或产生粒子(例如形成第一电极保护管131及第二电极保护管132的材料(例如石英)中所包括的金属成分)。如上所述般产生的粒子可能会充当反应管110中的污染物，从而导致薄膜的(金属)污染。举例来说，在制造半导体器件的工艺期间产生的污染物粒子(或粒子)与器件的良率密切相关，且具体来说，在薄膜工艺期间产生的
(金属)污染物粒子会使电流传导，从而导致电流泄漏。由于电流泄漏，可能会导致器件的故障且可能会对产品的良率产生严重的不利影响。
[0060]
因此，在本公开中，可通过冷却气体供应部150将冷却气体供应到所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中，以使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122冷却，从而防止或抑制第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122中的每一者的温度升高。因此，可防止由等离子体产生的离子的能量增加，且可由于离子的高阶能量而防止所述多个第一电极保护管131和/或第二电极保护管132在所述多个电极保护管131和/或第二电极保护管132的表面上彼此碰撞，以排除(金属)污染的影响。
[0061]
另外，可在近似600℃或大于600℃的高温下执行对衬底10进行处理的工艺，且可使由例如镍(ni)等金属制成的第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122在近似600℃或大于600℃的高温下氧化。因此，可通过冷却气体供应部150而将冷却气体作为保护性气体供应到所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中，以防止第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122被氧化。另外，可改善第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122中的每一者的寿命。
[0062]
举例来说，冷却气体可被供应到所述多个第一电极保护管131或第二电极保护管132且还经由连接管133(或通过连接管)流动到另一电极保护管131或132中。此处，冷却气体供应部150可包括对冷却气体的流动速率(或供应量)进行测量的流量计151。因此，可通过流量计151对冷却气体的流动速率进行测量，以对冷却气体的供应量(或流动速率)进行调整。
[0063]
冷却气体排放部160可从所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132排放冷却气体，以产生冷却气体的气流。举例来说，冷却气体供应部150可连接到所述多个第一电极保护管131或第二电极保护管132。另外，冷却气体排放部160可连接到所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132之中不与冷却气体供应部150连接的其余电极保护管131或132，以排放被供应到第一电极保护管131或第二电极保护管132的冷却气体。因此，被供应到所述多个第一电极保护管131或第二电极保护管132以通过连接管133流动到其余电极保护管131或132的冷却气体可被排放。
[0064]
在本公开中，可通过冷却气体供应部150、连接管133及冷却气体排放部160设置冷却气体的通路，所述通路穿过所述多个第一电极保护管131或第二电极保护管132、连接管133及其余电极保护管131或132。因此，冷却气体可有效地流经所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132，以使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122有效地冷却且有效地防止第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122被氧化。
[0065]
此处，所述多个连接管133可将第一电极保护管131中的每一者的一个端部(例如，上部端部)连接到第二电极保护管132的一个端部。
[0066]
图3是用于阐释根据示例性实施例的第一电力供应电极及第二电力供应电极以及接地电极的电压波形及电场的概念图。此处，图3所示(a)示出第一电力供应电极及第二电力供应电极以及接地电极的电压波形，且图3所示(b)示出第一电力供应电极及第二电力供应电极以及接地电极的电场。
[0067]
参照图3，可对被施加到第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b的电压进行合成(或合并)以将高感应电压(例如，两倍的电压)感应到接地电极122，且另外，可由于电场的重叠而产生比第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的热量高的高温热量。也就是说，共用接地电极122可能会受到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极二者的影响，使得电场彼此重叠，且因此可能会在接地电极122中产生高温热量。
[0068]
详细来说，在使用共用接地电极122的三电极结构中，施加到第一电力供应电极121a的电压与施加到第二电力供应电极121b的电压具有相同的相位差，且因此，可将比第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的电场大的电场感应到接地电极122。因此，由于不期望的高电场，等离子体电势与电场成比例地增加。当接地电极122的等离子体电势以此种方式增加时，可能会产生接地电极122的高温热量，从而导致等离子体损坏。另外，可能会发生等离子体损坏，从而导致接地电极122周围的第二电极保护管132、分隔壁125及反应管110以及被感应双倍电压的接地电极122损坏。
[0069]
因此，需要使产生高温热量的接地电极122有效地冷却。
[0070]
为使接地电极122有效地冷却，冷却气体供应部150可连接到第二电极保护管132，且冷却气体排放部160可连接到所述多个第一电极保护管131。冷却气体供应部150可连接到第二电极保护管132，以首先将冷的冷却气体供应到其中设置(或插入)有接地电极122的第二电极保护管132，从而将其中产生高温热量的接地电极122有效地冷却到由于穿过另一电极保护管(即，第一电极保护管)而处于冷状态的冷却气体。也就是说，冷却气体可与其中在冷态下产生高温热量的接地电极122接触，以在冷却气体与接地电极122之间形成大的温差，使得在冷却气体与接地电极122之间积极地执行热量交换。因此，可使产生高温热量的接地电极122有效地冷却。
[0071]
另一方面，当冷却气体供应部150连接到所述多个第一电极保护管131中的至少一者以从所述多个第一电极保护管131中的至少一者供应冷却气体时，冷却气体可在穿过所述多个第一电极保护管131中的至少一者的同时与第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b进行热量交换。因此，经加热的冷却气体与接地电极122之间的温差变得不明显(或减小)，且产生高温热量的接地电极122的冷却可能不明显(或效率低下)。
[0072]
冷却气体排放部160可连接到所述多个第一电极保护管131中的每一者。因此，被供应到第二电极保护管132以使接地电极122冷却的冷却气体可通过所述(多个)连接管133而移动(或引入)到第一电极保护管131中的每一者，且在使用被引入到所述多个第一电极保护管131的冷却气体使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b冷却之后，冷却气体可被排放。因此，可出现冷却气体的气流，其中冷却气体通过冷却气体供应部150被供应到第二电极保护管132，以穿过连接管133中的每一者且然后穿过第一电极保护管131中的每一者并且然后可被排放到冷却气体排放部160。另外，可产生从第二电极保护管132分支(或分配)到基于第二电极保护管132设置在两个侧处的第一电极保护管131的冷却气体的两个气流。
[0073]
此处，在使产生高温热量的接地电极122冷却之后，可对被供应到第二电极保护管132的冷却气体进行分配以使其通过所述多个连接管133移动到所述多个第一电极保护管131。因此，即使通过与接地电极122的热量交换而被加热，冷却气体仍可具有比第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的温度低的温度，且因此可使第一电力供
应电极121a及第二电力供应电极121b冷却。此处，在第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中可能会产生热量(具有比接地电极122的温度低的温度)，且因此，即使通过与接地电极122的热量交换而被加热的冷却气体也可使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b充分冷却。
[0074]
当冷却气体被供应到第二电极保护管132且然后通过所述多个连接管133被分配到所述多个第一电极保护管131以产生冷却气体的所述两个气流时，冷却气体的所述两个气流可在不彼此干扰的情况下而为平稳的。另一方面，当冷却气体被供应到所述多个第一电极保护管131且然后冷却气体被排放到第二电极保护管132时，被供应到所述多个第一电极保护管131的冷却气体可能会通过所述多个连接管133而被接合(或合并)到一个第二电极保护管132中，从而引起瓶颈和/或涡流。因此，冷却气体的气流不平稳，且第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b和/或接地电极122的冷却可能会效率低下。也就是说，由于冷却气体从所述多个第一电极保护管131合并到一个第二电极保护管132中，因此冷却气体的所述两个气流可能会彼此干扰，且因此冷却气体的气流可能会不平稳。
[0075]
此处，冷却气体排放部160可包括分别连接到所述多个第一电极保护管131的排气管线161。排气管线161可连接到所述多个第一电极保护管131中的每一者。因此，冷却气体可被供应到第二电极保护管132以使接地电极122冷却且通过所述多个连接管133而被分配到所述多个第一电极保护管131以进行移动，使得冷却气体使第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b冷却且然后冷却气体被排放。此处，排气管线161可连接到所述多个第一电极保护管131中的每一者，且因此在一位置(例如，排气端口)处的冷却气体的量大于在一位置(例如，入口)处的冷却气体的量，即，排气端口宽于入口，使得冷却气体被平稳地排放。另外，冷却气体的气流可根据冷却气体的供应而变得平稳。
[0076]
另外，排气管线161可包括连接到抽吸端口的第一排气管线161a以及与第一排气管线161a分支的第二排气管线161b。第一排气管线161a可连接到抽吸端口，以在排气管线161的至少一部分(例如，第一排气管线)中产生排气压力(或用于排气的压力)，且因此冷却气体可从所述多个第一电极保护管131平稳地排放。
[0077]
举例来说，第一排气管线161a可连接到真空泵165，所述真空泵165连接到抽吸端口，以快速地排放通过与接地电极122及第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b的热量交换而被加热的冷却气体。因此，可使接地电极122以及第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b迅速冷却，以改善接地电极122以及第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的冷却效率。
[0078]
第二排气管线161b可与第一排气管线161a分支，以在不通过真空泵165或类似泵产生人工排气压力的情况下将冷却气体排气到大气。
[0079]
此处，第一电极保护管131中的每一者中的冷却气体的流动速率可小于第二电极保护管132中的冷却气体的流动速率，且因此，即使在通过一个真空泵165从所述多个第一电极保护管131同时排放冷却气体时，冷却气体仍可被有效地排放。另外，由于第一电极保护管131中的每一者的内部压力小于第二电极保护管132的内部压力，因此冷却气体可有效地从第二电极保护管132流动到第一电极保护管131中的每一者。
[0080]
此处，冷却气体排放部160还可包括直径调整构件163，以用于对排气管线161的内径进行调整。直径调整构件163可对排气管线161的内径进行调整且可对至少第一排气管线
161a的内径进行调整。由于所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者由石英或类似材料制成且因此因真空压力(或负压力)而破裂，因此所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者的内部可维持处于适当的(内部)压力(例如，大气压水平)。当在不具有直径调整构件163的情况下通过真空泵165在排气管线161中产生排气压力时，在所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中可能会产生过低的(内部)压力(或真空压力)，且因此所述多个第一电极保护管131和/或第二电极保护管132可能会破裂。因此，即使排气管线161中的至少第一排气管线161a的内径通过直径调整构件163而减小(或得到调整)以通过真空泵165在排气管线161中产生排气压力，第一电极保护管131及第二电极保护管132的内部仍可维持处于适当的(内部)压力。
[0081]
举例来说，直径调整构件163可包括孔口(orifice)，且所述孔口可向第一排气管线161a中插入达1/4英寸，使得使接地电极122及第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b冷却的冷却气体恒定地排放到真空泵165。此处，孔口可被设置为冲压薄板且可用于压降及流动限制的目的，以帮助在稳定的排气压力下排放冷却气体。
[0082]
根据本公开的批次型衬底处理装置100还可包括针阀(needle valve)164，所述针阀164安装在排气管线161中以对使接地电极122及第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b冷却的冷却气体的排放量进行调整。针阀164可安装在排气管线161中，以对流动速率进行精细调整。此处，针阀164可手动地对超精细流动速率进行控制，且因此可针对真空排气和/或空气排气(或热量排气)来对排气量进行调整。
[0083]
此处，冷却气体排放部160还可包括设置在第一排气管线161a中的第一阀162a及设置在第二排气管线161b中的第二阀162b。第一阀162a可设置在第一排气管线161a中，且当第一阀162a打开时，可执行通过第一排气管线161a的排气，且因此可执行真空排气。
[0084]
第二阀162b可设置在第二排气管线161b中，且当第二阀162b打开时，可执行通过第二排气管线161b的排气，且因此可执行大气排气。
[0085]
举例来说，第一阀162a及第二阀162b可设置(或安装)在与其中设置有第一电力供应电极121a的第一电极保护管131连接的排气管线161和与其中设置有第二电力供应电极121b的第一电极保护管131连接的排气管线161之间的接合点161c的后面(或后端部处)。此处，根据第一阀162a及第二阀162b中的每一者的打开及关闭，真空排气与大气排气可在接合点161c处分流。
[0086]
此处，当向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时，第一阀162a可打开，且当不向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时，第二阀162b可打开。也就是说，当向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应(高频)电力以产生等离子体时，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122可产生热量。因此，第一阀162a可打开，以通过排气管线161的排气压力的产生来使接地电极122以及第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b迅速冷却，从而改善接地电极122以及第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的冷却效率。另外，当由于不需要产生等离子体而不向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时，第二阀162b可打开，以将通过与接地电极122及第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b的热量交换而被加热的冷却气体排气到大气。此处，当第一阀162a打开时，第二阀162b可关闭，且当第二阀162b打开时，第一阀162a可关闭。
[0087]
排气管线161可在冷却气体的每标准升/分钟(standard liter per minute，slm)的流动速率下产生近似0.15毫巴或大于0.15毫巴的排气压力，且具体来说，在冷却气体的每1slm的流动速率下产生近似0.15毫巴到近似20毫巴或大于20毫巴的排气压力。当冷却气体被供应到(仅)第二电极保护管132时，冷却气体必须被均匀地分配以流经所述多个第一电极保护管131，且第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b的冷却效率必须维持处于相同的水平。然而，由于接地电极122、第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b的下垂(或倾斜)现象，每一电极121或122与电极保护管131或132之间的间隔可能不均匀，从而干扰冷却气体的气流。此可能会充当使第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b和/或接地电极122的冷却效率劣化的因素。
[0088]
因此，排气管线161可在冷却气体的每1slm的流动速率下产生近似0.15毫巴或大于0.15毫巴的排气压力。在此种情形中，可抑制或防止接地电极122、第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b的下垂现象，以将每一电极121或122与电极保护管131或132之间的间隔维持处于相同水平，且另外，即使每一电极121或122与电极保护管131或132之间的间隔不恒定，冷却气体仍可被均匀地分配以流动到所述多个第一电极保护管131。另外，由于处于(几乎)恒定(或相同水平)流动速率的冷却气体可流经所述多个第一电极保护管131，因此第一电力供应电极121a与第二电力供应电极121b的冷却效率可均等。
[0089]
此处，当在排气管线161中在冷却气体的每1slm的流动速率下产生超过近似20毫巴的排气压力时，冷却气体可能会流动得过快，且因此冷却气体可能不会与接地电极122、第一电力供应电极121a和/或第二电力供应电极121b进行充分的热量交换，且确切来说，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122的冷却效率可能会劣化。
[0090]
可对与其中设置有第一电力供应电极121a的第一电极保护管131连接的排气管线161以及与其中设置有第二电力供应电极121b的第一电极保护管131连接的排气管线161中的每一者的排气压力进行调整(控制)。可对与其中设置有第一电力供应电极121a的第一电极保护管131连接的排气管线161以及与其中设置有第二电力供应电极121b的第一电极保护管131连接的排气管线161中的每一者的排气压力进行调整，且因此具有(几乎)恒定流动速率的冷却气体可流经所述多个第一电极保护管131。此处，可对所述多个第一电极保护管131中的每一者的流动速率进行测量，以对与其中设置有第一电力供应电极121a的第一电极保护管131连接的排气管线161以及与其中设置有第二电力供应电极121b的第一电极保护管131连接的排气管线161中的每一者的排气压力进行调整。另外，可对与其中设置有第一电力供应电极121a的第一电极保护管131连接的排气管线161以及与其中设置有第二电力供应电极121b的第一电极保护管131连接的排气管线161中的每一者的排气压力进行调整，使得所述多个第一电极保护管131中的每一者的流动速率根据第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者的温度而发生变化，以进行适当的冷却。
[0091]
所述多个连接管133中的每一者所具有的内径可小于所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者的内径。当所述多个连接管133所具有的内径小于所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者的内径时，在将冷却气体充分填充在第二电极保护管132中之后，可将冷却气体分配到所述多个第一电极保护管131中。另外，由于第二电极保护管132的内部经冷却气体充分填充，因此可有效地防止接地电极122的氧化。
[0092]
另一方面，当所述多个连接管133所具有的内径等于或大于所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者的内径时，在将被供应到第二电极保护管132中的冷却气体(充分)填充在第二电极保护管132中之前，冷却气体可能会流出到所述多个连接管133中。由于此种结构，冷却气体可能无法被供应到接地电极122、第一电力供应电极121a和/或第二电力供应电极121b的整个表面，且因此防氧化效果可能会降低。另外，可能会由于存在不执行热量交换的部分而使冷却效率劣化，且在接地电极122、第一电力供应电极121a和/或第二电力供应电极121b中的每一位置处可能会出现温度不均匀性，且因此接地电极122、第一电力供应电极121a和/或第二电力供应电极121b可能会被损坏，或者等离子体放电(或产生)性能可能会受到影响。
[0093]
因此，在本公开中，可通过使所述多个连接管133中的每一者的内径小于所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中的每一者的内径来解决这些限制。
[0094]
此处，冷却气体可包括惰性气体，且惰性气体可为氮气(n2)、氩气(ar)或类似气体。可将例如氮气(n2)等惰性气体供应到所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中，以防止氧气(o2)被引入或停留在所述多个第一电极保护管131及第二电极保护管132中。因此，可防止第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122通过与氧气(o2)发生反应而被氧化。
[0095]
当不向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时，冷却气体供应部150可供应冷却气体，所述冷却气体所具有的流动速率小于当向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时的流动速率。仅当通过向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力而产生等离子体时，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b以及接地电极122才可产生热量。为此，当由于未产生等离子体(或对等离子体进行放电)而不向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时，可供应所具有的流动速率(例如，近似3slm)比在向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b供应电力时的流动速率(例如，近似10slm)小的冷却气体，且也可通过一般的大气排气排放所述冷却气体以节省能量消耗。
[0096]
根据实施例的批次型衬底处理装置100还可包括：多个第一密封盖141，分别连接到第一电极保护管131且在与第一电极保护管131连通的内空间的侧壁上设置有排气端口141a，所述冷却气体通过排气端口141a而被排放；以及第二密封盖142，连接到第二电极保护管132且在与第二电极保护管132连通的内空间的侧壁上设置有入口142a，所述冷却气体通过所述入口142a而被供应。
[0097]
所述多个第一密封盖141可分别连接到所述多个第一电极保护管131且可具有与第一电极保护管131中的每一者连通的内空间，使得第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b的至少一部分被插入(或容置)在所述内空间中。另外，所述多个第一密封盖141可在与第一电极保护管131中的每一者连通的内空间的侧壁上设置有排气端口141a，冷却气体通过所述排气端口141a而在径向方向上被排放。也就是说，排气端口141a可设置在与第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b的延伸方向垂直的方向上。
[0098]
举例来说，所述多个第一密封盖141可分别连接到所述多个第一电极保护管131的另一端部(例如，下部端部)，且在第一电极保护管131中的每一者与第一密封盖141之间可设置有第一密封构件135(例如o形环)。另外，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极
121b的后端部(或下部端部)可通过第一密封盖141中的每一者而被引出。此处，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者可设置有宽度比容置在第一密封盖141的内空间中的其他部分中的每一者的宽度宽的突出部，且所述突出部可与第一密封盖141中的每一者的后端部(例如，下部端部)的台阶部分相钩。此处，所述突出部可被设置成使得第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b中的每一者相对于自身突出，或者可通过向第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b添加相同材料或另一材料来设置所述突出部。此处，在第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b的突出部与第一密封盖141中的每一者的后端部的台阶部分之间可设置有第二密封构件145(例如o形环)。因此，第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b可被稳定地支撑，以防止或抑制第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b的下垂的出现，且第一电极保护管131中的每一者的另一端部可被密封。
[0099]
第二密封盖142可连接到第二电极保护管132且可具有与第二电极保护管132连通的内空间，使得接地电极122的至少一部分插入所述内空间。另外，第二密封盖142可在与第二电极保护管132连通的内空间的侧壁上设置有入口142a，冷却气体通过所述入口142a而在径向方向上被供应。也就是说，入口142a可设置在与接地电极122的延伸方向垂直的方向上。
[0100]
举例来说，第二密封盖142可连接到第二电极保护管132的另一端部，且第一密封构件135可设置在第二电极保护管132与第二密封盖142之间。另外，接地电极122的后端部可通过第二密封盖142而被引出，且接地电极122可设置有宽度比容置在第二密封盖142的内空间中的其他部分中的每一者的宽度宽的突出部且因此与第二密封盖142的后端部的台阶部分相钩。此处，所述突出部可被设置成使得接地电极122相对于自身突出，或者可通过向接地电极122添加相同材料或另一材料来设置所述突出部。此处，第二密封构件145可设置在接地电极122的突出部与第二密封盖142的后端部处的台阶部分之间。因此，接地电极122可被稳定地支撑，以防止或抑制接地电极122的下垂，且第二电极保护管132的另一端部可被密封。
[0101]
由于通过设置在与接地电极122的延伸方向垂直的方向上的入口142a而朝向接地电极122的侧表面供应冷却气体，因此冷却气体可沿着接地电极122的侧表面快速且有效地扩散。另外，由于冷却气体进行流动以与接地电极122的表面接触，因此可有效地执行接地电极122与冷却气体之间的热量交换。另外，由于冷却气体通过设置在与第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b的延伸方向垂直的方向上的排气端口141a而沿着第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b的侧表面快速且有效地流动，因此冷却气体可进行流动以与第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b的表面接触，使得有效地执行第一电力供应电极121a或第二电力供应电极121b与冷却气体之间的热量交换。
[0102]
另外，第二密封盖142的入口142a与第一密封盖141的排气端口141a可具有不同的大小(或直径)和/或数目。举例来说，在第二密封盖142中可设置有比第一密封盖141的排气端口141a的数目多的两个入口142a，以将大量冷却气体供应到第二电极保护管132，使得在使接地电极122有效地冷却的同时通过将冷却气体分配到所述多个第一电极保护管中而供应足够量的冷却气体。另外，第一密封盖141的排气端口141a所具有的大小可大于第二密封盖142的入口端口142a的大小，使得冷却气体通过第一密封盖141的排气端口141a有效地排
放。
[0103]
根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100还可包括气体供应管170及排气部180，所述气体供应管170供应对多个衬底10进行处理的工艺所需的工艺气体，排气部180对反应管110的内部进行排气。
[0104]
气体供应管170可供应对所述多个衬底10进行处理的工艺所需的工艺气体，且可通过等离子体形成部120将工艺气体供应到反应管110中。另外，气体供应管170可包括将工艺气体排放(或注入)到放电空间中的排放端口171。此处，等离子体形成部120可布置在反应管110的纵向方向上且包括多个注入孔洞125a，由等离子体进行分解的工艺气体的自由基通过所述注入孔洞125a而被供应到处理空间111。举例来说，所述多个注入孔洞125a可界定在分隔壁125中且可向处理空间111供应自由基。
[0105]
此处，所述多个气体供应管170可被布置成围绕从反应管110的中心朝向接地电极122延伸的(虚拟)线而彼此对称。因此，可将工艺气体均匀地供应到第一电力供应电极121a与接地电极122之间的间隔空间以及第二电力供应电极121b与接地电极122之间的间隔空间。
[0106]
排气部180可对反应管110的内部进行排气且可被设置成面对等离子体形成部120。排气部180可设置在处理空间111中，以将处理空间111中的工艺残留物排放到外部。排气部180可包括在反应管110的纵向方向(或垂直方向)上延伸的排气喷嘴、连接到排气喷嘴的排气管线、以及排气泵。排气喷嘴可面对等离子体形成部120的注入孔洞125a且可包括在垂直方向上与衬底舟的单位处理空间对应地布置的多个排气孔洞。
[0107]
因此，等离子体形成部120的注入孔洞125a与排气部180的排气孔洞可彼此对应，且在与衬底10的表面平行的方向上设置在同一直线上，所述方向与上面装载衬底10的反应管110的纵向方向交叉，且因此从注入孔洞125a注入的自由基可被引入到排气孔洞中以产生层流(laminar flow)。因此，从注入孔洞125a注入的自由基可均匀地供应到衬底10的顶表面。
[0108]
此处，工艺气体可包括一种或多种类型的气体且可包括源气体及与源气体发生反应以形成薄膜材料的反应气体。举例来说，当欲沉积在衬底10上的薄膜材料是氮化硅时，所述源气体可包括含硅气体(例如二氯硅烷(sih2cl2，缩写为dcs))，且所述反应气体可包括含氮气体(例如nh3、n2o、no及类似气体)。
[0109]
根据示例性实施例的批次型衬底处理装置100还可包括环绕反应管110以对所述多个衬底10进行加热的加热单元。另外，为实现处理工艺的均匀性，衬底舟可通过连接到衬底舟的下部部分的旋转单元而旋转。
[0110]
另外，rf电力可以脉冲形式的rf电力供应。脉冲rf电力可在近似1khz到近似10khz的脉冲频带中对脉冲宽度及工作比进行调整。工作比意指接通周期与关断周期的比率。当脉冲rf电力被施加到第一电力供应电极121a及第二电力供应电极121b时，等离子体可周期性地接通/关断，即，等离子体可以脉冲的形式产生。因此，可降低在处理工艺期间对所述多个电极121及122以及分隔壁125造成损坏且产生粒子的离子的密度，而自由基的密度可恒定地维持。因此，可在维持处理工艺的效率的同时减少或防止出现由于等离子体引起的对所述多个电极121及122以及分隔壁125的损坏。
[0111]
如上所述，在示例性实施例中，可在通过电极保护部使所述多个电极电绝缘的同
时保护暴露于等离子体气氛的所述多个电极免受等离子体的影响，且可安全地保护所述多个电极免受可能会由等离子体产生的污染物或粒子的影响。另外，所述多个第一电极保护管可通过所述多个连接管分别连接到第二电极保护管，以构成电极保护部，且因此可维持第一电极保护管与第二电极保护管之间的间隔，使得均匀地维持第一电力供应电极及第二电力供应电极与接地电极之间的间隔。因此，第一电力供应电极与接地电极之间的间隔空间和第二电力供应电极与接地电极之间的间隔空间可具有相同的体积，使得所述多个等离子体产生空间之间的等离子体密度是均匀的。另外，第一电极保护管中的每一者可通过所述多个连接管与第二电极保护管连通，以在将冷却气体供应到所述多个第一电极保护管及第二电极保护管中的同时产生通过冷却气体供应部及冷却气体排放部的冷却气体的气流。因此，可使在产生等离子体的同时产生热量的第一电力供应电极及第二电力供应电极以及接地电极有效地冷却。此处，可将冷却气体供应到设置在接地电极中的第二电极保护管，所述第二电极保护管受到所有第一电力供应电极及第二电力供应电极的影响，以由于电场的重叠而产生高温热量，从而使接地电极的高温热量有效地冷却。另外，由于被供应到第二电极保护管的大量冷却气体被划分到所述多个第一电极保护管中且然后被排放，因此冷却气体的气流可为平稳的。此处，分别连接到所述多个第一电极保护管的排气管线可连接到抽吸端口，以快速地排放冷却气体(所述冷却气体由于与接地电极、第一电力供应电极和/或第二电力供应电极的热量交换而被加热)，从而实现更有效的冷却。由于在排气管线中在冷却气体的每近似1slm的流动速率下产生近似0.15毫巴或大于0.15毫巴的排气压力，因此第一电力供应电极和/或第二电力供应电极可倾斜，以在即使与第一电极保护管的间隔不均匀时仍将冷却气体均匀地供应到所述多个第一电极保护管。
[0112]
根据示例性实施例的批次型衬底处理装置可使所述多个电极电绝缘且同时通过电极保护部保护暴露于等离子体气氛的所述多个电极免受等离子体的影响，且还可安全地保护所述多个电极免受可能会由等离子体产生的污染物或粒子的影响。另外，所述多个第一电极保护管可通过所述多个连接管分别连接到第二电极保护管，以构成电极保护部，且因此可维持第一电极保护管与第二电极保护管之间的间隔，使得均匀地维持第一电力供应电极及第二电力供应电极与接地电极之间的间隔。因此，第一电力供应电极与接地电极之间的间隔空间和第二电力供应电极与接地电极之间的间隔空间可具有相同的体积，使得所述多个等离子体产生空间之间的等离子体密度是均匀的。
[0113]
另外，第一电极保护管中的每一者可通过所述多个连接管与第二电极保护管连通，以在将冷却气体供应到所述多个第一电极保护管及第二电极保护管中的同时产生通过冷却气体供应部及冷却气体排放部的冷却气体的气流。因此，可使在产生等离子体的同时产生热量的第一电力供应电极及第二电力供应电极以及接地电极有效地冷却。
[0114]
此处，可将冷却气体供应到设置在接地电极中的第二电极保护管，所述第二电极保护管受到所有第一电力供应电极及第二电力供应电极的影响，以由于电场的重叠而产生高温热量，从而使接地电极的高温热量有效地冷却。另外，由于被供应到第二电极保护管的大量冷却气体被划分到所述多个第一电极保护管中且然后被排放，因此冷却气体的气流可为平稳的。
[0115]
此处，分别连接到所述多个第一电极保护管的排气管线可连接到抽吸端口，以快速地排放冷却气体(所述冷却气体由于与接地电极、第一电力供应电极和/或第二电力供应
电极的热量交换而被加热)，从而实现更有效的冷却。
[0116]
由于在排气管线中在冷却气体的每近似1slm的流动速率下产生近似0.15毫巴或大于0.15毫巴的排气压力，因此第一电力供应电极和/或第二电力供应电极可倾斜，以在即使与第一电极保护管的间隔不均匀时仍将冷却气体均匀地供应到所述多个第一电极保护管。
[0117]
尽管已参照各实施例的数个例示性实施例阐述了各实施例，然而各实施例并不限于前述实施例，且因此应理解，所属领域中的技术人员可设计出将落入本公开的原理的精神及范围内的诸多其他修改形式及实施例。因此，本发明的真正保护范围应由随附权利要求的技术范围来确定。

技术特征：
1.一种批次型衬底处理装置，包括：反应管，具有其中容置有多个衬底的处理空间；多个电极，沿着所述反应管的纵向方向延伸且被设置成彼此间隔开；以及电极保护部，被配置成保护所述多个电极，其中所述多个电极包括：第一电力供应电极与第二电力供应电极，彼此间隔开；以及接地电极，设置在所述第一电力供应电极与所述第二电力供应电极之间，其中所述电极保护部包括：多个第一电极保护管，分别设置在所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极中；第二电极保护管，设置在所述接地电极中；以及多个连接管，被配置成将所述多个第一电极保护管中的每一者连接到所述第二电极保护管，以使所述多个第一电极保护管中的每一者与所述第二电极保护管彼此连通。2.根据权利要求1所述的批次型衬底处理装置，其中所述多个电极在所述第一电力供应电极与所述接地电极之间的间隔空间以及所述第二电力供应电极与所述接地电极之间的间隔空间中产生电容耦合等离子体(ccp)。3.根据权利要求1所述的批次型衬底处理装置，还包括：冷却气体供应部，被配置成将冷却气体供应到所述多个第一电极保护管及所述第二电极保护管中；以及冷却气体排放部，被配置成从所述多个第一电极保护管及所述第二电极保护管排放所述冷却气体，以产生所述冷却气体的气流。4.根据权利要求3所述的批次型衬底处理装置，其中所述冷却气体供应部连接到所述第二电极保护管，且所述冷却气体排放部连接到所述多个第一电极保护管中的每一者。5.根据权利要求4所述的批次型衬底处理装置，其中所述冷却气体排放部包括连接到所述多个第一电极保护管中的每一者的排气管线。6.根据权利要求5所述的批次型衬底处理装置，其中所述冷却气体排放部还包括直径调整构件，所述直径调整构件被配置成调整所述排气管线的内径。7.根据权利要求5所述的批次型衬底处理装置，其中所述排气管线包括：第一排气管线，连接到抽吸端口；以及第二排气管线，与所述第一排气管线分支，其中所述冷却气体排放部还包括：第一阀，设置在所述第一排气管线中；以及第二阀，设置在所述第二排气管线中。8.根据权利要求7所述的批次型衬底处理装置，其中当向所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极供应电力时，所述第一阀打开，且当不向所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极供应电力时，所述第二阀打开。9.根据权利要求5所述的批次型衬底处理装置，其中所述排气管线在所述冷却气体的
每1slm的流动速率下具有0.15毫巴或大于0.15毫巴的排气压力。10.根据权利要求4所述的批次型衬底处理装置，其中所述多个连接管中的每一者所具有的内径小于所述多个第一电极保护管及所述第二电极保护管中的每一者的内径。11.根据权利要求3所述的批次型衬底处理装置，其中所述冷却气体包括惰性气体。12.根据权利要求3所述的批次型衬底处理装置，其中所述冷却气体供应部被配置成供应所述冷却气体，使得在不向所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极供应电力时所述冷却气体的流动速率小于在向所述第一电力供应电极及所述第二电力供应电极供应电力时所述冷却气体的流动速率。13.根据权利要求3所述的批次型衬底处理装置，其中所述冷却气体在所述多个第一电极保护管中的每一者中的流动速率小于所述冷却气体在所述第二电极保护管中的流动速率。14.根据权利要求3所述的批次型衬底处理装置，还包括：多个密封盖，分别连接到所述多个第一电极保护管，且在所述多个密封盖中在与所述多个第一电极保护管中的每一者连通的内空间的侧壁中设置有排气端口，所述冷却气体通过所述排气端口而被排放；以及第二密封盖，连接到所述第二电极保护管，且在所述第二密封盖中在与所述第二电极保护管连通的内空间的侧壁中设置有入口，所述冷却气体通过所述入口而被供应。

技术总结
提供一种通过多个电极产生等离子体以对衬底执行处理工艺的批次型衬底处理装置。批次型衬底处理装置包括反应管、设置成彼此间隔开的多个电极及配置成保护多个电极的电极保护部。多个电极包括彼此间隔开的第一及第二电力供应电极及设置在第一及第二电力供应电极之间的接地电极。电极保护部包括分别设置在第一及第二电力供应电极中的多个第一电极保护管、设置在接地电极中的第二电极保护管以及配置成将多个第一电极保护管中的每一者连接到第二电极保护管的多个连接管以使多个第一电极保护管中的每一者与第二电极保护管彼此连通。保护管中的每一者与第二电极保护管彼此连通。保护管中的每一者与第二电极保护管彼此连通。


技术研发人员：姜盛晧 金苍乭 金濬 柳锡范 郑春植
受保护的技术使用者：株式会社尤金科技
技术研发日：2023.02.09
技术公布日：2023/8/14