KR20100126545A - 프로세싱 챔버 - Google Patents

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processing
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위르겐 바이카르트
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오씨 외를리콘 발처스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명에 따라 기판을 적재하기 위한 적재 챔버(load chamber), 기판을 프로세싱하기 위한 프로세스 챔버, 프로세스 챔버를 적재 챔버로부터 분리하는 밀봉 평면, 및 기판을 수직 이동시키기 위한 수단을 포함하는 기판의 처리를 위한 프로세스 장치 및 상기 기판을 처리하는 방법이 제공된다. 적재 챔버는 프로세스 챔버의 하부 및 상부 중의 하나에 위치되고, 프로세스 챔버는 프로세스 챔버의 하부 및 상부 중의 다른 것에 위치된다. 본 발명의 프로세스 장치 및 방법은 기판을 적재하기 위한 이동 횟수를 줄임으로써 비용을 저감하고 유지가 용이하게 할 것이다.

Description

프로세싱 챔버{PROCESSING CHAMBER}
본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 처리를 위한 프로세스 챔버(process chamber) 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기판의 적재를 위한 이동 횟수를 줄임으로써 유지의 용이성 및 비용절감을 제공하는 기판의 처리를 위한 프로세스 챔버 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
종래 반도체 웨이퍼 처리 시스템(클러스터 장비)은 중앙 핸들러(handler), 수송챔버, 및 몇몇의 프로세스 챔버를 갖는다. 중앙 핸들러는 수송 챔버 내부에 위치되고, 프로세스 챔버는 수송 챔버에 부착된다. 프로세스 챔버는 중앙 핸들러로부터 분리 게이트 밸브(isolation gate valve)에 의해 분리된다.
정상적인 조작 동안 핸들러는 기판을 파지하고 그 기판을 프로세스 챔버 중의 하나 위로 측방향 이동시킨다. 이어서 핸들러는 기판을 한 세트의 핀 위에 위치시킴으로써 프로세스 챔버 내부로 기판을 수직 하강 이동시킨다. 그러므로, 기판을 프로세스 챔버로 이동시키기 위해서는 측방향 이동 및 수직 이동인 두 차례 이상의 이동이 요구된다. 기판의 적재 비용을 줄이기 위해서 이동 횟수를 1회로 감소시키는 것이 필수적이다. 이동 횟수의 감소는 조작 동안 미립자 생성을 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다.
본 발명은 유지가 용이하며 기판의 적재를 위한 이동 횟수를 감소시킴으로써 비용을 절감한 기판의 처리를 위한 신규한 프로세스 챔버 및 기판의 처리 방법을 개발함으로써 상기 종래기술의 문제점을 해결할 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 한 양태는 기판을 적재하기 위한 적재 챔버(load chamber), 기판을 프로세싱하기 위한 프로세스 챔버, 프로세스 챔버를 적재 챔버로부터 분리하는 밀봉 평면, 및 기판을 수직 이동시키기 위한 수단을 포함하는 기판의 처리를 위한 프로세스 장치에 관한 것이다. 상기 적재 챔버는 프로세스 장치의 하부 및 상부 중의 하나에 위치되고, 상기 프로세스 챔버는 프로세스 장치의 하부 및 상부 중의 다른 것에 위치된다. 기판을 수직 이동시키는 수단은 상기 기판을 적재 챔버로부터 프로세스 챔버로 이동시킨다.
추가의 양태에 있어서, 적재 챔버는 프로세스 장치의 하부에 위치되고 프로세스 챔버는 프로세스 장치의 상부에 위치된다.
추가의 양태에 있어서, 적재 챔버는 프로세스 장치의 상부에 위치되고 프로세스 챔버는 프로세스 장치의 하부에 위치된다.
추가의 양태에 있어서, 프로세스 장치는 기판을 적재 및 제거(unload)하기 위한 제 1 및 제 2 개구를 포함한다. 제 1 개구는 제 2 개구에 대향하여 위치된다.
추가의 양태에 있어서, 프로세스 장치는 원통형이고 대칭인 계면을 갖는다.
추가의 양태에 있어서, 프로세스 챔버는 상기 기판에 대한 PVD 프로세싱을 수행한다.
추가의 양태에 따르면, 본 발명은 또한 기판을 적재하기 위한 적재 챔버, 기판을 프로세싱하기 위한 프로세스 챔버, 적재 챔버와 프로세스 챔버를 분리하는 밀봉 평면, 및 기판을 수직 이동시키기 위한 수단을 구비한 프로세스 장치에서 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 적재 챔버는 프로세스 장치의 하부 및 상부 중의 하나에 위치되고 프로세스 챔버는 프로세스 장치의 하부 및 상부 중의 다른 것에 위치된다. 상기 방법은 기판을 적재 챔버에 적재하는 단계; 기판을, 밀봉 평면을 통한 수직 이동 수단에 의해서 적재 챔버로부터 프로세스 챔버로 수직 이동시키는 단계; 프로세스 챔버에서 기판을 처리하는 단계; 및 프로세스 챔버로부터 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
추가의 양태에 있어서, 적재 챔버는 프로세스 장치의 하부에 위치되고 상기 프로세스 챔버는 프로세스 장치의 상부에 위치된다.
추가의 양태에 있어서, 적재 챔버는 프로세스 장치의 상부에 위치되고 상기 프로세스 챔버는 프로세스 장치의 하부에 위치된다.
추가의 양태에 있어서, 프로세스 장치는 기판을 적재 및 제거하기 위한 제 1 및 제 2 개구를 포함한다. 제 1 개구는 제 2 개구에 대향하여 위치된다.
추가의 양태에 있어서, 프로세스 장치는 원통형이고 대칭인 계면을 갖는다.
추가의 양태에 있어서, 처리 단계는 기판에 대한 PVD 프로세싱을 수행하는 것을 포함한다.
도면의 간단한 설명
전술한 본 발명의 양태 및 기타 양태는 첨부 도면을 참조하여 하기 기재내용을 읽어보면 본 발명이 속하는 당해 기술분야의 숙련가들에게 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 프로세스 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 한 양태의 프로세스 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 양태의 프로세스 장치의 단면도이다.
발명의 양태의 상세한 설명
본 발명의 하나 또는 그 이상의 양상을 도입한 양태들의 예가 기술되어 하기도면에 도시되어 있다. 이들 기술된 예들이 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 예를 들어 본 발명의 하나 또는 그 이상의 양상이 다른 양태 및 심지어 다른 유형의 장치에도 이용될 수 있다. 또한, 본원에서 특정 용어는 오로지 편의상 사용된 것일 뿐, 이것이 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 추가로, 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 지칭하는 것으로 사용되었다.
도 1은 본 발명에 따른 기판의 처리를 위한 프로세스 장치(1)를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 프로세스 장치(1)는 원통형이다. 프로세스 장치(1)는 2개의 대향 개구(14) 및 (15)를 갖는다. 핸들러(16)는 하나의 개구(14)에 부착되고, 펌프(17)는 또 다른 개구(15)에 부착된다.
도 2는 본 발명에 따른 기판의 처리를 위한 제 1 양태의 프로세스 장치를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 프로세스 장치(1)는 적재 챔버(10), 프로세스 챔버(11), 적재 챔버(10), 프로세스 챔버(11)를 분리하는 밀봉 평면(12), 기판을 적재 챔버(10)로부터 프로세스 챔버(11)로 수직 이동시키는 수단(13)을 갖는다. 프로세스 장치(1)는 바람직하게는 원통형이고 대칭인 계면을 갖는다. 프로세스 장치(1)는 단일 조각의 알루미늄으로부터 재단(cut)될 수 있다. 적재 챔버(10)는 프로세스 장치(1)의 하부에 위치된다. 반면에 프로세스 챔버(11)는 프로세스 장치(1)의 상부에 위치된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 프로세스 챔버(11)는 밀봉 평면(12)에 의해 프로세스 위치에서 폐쇄된다.
프로세스 장치(1)는 2개의 측면 개구 (14) 및 (15)를 갖는다. 하나의 측면 개구(14)는 또 다른 측면 개구(15)에 대향하여 위치된다. 핸들러(16)는 프로세스 장치(1)의 오른쪽 하부 측면에 위치되고, 측면 개구(14)에 부착된다. 펌프(17)는 프로세스 장치(1)의 왼쪽 상부 측면에 위치되고 측면 개구(15)에 부착된다. 펌프(17)는 게이트 밸브(도시되지 않음)를 통하여 프로세스 챔버(11)에 부착된다. 펌프(17)가 저온 펌프(cryo pump)인 경우, 게이트 밸브가 특히 요구된다.
수직 이동 수단(13)은 척(131), 척 플랜지(132), 척 구동 시스템(133), 진공 밀봉 벨로우즈(vacuum sealing bellows)(134), 클램프 링(135), 리프트 링(136), 및 3개 이상의 리프트 링 핀(137)을 포함한다. 척 플랜지(132)는 척(131)을 적재 위치에서 프로세스 위치로 운반한다. 구동 시스템(133)은 척(131)을 구동시킨다. 리프트 링(136)은 다른 수단에 의한 구동 또는 접힘(retraction)을 허용하도록 적재될 수 있다. 전력이 척(131)에 인가될 수 있으므로 리프트 링(136), 핀(137) 및 척(131)은 지지체로부터 절연될 수 있다.
프로세스 챔버(11)는 소스 플랜지(111), 가스 링(112) 및 애노드 쉴드(anode shield)(113)를 갖는다. 스퍼터 소스(sputter source)(도시되지 않음)는 소스 절연체에 의해 절연되어 있는 소스 플랜지(11)에 부착된다. 스퍼터 소스는 가스 링(112)을 통해서 가스를 프로세스 챔버(11)내에 공급한다. 애노드 쉴드(113)는 기판(예를 들어 웨이퍼 등)에 상대전극을 제공하고 프로세스 챔버(111)의 내부표면이 코팅되는 것을 방지한다. 유지를 위하여, 애노드 쉴드(113)는 단일편 쉴드인 것이 바람직하다. 클램프 링(135)은 웨이퍼의 가장자리에 압력을 가하지 않도록 애노드 쉴드(113)와 접촉하지 않게 한다. 이를 위해 클램프링(135)의 무게는 리프트 링(136)의 스프링 무게와 균형을 이룬다.
하기에서는 본 발명의 프로세스 장치(1)에서의 웨이퍼를 처리하는 조작을 도시한다.
웨이퍼는 적재 위치에 있는 척(131)을 구비한 핸들러(16)의 핸들러 부분을 통하여 리프트 링(136)에 적재된다. 클램프 링(135)은 프로세스 장치(1)의 마무리연(machined edge)에 자리한다. 웨이퍼가 리프트 링(136)과 클램프 링(137) 사이에서 움직이고, 핸들링 시스템의 수직 이동에 의해 리프트 링(136) 위에 놓여질 수 있도록 리프트 링(136)은 3개 이상의 핀(137)에 의해 들어 올려진다. 이어서, 핸들링 아암을 접은 후, 척(131)을 적재 위치로부터 프로세스 위치로 이동시킨다. 리프트 링 핀(137)은 그들의 시드(sheath)로 이동한다. 그 후, 클램프 링(135)을 그의 휴지 위치에서 상향 이동시켜 웨이퍼를 프로세스 챔버(11)내의 정위치에 유지시킨다.
이어서 프로세스 가스(예를 들어 아르곤)를 가스 링(112)을 통하여 스퍼터 소스로부터 프로세스 챔버(11)로 주입시킨다. 가스 링(112)은 애노드 쉴드(113)에 의해 코팅되는 것이 방지된다. 프로세스 가스를 웨이퍼 위에 적용한다. 충분한 양의 프로세스 가스를 웨이퍼 위에 적용한 후 프로세스 가스의 공급을 차단한다.
유지를 위하여, 프로세스 챔버(11)는 프로세스 위치에 벤팅(venting)된다. 적재 챔버(10)는 밀봉 평면(12)이 적재 챔버(10)의 벤팅을 방지하기 때문에 벤팅되지 않는다. 이어서, 적재 챔버(10)는 핸들러(16)에 의해 펌핑된다. 타겟(웨이퍼)을 들어올리거나 회전시켜서 모든 부분에 접근을 유지시킨다. 타겟, 애노드 쉴드(113), 및 클램프 링(135)은 통상적으로 교환된다. 또한, 파손된 웨이퍼 조각은 프로세스 챔버(11)로부터 제거될 수 있다.
그런 다음, 웨이퍼를 프로세스 챔버(11)로부터 적재 챔버(10)로 떼어내고 핸들러(16)를 통하여 방출시킨다.
도 3은 본 발명에 따르는 기판의 처리를 위한 제 2 양태의 프로세스 장치를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 프로세스 장치(2)는 적재 챔버(20), 프로세스 챔버(21), 적재 챔버(20)로부터 프로세스 챔버(21)를 분리하는 밀봉 평면(22), 기판을 적재 챔버(20)로부터 프로세스 챔버로(21)로 수직 이동시키는 수단(23)을 갖는다. 프로세스 장치(1)는 바람직하게는 원통형이고 대칭인 계면을 갖고, 단일 조각의 알루미늄으로부터 재단될 수 있다. 제 1 양태의 프로세스 장치와 다르게, 적재 챔버(20)는 프로세스 장치(2)의 상부에 위치되고 프로세스 챔버(21)는 프로세스 장치(2)의 하부에 위치된다. 핸들러와 펌프가 교환되는 것을 제외한 다른 부분은 상기 제 1 양태와 동일하고, 상부 적재 챔버(20)는 핸들러 및 척 플랜지에 연결되고, 스퍼터 소스는 하부 프로세스 챔버(21)에 부착된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 프로세스 챔버(21)는 밀봉 평면(22)에 의해 처리 위치에서 폐쇄된다.
상기 프로세스 장치(2)는 2개의 측면 개구 (24) 및 (25)를 갖는다. 하나의 측면 개구(24)는 또 다른 측면 개구(25)에 대향한다. 핸들러(26)는 프로세스 장치(2)의 오른쪽 하부 측면에 위치되고, 측면 개구(24)에 부착된다. 펌프(27)는 프로세스 장치(2)의 왼쪽 상부 측면에 위치되고 측면 개구(25)에 부착된다.
수직 이동 수단(23)은 척(231), 척 플랜지(232), 척 구동 시스템(233), 진공 밀봉 벨로우즈(234), 클램프 링(235), 리프트 링(236), 및 3개 이상의 리프트 링 핀(237)을 포함한다. 웨이퍼 지지링(236)은, 적용된 압력에 의해 웨이퍼가 파괴되지 않도록 적재된 스프링이다. 웨이퍼 지지링(236)은 또한 척(231)에 전압을 인가할 수 있도록 절연된다.
프로세스 챔버(21)는 소스 플랜지(211), 가스 링(212) 및 애노드 쉴드(213)가 있다. 스퍼터 소스(도시되지 않음)는 소스 절연체에 의해 절연되어 있는 소스 플랜지(21)에 부착된다. 스퍼터 가스 소스는 가스를 프로세스 챔버(21)에 공급한다.
하기에서는 본 발명의 프로세스 장치(1)의 웨이퍼를 처리하는 조작을 기술한다.
웨이퍼는 적재 위치에 척(231)을 구비한 핸들러(26)의 핸들러 부분을 통하여 웨이퍼 지지링(236)에 적재된다. 웨이퍼 지지링(236)은 핀(237)에 적재된 3개 이상의 스프링에 의해 유지된다. 이어서, 핸들링 아암을 접은 후, 척(231)을 적재 위치에서 프로세스 위치로 이동시킨다. 척(231)을 아래로 이동시킴으로써 웨이퍼 및 웨이퍼 지지링(236)을 클램프 링(235)과 접촉시킨다. 스프링 적재 핀(237)을 역시 접지된 지지체로부터 절연된 그의 시드로 이동시킨다.
이어서, 스퍼터 소스로부터 프로세스 챔버(21)로 프로세스 가스(예를 들어 아르곤)를 도입시킨다. 가스 링(212)은 애노드 쉴드(213)에 의해 코팅되는 것이 방지된다. 프로세스 가스는 웨이퍼 위에 적용된다. 충분한 양의 프로세스 가스가 웨이퍼 위에 적용된 후에 프로세스 가스의 공급이 차단된다.
유지를 위하여, 프로세스 챔버(21)는 프로세스 위치에서 벤팅된다. 밀봉 평면(22)은 적재 챔버(20)가 벤팅되는 것을 방지한다. 적재 챔버(20)는 핸들러(26)에 의해 펌핑된다. 타겟(웨이퍼), 애노드 쉴드(213) 및 클램프 링(235)은 바닥으로부터 제거될 수 있다.
상기 양태에 있어서, 스퍼터 소스는 프로세스 챔버(21) 바닥에 부착된다. 상향식 스퍼터 옵션(bottom-up sputter option)은 더이상 워터 플립핑(water flipping)이 필요하지 않기 때문에 후면 금속배선(backside metallization)에 유리하다. 또한, 미립자 수를 감소시킬 것이 기대된다.
또한, 스퍼터 소스를 위치시키는 것 대신, 에칭 스테이션, 탈기 스테이션, 냉각 스테이션, 또는 계측 스테이션이 이러한 기본 처리 모듈의 어느 한쪽의 측면에 부착될 수 있다. 전방 적용을 위해 최초로 고안된 방사 히터는 스테이션, 예를 들어 후면에 그리고 역으로 부착될 수도 있다.
본 발명은 다양한 특정 양태에 관하여 기술되었지만, 본 발명은 여기에 하기청구항의 범위 및 정신 내에서 변형이 가해질 수 있음이 당해 기술분야의 숙련가들에게는 인식될 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 기판을 적재하기 위한 적재 챔버;
    상기 기판을 프로세싱하기 위한 프로세스 챔버;
    상기 프로세스 챔버를 상기 적재 챔버로부터 분리하는 밀봉 평면; 및
    상기 기판을 상기 적재 챔버로부터 상기 프로세스 챔버로 수직 이동시키는 수단을 포함하되, 상기 적재 챔버는 상기 프로세스 챔버의 하부 및 상부 중의 하나에 위치되고 상기 프로세스 챔버는 상기 프로세스 챔버의 하부 및 상부 중의 다른 것에 위치되어 있는,
    기판 처리용 프로세스 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적재 챔버는 상기 프로세스 챔버의 하부에 위치되고 상기 프로세스 챔버는 상기 프로세스 장치의 상부에 위치되어 있는 기판 처리용 프로세스 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적재 챔버는 상기 프로세스 챔버의 상부에 위치되고 상기 프로세스 챔버는 상기 프로세스 장치의 하부에 위치되어 있는 기판 처리용 프로세스 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 제거하기(unload) 위한 제 1 및 제 2 개구를 추가로 포함하되, 상기 제 1 개구는 제 2 개구에 대향하여 위치하는 기판 처리용 프로세스 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세스 장치는 원통형이고 대칭인 계면을 갖는 기판 처리용 프로세스 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세스 챔버는 상기 기판에 PVD 프로세싱(processing)을 수행하는 기판 처리용 프로세스 장치.
  7. 기판을 적재하기 위한 적재 챔버; 상기 기판을 프로세싱하기 위한 프로세스 챔버; 상기 프로세스 챔버를 상기 적재 챔버로부터 분리하는 밀봉 평면; 및 상기 기판을 상기 적재 챔버로부터 상기 프로세스 챔버로 수직 이동시키는 수단을 포함하되, 상기 적재 챔버는 상기 프로세스 챔버의 하부 및 상부 중의 하나에 위치되고 상기 프로세스 챔버는 상기 프로세스 챔버의 하부 및 상부 중의 다른 것에 위치되어 있는 프로세스 장치에서 기판을 처리하는 방법으로서;
    상기 기판을 상기 적재 챔버에 적재하는 단계;
    상기 기판을, 상기 밀봉 평면을 통한 수직 이동 수단에 의해서 상기 적재 챔버로부터 상기 프로세스 챔버로 수직 이동시키는 단계;
    상기 프로세스 챔버에서 상기 기판을 처리하는 단계; 및
    상기 기판을 상기 프로세스 챔버로부터 제거하는 단계를 포함하는,
    기판 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 적재 챔버는 상기 프로세스 챔버의 하부에 위치되고 상기 프로세스 챔버는 상기 프로세스 장치의 상부에 위치되어 있는 것인 기판 처리 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 적재 챔버는 상기 프로세스 챔버의 상부에 위치되고 상기 프로세스 챔버는 상기 프로세스 장치의 하부에 위치되어 있는 것인 기판 처리 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판을 제거하기 위한 제 1 및 제 2 개구를 추가로 포함하되, 상기 제 1 개구는 제 2 개구에 대향하여 위치되어 있는 것인 기판 처리 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세스 장치는 원통형이고 대칭인 계면을 갖는 것인 기판 처리 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 처리 단계는 상기 기판에 대하여 PVD 프로세싱을 수행하는 것을 포함하는 기판 처리 방법.
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