KR100322524B1 - 웨이퍼의 플라스마 젯트 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

전기 및 전자 공학에서의 플레이트, 쉬이트 및 웨이퍼와 같은 평면 구성 요소들에 대한 플라스마 처리에 관한 기술 분야에서 사용되는 본 발명의 실체는, 웨이퍼의 플라스마 젯트 처리 장치이다.
이 장치는 밀폐실(1)내에 장착되는 하기한 구성 요소들을 포함한다: 통상적인 회전 구동 수단(18)이 설치되어 있는 홀더(14)에 각(角) 변위를 주는 구동 수단(12); 플라스마 젯트 발생기(10)및; 밀폐실(1)의 외부에 장착되는 매니퓰레이터(27)와 웨이퍼(29)용 보관 장치.
처리하고자 하는 웨이퍼(29)는 보관 장치(28)로 부터 매니퓰레이터(27)에 의해 집어 올려지고, 웨이퍼(29)와 함께 플라스마 젯트 제너레이터(10)를 통과하여 홀더 (14)내에 위치된다.
이 사이클은 미리 결정된 횟수로 반복된다.

Description

웨이퍼의 플라스마 젯트 처리 장치
플라스마 발생기, 그 동력원, 플라스마 발생기의 변위 시스템, 시료 이동 시스템, 가스 분배·시스템·및 제어 시스템으로 구성되는 플라스마 표면 작용 연구용 장치가 알려져 있다 ( 10차 전연합 회의에서의 보고 논문, "저온 플라스마 발생기(Low-Temperature Plasma Generators)", 제 2 장, 민스크, ITMS 발행사, Academy of Sciences of Byelorussian Soviet Socialist Republic, 1986, p.135, Kulik P.P., et al.).
이 장치는 수 많은 단점을 가지고 있다.
쾌속 작동식의 장전-탈장전 시스템의 부재로 인하여 다대한 시간 소모를 초래하며, 따라서, 처리하고자 하는 시료 플레이트를 위치시킬 때 플라스마 발생기 에너지를 무의미하게 소비한다.
또한, 연속적으로 수 개의 시료 플레이트들을 동시적으로 처리할 수 있는 가능성이 없으므로, 산출 효율이 낮다.
엄격하게 설정된 사이클에 따라 시료들을 반복 처리 수정하는 것을 억제하기 위한 다수의 제어 및 측정 수단이 장치내에 존재하므로, 이 장치가 순수한 연구용임은 명확하다.
상기한 모든 사항을 함께 고려시, 이 장치는 연속 생산 조건하에서 사용될수는 없다는 사실로 귀착된다.
가장 근접한 종래의 기술은 국제 출원 공개 WO 92/21220 (국제 분류 H05H 1/40, 1992) 호에 기재되어 있으며, 이 공개 공보는 웨이퍼를 플라스마 젯트로 처리하는 장치를 개시(開示)하고 있고; 이 장치는 플라스마 젯트 발생기, 가스 공급수단, 처리하고자 하는 웨이퍼를 지지하는 한 셋트의 홀더로 구성되며; 상기한 홀더는 하방으로 향한 플라스마 젯트 발생기에 대향하고, 각 변위가 가능하도록 구동수단을 갖는 회전 테이블의 형태로 구조적으로 만들어지며; 각각의 홀더는 축 주위로 회전하여 그 중심을 관통하도록 수평 플랫폼의 형태로 만들어지고, 상기한 플랫폼의 평면에 수직하며; 상기한 플라스마 젯트 및 웨이퍼 홀더는 적어도 하나의 좌표축 방향에서 상호간에 대해서 변위될 수 있고, 상호간에 접촉 또는 접촉 해제될 수 있다.
이 장치와 관련한 주요 단점은, 처리하고자 하는 웨이퍼들의 장전 또는 장전 해제시에, 상당한 량의 수작업이 필요하므로 제한된 범위의 저생산성이 존재한다는 것이다. 또한 그 실행에 있어서, 홀더내에서의 접촉 압압 지지시에 웨이퍼의 표면이 손상될 수 있으므로 처리된 웨이퍼는 품질에 있어서 열등하다.
더우기, 플라스마 젯트의 방향이 상부로 부터 저부로 향하므로, 플라스마 발생기의 작동중에 형성되어 상방으로 올라오는 고온의 가스에 의하여 플라스마 발생기가 과열되는 것을 방지하기 위한 냉각 설비 수단을 고려하여야만 한다.
본 발명은 전기전자 공학 분야에서의 평판 구성 요소, 예컨대, 반도체 웨이퍼, 기판, 인쇄 회로 기판, 컴팩트 디스크 및 다른 제품들을 처리하는 경우에 사용될 수 있는 플라스마 기술 분야에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 첨부 도면과 관련한 하기의 설명으로 부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1 은 웨이퍼의 플라스마 젯트 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 의 A 방향도이다.
도 3 은 통상적인 홀더용 회전 구동 수단의 작동 메카니즘에 대한 기능도이다.
도 4 는 웨이퍼 홀더를 나타내는 도면이다.
도 5 는 도 4 의 A-A 선 단면도이다.
본 발명에 따르면, 플라스마 젯트 발생기, 가스 공급 수단, 처리 대상 웨이퍼 지지용의 한 셋트의 홀더를 포함하는, 웨이퍼의 플라스마 젯트 처리 장치가 제공된다. 홀더는 플라스마 젯트 발생기에 대향하고, 그 각 변위(angular displace-ment)를 만들기 위한 구동 수단을 가지며, 각각의 홀더는 그 기하학적 중심을 통과하여 그 축 주위로 회전하도록 수평 플랫폼의 형태로 만들어지고, 상기한 플랫폼의 평면에 수직하다. 상기한 플라스마 젯트 및 웨이퍼 홀더는 적어도 하나의 좌표축 방향에서 상호간에 대해서 변위될 수 있고, 상호간에 접촉 또는 접촉 해제될 수 있다. 이 장치는 또한, 매니퓰레이터, 처리하고자 하는 웨이퍼 보관 장치및, 플라스마 젯트가 웨이퍼 홀더에서 수평으로 위치하는 플랫폼의 평면에 대하여 바닥부로 부터 상방으로 흐르게 되도록 내부에 위치하는 플라스마 젯트 발생기 및 웨이퍼 홀더와 가스 교환 시스템을 갖는 밀폐실을 포함한다. 밀폐실에는 투시창이 설치되고, 투시창에는 이동 가능한 셔터가 설치되어 있다. 매니퓰레이터는 상기한 보관 장치와 직접 접촉되게 위치하며, 상기한 웨이퍼 홀더와는 밀폐실 투시창을 통하여 간접적으로 접촉되게 위치한다. 각각의 웨이퍼 홀더에는 그 주연부에 리미터(limiter)가 설치되고, 이 웨이퍼 홀더는 적어도 3 개의 와류실(渦流室 ; vortex chamber)및 적어도 3 개의 접선 방향의 채널이 설치된 수평 플랫폼을 갖으며, 이 채널은 상기한 수평 플랫폼의 평면에 수직하다. 여기서, 상기한 와류실 각각에는 웨이퍼 홀더의 평평한 단부 표면상의 위치에 개구부가 설치되며, 접선 방향의 채널을 통해서 상기한 가스 공급 수단에 연결되고, 처리를 위해 사용되는 에너지량이 웨이퍼 표면상에서 균등화되도록 형성된 와류(渦流)가 홀더의 플랫폼 근방에 유지되고 각각의 영역을 냉각시킬 수 있게 하는 방식으로 위치된다. 웨이퍼 홀더 플랫폼상의 상기한 리미터는 웨이퍼 홀더의 상기한 수평 플랫폼의 평면에 대하여 α>90° 의 각도로 로드의 형태로 장착, 조립된다. 이와 같이 하는 것에 의하여, 그 길이 ℓ 은
Figure pct00001
이 되도록 선택되며, 여기서 Δ 은 상기한 보관 장치내의 처리 웨이퍼의 축대칭(axisymmetric) 배열로 부터의 최대 편차를 지칭한다.
제안된 장치를 사용한 기술적 결과는 본 발명에 따른 하기한 특징들에 의하여 달성된다.
홀더에 대한 통상적인 회전 구동 수단이 설치된 장치의 준비 - 상기한 구동수단은 밀폐실 내부에 장착되며, 각각의 홀더에 연결된 그 작동 메카니즘은 장치의 산출량을 크게 향상시킨다.
처리하고자 하는 웨이퍼용 보관 장치를 구비한 매니퓰레이터의 도입 - 웨이퍼의 장전-탈장전에 필요한 시간을 감소시키는 것에 의하여 처리 용량을 더욱 향상시키는 것을 가능케 한다.
상기한 와류실의 축이 홀더의 수평 플랫폼에 수직인 적어도 3 개의 와류실과 적어도 3 개의 접선 방향의 채널을 갖는 웨이퍼 홀더의 사용 - 상기한 와류실 각각은 가스 공급 수단에 연통된 접선 방향의 채널에 연결되어 있으며, 웨이퍼와 홀더간의 접촉없이 홀더의 공동부내에 처리하고자 하는 웨이퍼를 가스 간극을 가지면서도 안정하게 유지할 수 있게 하므로, 접촉 흔적(긁힌 자국)이 없고, 이로 인하여 처리 품질을 향상시킬 수 있다.
상기한 와류실에 의해 형성되는 와류가 웨이퍼 표면의 각 부위에서 Q0= Q1+ Q2의 조건을 충족 가능하게 하는 홀더내에 있어서의 와류실 각각의 배열 - 여기서, Q0= 상수 → 소정의 부위에서 웨이퍼를 가열하기 위한 에너지량;
Q1→ 전열(轉熱)에 기인하여 웨이퍼 표면의 소정 부위가 받은 에너지량;
Q2→ 소정의 부위에서 웨이퍼 표면의 소재와의 상호 작용에 사용되는 에너지량이다.
이러한 조건의 충족은 더욱 균질한 생산을 가능케 하므로, 웨이퍼에 대한 고품질처리가 가능케 된다.
이것은, 가스 와류가 생성될 때, 각각의 와류실이 웨이퍼를 홀더에 인접하게 유지할 뿐만 아니라, 처리하고자 하는 웨이퍼의 각 영역을 냉각시키는 것을 가능케 하는 필요 조건이 된다.
처리 과정에 있어서, 처리하고자 하는 웨이퍼 표면상의 서로 다른 부위는 상이한 열적 조건하에 있게 되나, 처리 과정을 진행하면 에너지 발란스로 부터, 와류에 의해 웨이퍼의 모든 부위에서 Q0를 균등화시키는 조건이 성취된다.
홀더의 수평 플랫폼에 대하여 α>90° 의 각도로 홀더에 로드의 형태로 장착되는 리미터는, 그 길이 ℓ 이 21 sin (α90°) > Δ 이 되도록 선택되며, 여기서 Δ 은 부가적인 중심 맞춤 수단을 사용하는 일 없이, 웨이퍼의 장전-탈장전시에 요구되는 정확도를 제공하는, 상기한 보관 장치내의 웨이퍼의 축대칭 배열로 부터의 최대 편차를 지칭한다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태(Best Mode)
도 1, 2 를 참조하면, 밀폐실(1); 가스 교환 시스템(2); 동력 공급 유니트(3); 가스 공급 수단(4)및; 제어 시스템(5)을 포함하는, 플라스마 젯트로 웨이퍼를 처리하는 장치가 도시되어 있다. 밀폐실(1)에는 구동 수단(8)이 구비된 이동 가능한 셔터(7)가 설치되어 있는 투시창(6)이 제공되어 있다. 밀폐실(1) 내부의 베이스(9)상에는 플라스마 젯트(11) 발생기(10), 홀더(14)에 결합된 직립축(13)을갖는 각 변위 구동 수단(12)이 위치된다. 홀더(14)에 대향하는 플라스마 젯트(11) 발생기(10)는, 플라스마 젯트(11) 축과 각 홀더(14)의 각각의 축이 각 변위(angular displacement) 구동 수단(12)의 직립축(13)으로 부터 등거리에 위치된 상태에서, 베이스(9)상의 높이 조절이 가능한 지지대(15)상에 장착된다.
도 4 를 참조하면, 홀더(14)는 리미터(17)를 갖는 수평 플랫폼(16)의 형태로 만들어 진다. 상기한 리미터(17)는 로드 형상, 예컨대, 원통상의 로드 형태로 조립된다.
도 3 을 참조하면, 수평 플랫폼(16)은, 구동 수단(18), 예컨대, 기어(20,21,22)와 풀리(23,24)의 단계적 상호 작용을 통한 작동 메카니즘(19)에 의하여 그축 주위로 회전 가능하게 고정된다.
도 4 및 도 5 에는, 홀더(14)의 평평한 단부 표면상에 위치된 개구부를 각각 갖는 와류실(25)이 설치되고, 상기한 가스 공급 수단(4)에 연통된 접선 방향의 채널(26)에 연결된 수평 플랫폼(16)이 도시되어 있다.
도 1 은, 밀폐실(1) 외부의 베이스(9)상에 매니퓰레이터(27)와 웨이퍼(29)용 보관 장치(28)가 장착되는 것을 도시하고 있다.
[산업상의이용가능성]
본 장치는 다음과 같이 작동된다.
초기 상태에서, 보관 장치(28)의 하나에는 웨이퍼(29)가 준비되어 있는 반면, 다른 하나에는 웨이퍼가 비어 있다.
매니퓰레이터(27)는 보관 장치(28)내의 바닥부에 위치하는 웨이퍼(29)를 집어, 투시창(6)(구동 수단(8)에 의해 개방된 셔터(7)를 구비)을 통하여 밀폐실(1)내측으로 이송시킨다.
그 순간에, 첫 번째 홀더는(14)는 장전 상태에 있다, 매니퓰레이터(27)는 첫 번째 홀더(14)의 수평 플랫폼(16) 밑의 위치로 웨이퍼(29)를 운반한다.
가스 공급 수단(4)에 스윗치를 넣는 것에 의해서, 홀더(14)의 와류실(25, 26)내에 가스 와류가 형성되어, 홀더(14)의 플랫폼(16)의 평평한 단부 표면으로 부터 약 0.5∼1.0 mm 의 거리를 두고서 웨이퍼(29)가 유지되도록 한다. 그 순간에, 매니퓰레이터(14)는 장전되어 있던 웨이퍼(29)를 놓는다. 그 후, 다음 웨이퍼가 장전된다.
여기에 도시된 바와 같은 일구체예에 있어서, 플라스마 젯트로 웨이퍼를 처리하는 장치는 수평 평면상에서 상호간에 72° 의 각도로 위치하는 5 개의 웨이퍼 홀더가 설치되어 있다. 장전 대(帶)내에서의 다음 홀더의 공급은 홀더(14)에 대한 각 변위 구동 수단(12)으로 수행된다.
모든 홀더가 장전된 후, 구동 수단(8)에 의해 셔터(7)가 닫혀지는 동안, 매니퓰레이터(27)는 밀폐실(1)로 부터 철수된다. 이어서, 필요한 가스가 밀폐실내로 공급된다.
플라스마 젯트(11) 발생기(10)는, 처리하고자 하는 웨이퍼(29)의 표면에 대하여 처리 과정에 적합한 높이로 지지대(15)에 의해 장착된다.
구동 수단(18)에 스윗치를 틀면, 홀더(14)는 그 축 주위로 웨이퍼(29)와 함께 회전을 시작한다. 이와 같이 함에 있어서, 제어 시스템(5)이 웨이퍼 이동의 동력학을 특정화하기 위해 사용된다. 플라스마 젯트(11) 발생기(10)와 각 변위 구동수단(12)이 스윗치 온 되면, 처리가 수행된다.
발생기(10)의 플라스마 젯트(11)와 웨이퍼(29)사이의 미리 설정된 수의 접촉에 이어서, 제어 시스템(5)으로 부터, 미리 결정된 프로그램하에, 홀더(14)내의 어느 웨이퍼(29)도 발생기에 의한 플라스마 젯트의 작용대(帶)내로 들어오지 않게 하는 방식으로 구동 수단(12)이 정지하게 된다.
이어서, 구동 수단(18)과 발생기(10)는 꺼지게 된다.
그 후, 이 사이클은 다음 뱃치의 웨이퍼를 사용하여 반복된다.
첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 바와 같은 전체적인 발명 개념의 영역 및 정신으로 부터 일탈하는 일 없이도, 다양한 변형이 만들어 질 수 있다.

Claims (1)

  1. 플라스마 젯트 발생기; 가스 공급 수단; 처리 대상 웨이퍼 지지용의 한 셋트의 홀더를 포함하며,
    상기한 홀더는 플라스마 젯트 발생기에 대향하고 그에 각 변위(angular displacement)를 주기 위한 구동 수단을 가지며;
    각각의 홀더는 그 기하학적 중심을 통과하여 그 축 주위로 회전하도록 수평플랫폼의 형태로 만들어지고, 상기한 플랫폼의 평면에 수직하며;
    상기한 플라스마 젯트 및 웨이퍼 홀더는 상호간에 접촉 또는 접촉 해제될수 있고, 적어도 하나의 좌표축 방향에서 상호간에 대해 변위될 수 있는,
    웨이퍼의 플라스마 젯트 처리 장치에 있어서:
    상기한 장치가 추가적으로, 매니퓰레이터; 처리 대상 웨이퍼용 보관 장치 및; 플라스마 젯트가 상기한 웨이퍼 홀더에 수평으로 위치하는 플랫폼의 평면에 대하며 바닥부로 부터 상방으로 흐르게 되도록, 상기한 밀폐실 내부에 위치하는 플라스마 젯트 발생기 및 웨이퍼 홀더와 가스 교환 시스템을 갖는 밀폐실을 포함하며;상기한 밀폐실에는 이동 가능한 셔터가 장착된 투시창이 설치되고;
    상기한 매니퓰레이터는 상기한 보관 장치와 직접 접촉되게 위치하며, 상기한 웨이퍼 홀더와는 밀폐실 투시창을 통하여 간접적으로 접촉되게 위치하고;
    각각의 웨이퍼 홀더에는 그 주연부에 리미터(limiter)가 설치되며, 상기한 웨이퍼 홀더는 적어도 3 개의 와류실(渦流室 ; vortex chamber)및 적어도 3 개의접선 방향의 채널이 설치된 수평 플랫폼을 갖고, 상기한 채널은 상기한 수평 플랫폼의 평면에 수직하며;
    상기한 와류실 각각에는 웨이퍼 홀더의 평평한 단부 표면상에 개구부가 설치되고, 접선 방향의 채널을 통해서 상기한 가스 공급 수단에 연통되며, 처리에 사용되는 에너지량이 웨이퍼 표면상에서 균등화되도록, 형성된 와류(渦流)가 홀더 근방의 플랫폼 부근에 유지되고, 개개의 영역을 냉각시킬 수 있게 하는 방식으로 위치하며;
    상기한 웨이퍼 홀더 플랫폼상의 리미터가 웨이퍼 홀더의 상기한 수평 플랫폼의 평면에 대하여 α>90° 의 각도로 로드의 형태로 장착, 조립되고, 그 길이 ℓ 은
    Figure pct00002
    이 되도록 선택되며,
    여기서 Δ 은 상기한 보관 장치내의 처리된 웨이퍼의 축대칭(axisymmetric) 배열로 부터의 최대 편차를 지칭하는 것을 특징으로 하는,
    웨이퍼의 플라스마 젯트 처리 장치.
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