KR100430887B1 - 처리챔버 - Google Patents

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KR100430887B1
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

스테이지를 가지는 상부챔버, 이 상부챔버와 접속/분리 가능한 하부챔버 및 배기로를 포함하는 처리챔버에 있어서, 배기로는, 배기덕트의 코넥터와 접속/분리 가능한 배기구가 형성된 분리기를 가지고, 또한 분리기는 하부챔버와 함께 이동할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

처리 챔버{PROCESSING CHAMBER}
본 발명은, 반도체디바이스 등을 제조하기 위한 장치로서 주로 사용되고, 또한 이러한 장치의 챔버의 내부를 배기하기 위한 배기시스템에 접속되는 처리챔버에 관한 것이다.
반도체디바이스 등의 제조시에, 처리될 물품(이하, "물품"이라 칭함)이 처리챔버에 놓여지고, 처리챔버의 내부가 배기되고, 소망의 처리가 그 내부에서 행해지는 장치가 사용된다.
애싱장치를 예로 들면, 애싱장치는 최근에 처리량이 높고 저가로 생산될 것이 요구되고 있다. 그러므로, 처리량의 한 요인인 처리시간을 줄이기 위하여 챔버의 동작사이클을 단축시키는 것이 필요하다.
애싱장치에 사용된 처리챔버는, 대략 원통형의 내부구조를 일반적으로 가지고, 이는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상부챔버(1)와 하부챔버(2)로 분할 가능한 진공용기로 구성된다. 또한, 상부챔버(1)의 천정부에는, 석영판 등의 유전체부재(6) 및 고주파전원장치(도시되지 않음)가 설치되고, 또한 상부챔버(1)에 대향하는 하부챔버(2)는, 온도상승장치를 가진 웨이퍼스테이지(9)가 설치된다.
물품인 웨이퍼(W)가 웨이퍼스테이지(9)상에 놓여질 때, 웨이퍼스테이지(9)를 가진 하부챔버(2)는, 상당한 거리(도 5의 개구거리(B))까지의 위치로 웨이퍼를 교환(인도)하기 위하여 아래쪽으로 이동하고, 또한 웨이퍼는 웨이퍼이동용 로봇(도시되지 않음)의 핸드(15)에 의해 교환된다.
일반적으로, 처리챔버의 동작사이클은, 웨이퍼교환시간, 하부챔버의 폐쇄시간, 진공드로잉시간, 플라즈마온시간, 가스도입시간, 대기압복구시간 및 챔버개방시간의 총시간으로 구성된다. 그러므로, 애싱장치의 다른 유닛이 소정의 시간내에 충분히 동작 가능한 경우에, 애싱장치의 처리량은 챔버의 동작사이클에 좌우되고, 개방시간 및 폐쇄시간에 특히 좌우된다.
상세하게는, 챔버사이클의 요소로서 되는 하부챔버(2)의 개방시간 및 폐쇄시간은, 각각 개방동작 및 폐쇄동작의 양자인 두 동작으로 구성되고, 이들의 동작시간은 장치의 처리량에 큰 영향을 준다.
그러나, 하부챔버(2)의 동작은, 상기한 바와 같이 큰 동작스트로크를 가지므로, 이들의 동작시간은 길어진다. 이것은 챔버의 구조에 기인한다. 종래기술의 챔버에서, 상부챔버의 측벽은, 처리가스를 위한 도입구, 정화가스를 위한 도입구 및 진공을 드로잉하기 위한 배기구로서 또한 기능하는 배기덕트(E1)로 구성되므로, 수직방향의 길이가 길다.
한편, 하부챔버(2)의 웨이퍼스테이지(9)의 상부면(즉, 웨이퍼스테이지 표면) 및 상부챔버(1)의 유전체부재(6)사이의 거리는, 처리성능을 충분히 달성하기 위한최적치로 설정되어야 하고, 또한 이 거리는 대부분의 경우에 될 수 있는 한 짧은 거리로 설정된다. 양자의 조건을 만족하는 하부챔버의 구조는, 웨이퍼스테이지 면이 폐쇄상태에서 거리(도 5에서 거리(C))만큼 챔버분할면으로부터 상부챔버로 깊게 들어가는 돌출형상으로 되므로, 웨이퍼교환위치로 하부챔버를 이동하기 위한 개구거리(B)는 크게 된다.
본 발명의 목적은, 챔버의 개방시간 및 폐쇄시간을 단축할 수 있고, 챔버의 구조와 개방동작 및 폐쇄동작의 복잡함 없이 처리의 처리량을 개선할 수 있는 처리챔버를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 하부챔버의 개구거리를 단축할 수 있는 처리챔버를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 챔버의 개략적인 단면도.
도 2는 분리상태에 있는 챔버의 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 챔버의 배기시스템의 일부의 개략적인 단면도.
도 4는 비교예에 따른 챔버의 개략적인 단면도.
도 5는 비교예에 따른 챔버내의 웨이퍼의 교환상태를 예시하는 개략적인 단면도.
〈도면부호에 대한 간단한 설명〉
1: 상부챔버 2: 하부챔버
3: 마이크로웨이브 도입구 4: 원형 도파관
5: 안테나 6: 유전체부재
7: 노즐 8: 몸체
9: 웨이퍼스테이지 10: 밀봉링
11: 리프트핀 12: 배기밀봉링
13: 플랜지 14: 벨로우즈(bellows)
15: 핸드 E1,E2: 배기덕트
E3: 배기구 W: 웨이퍼
Z1,Z2: 하부챔버의 이동방향 Y1,Y2: 핸드의 이동방향
a: 벨로우즈의 유효직경 b: 배기밀봉링의 유효직경
본 발명의 한 측면에 의하면, 스테이지, 상부챔버, 이 상부챔버로부터 접속/분리 가능한 하부챔버 및 배기로를 포함하는 처리챔버에 있어서, 상기 배기로는 배기덕트의 코넥터와 접속/분리 가능한 배기구를 형성된 분리기를 가지고, 또한 이 분리기는 하부챔버를 따라서 이동할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 처리챔버를 제공한다.
코넥터는, 하부챔버의 이동방향으로 연장 가능한 탄성부재를 가지는 것이 바람직하다.
탄성부재는, 하부챔버의 이동방향으로 연장 가능한 벨로우즈(bellows)인 것이 바람직하다.
탄성부재는 진공밀봉을 위한 고무인 것이 바람직하다.
코넥터는, 하부챔버의 이동방향으로 연장 가능한 탄성부재와 밀봉제를 개재하여 분리기의 분리면과 밀착하는 플랜지를 가지는 것이 바람직하다.
밀봉제는 밀봉링인 것이 바람직하고, 또한 밀봉링의 직경은 벨로우즈의 유효직경보다 큰 것이 바람직하다.
처리챔버의 물품을 출입하기 위한 부분에 있는 하부챔버의 분리면은, 물품을 놓는 스테이지의 면과 대략 동일한 레벨인 것이 바람직하다.
분리기의 분리면은, 물품을 놓는 스테이지의 면과 대략 동일한 레벨인 것이 바람직하다.
분리기의 내부의 흐름통로는, 물품을 놓는 스테이지 면보다 낮은 위치에 형성된 개구를 개재하여 하부챔버와 연통하는 것이 바람직하다.
분리기는, 상부챔버와 하부챔버를 서로 분리할 때 배기덕트의 코넥터로부터 분리되고, 또한 상부챔버와 하부챔버를 서로 접속할 때 배기덕트의 코넥터에 접속되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기한 바와 같은 처리챔버를 제공하는 단계와; 웨이퍼를 제공하는 단계와; 처리챔버와 처리웨이퍼에 웨이퍼를 놓는 단계를 포함하는 반도체디바이스의 제조방법을 또한 제공한다.
웨이퍼의 처리는, 웨이퍼상에 형성된 수지를 애싱하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부한 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명을 구체화하는 가장 바람직한 실시예에 따른 챔버의 개략적인 단면도이고, 도 2는 웨이퍼의 교환시에 하부챔버의 분리상태를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도면에서, (1)은 진공용기의 상부를 구성하는 상부챔버를 나타낸다. 마이크로웨이브 전력원(도시되지 않음)에 접속된 마이크로웨이브 도파관(MW)으로부터 가이드된 마이크로웨이브를 마이크로웨이브 도입구(3)를 개재하여 천장부에 있는 무단의 원형도파관(endless circular waveguide)(4)으로 도입하고, 또한 유전체부재(6)를 개재하여 도파관(4)의 바닥에 있는 복수의 슬롯(도시되지 않음)을 지닌 도전판으로 형성된 안테나(5)로부터 챔버로 공급하도록, 상부챔버(1)가 구성된다. 무단의 원형도파관(4)을 구성하는 고주파전원장치의 공간에서, 유도결합플라즈마(ICP)를 위한 코일 또는 방사선슬롯안테나로 구성된 다른 고주파전원장치가 사용되어도 된다.
또한, 상부챔버(1)의 내부는, 상부챔버의 내부벽이 가스공급로를 형성하면서, 처리가스를 최적으로 분사 가능하도록 경사지게 위쪽방향으로 노즐(7)을 설치한다.
진공용기의 하부를 구성하는 하부챔버(2)는, 상부챔버(1)와 접속부를 진공밀봉하기 위한 밀봉링(10)과, 필요에 따라 온도를 상승하기 위해 웨이퍼(W)를 가열할 수 있는 온도상승장치를 내부에 구비하고, 또한 웨이퍼(W)를 놓기 위한 웨이퍼스테이지(9)와, 웨이퍼(W)를 올리기 위한 웨이퍼스테이지(9)에서 설치된 리프트핀(11)을 부가하여 구비하고 있다.
상부챔버(1)와 하부챔버(2)는 서로 분리 가능하도록 각각의 분리면(1A, 2A)에서 서로 접속된다.
또한, 하부챔버(2)의 하부측벽에 개구(E4)를 형성하며, 상기 하부측벽의 외부단부에 배기로를 구성하는 분리기(16)를 형성한다.
배기로의 분리기(16)는, 웨이퍼스테이지(9)의 상부면의 레벨과 대략 동일한 레벨로 된 분리면(즉, 상부면)을 가지고, 또한 진공을 드로잉하기 위해, 분리면에서 위쪽으로 개방된 배기구를 부가하여 가진다. 이와 같이 형성된 배기구(E3)를 가지는 분리기의 분리면에 배기밀봉링(12)을 설치한다.
배기로의 상기 분리기(16)는, 배기덕트(E2)의 코넥터에 배치되고, 이는 배기덕트(E2)을 지닌 벨로우즈(14)를 개재하여 일체적으로 구성된 플랜지(13)를 가진다. 분리기(16)는 플랜지(13)에 접속되고, 접속부에 위치한 배기밀봉링(12)은 배기구(E3)를 가지는 상부면과 플랜지(13)의 하부면사이의 접속부를 진공밀봉한다.
또한, 배기로의 분리기(16)를 가지는 하부챔버(2)는, Z1 및 Z2의 방향으로 웨이퍼스테이지(9)와 함께 위아래로 움직일 수 있도록 구성된다.
또한, 본 실시예에서, 배기덕트(E2)은 상부챔버(1)에 접속된 몸체(부분적으로 도시됨)(8)에 고정되고, 그들의 배기측면, 즉 가스흐름통로의 하부흐름단부가 배기펌프(P)에 접속되므로, 배기구(E3)를 가지는 분리기(16)와 결합해서 진공배기로를 형성한다. 즉, 처리챔버내부의 진공의 드로잉은, 진공펌프(P)와 진공배기로에 의해 행해진다. 또한, 플랜지(13)는 상부챔버(1)와 일체적으로 형성되어도 된다.
배기구(E3)부를 지닌 배기덕트(E2)의 접속부에서, 동일한 기능을 가지고 탄성부재로 구성된 벨로우즈(14)는, 플랜지(13)와 일체적으로 접속되어 구성된다. 즉, 배기덕트(E2) 및 배기구(E3)는, 분리면이 되는 코넥터의 플랜지(13)의 하부면과 분리기(16)의 상부면을 구성되는 배기 밀봉링면과 수직인 방향으로 분리할 수 있도록 구성된다.
하부챔버(2)의 하방향의 이동에 의해, 플랜지(13)의 하부면과 압력접속으로 배기로의 분리기(16)를 압력접촉하여 배기구(E3)와 배기덕트(E2)를 서로 기밀하게 접속함으로써 누설없이 챔버의 진공도를 유지할 수 있도록, 처리챔버를 구성한다.
도 1에 표시하는 화살표 AL1의 일부로서 나타내는 바와 같이, 분리기 내의 흐름통로는 개구(E4)에서 배기구(E3)를 통과하여 배기덕트(배기관)(E2)에 배출한다.노즐(7)을 개재하여 챔버로 공급된 처리가스는, 유전체부재(6)의 하부면에 대향하여 흐르고, 이 하부면을 통해서 마이크로웨이브를 공급한다. 유전체부재 아래의 플라즈마 또는 플라즈마종에 의해 여기되고 분해되는 가스는, 웨이퍼스테이지의 측면과 웨이퍼(W)의 상부면을 따라서 개구(E4)로 흐른다.
이와 같은 방식에 의한 가스의 흐름은, 웨이퍼표면을 균일하게 처리하는데 바람직하다. 이와 같은 흐름을 형성하기 위하여, 개구(E4)는 웨이퍼스테이지의 상부면아래의 위치에서 형성된다.
여기서, 배기덕트(E2)의 벨로우즈(14)의 직경과 배기밀봉링(12)의 직경사이의 관계는, 배기밀봉링(12)의 유효직경(b)이 벨로우즈(14)의 유효직경(a)보다 크게규정된다. 이에 의해, 벨로우즈(14)는 챔버의 진공드로잉시에 수축하도록 할 수 있고, 수축력이 플랜지(13)의 부분에서 진공밀봉을 붕괴하도록 할 수 있고, 또한유효직경의 차로부터 초래하는 압력차를 이용하는 배기밀봉링(12)에 플랜지(13)를 의도적으로 압력을 가하도록 할 수 있는 상황을 회피할 수 있다.
다음에, 상기와 같이 구성된 챔버에서 웨이퍼의 교환을 설명한다.
처리상태에서, 예를 들면, 도 1에 도시한 챔버폐쇄상태에서, 웨이퍼의 처리가 완료된 후에, 정화가스는 노즐에서 챔버로 도입되어 챔버의 내부를 세정하고, 대기압과 평형하게 도달하도록 한다.
대기압으로 복구된 후에, 하부챔버(2)는 도 2(이동후에 상태를 도시함)에 도시된 개구거리(A)까지 웨이퍼교환위치에 대해서 Z2의 방향으로 이동한다.
이 때에, 웨이퍼(W)는 웨이퍼의 교환을 위한 준비를 완료하기 위하여 Z1의 방향으로 주어진 거리까지 올려진다. 준비완료신호를 수신한 후에, 로봇의 핸드(15)는 웨이퍼의 교환을 행하기 위하여 Y1과 Y2의 방향으로 이동한다. 즉, 로봇의 핸드(15)는, 웨이퍼스테이지(9)의 상부면의 레벨과 대략 동일한 레벨에 있는 하부챔버(2)의 분리면(2A)과, 챔버로 밀어넣고 웨이퍼의 교환을 행하기 위한 상부챔버(1)의 분리면(1A)사이에 형성된 공간인, 챔버의 내부 및 외부로 물품을 놓기 위한, 부분(간단히 "출입부분"이라 칭함)을 개재하여 통과한다.
여기서, 본 실시예를 도시하는 도 1 및 도 2를, 종래기술 실시예를 도시하는 도 4 및 도 5와 비교한다. 종래기술 챔버의 개구거리(B)는, 본 실시예의 개구거리(A)보다 밀봉링표면부터 웨이퍼스테이지표면까지 거리에 대응하는 거리(C)만큼 더 큰 것을, 개구거리(A),(B)사이의 비교로부터 알 수 있다. 그러므로, 본 실시예에서, 하부챔버(2)의 이동시간은, 거리(C)의 이동에 필요한 시간만큼 단축할 수있고, 그 결과 챔버의 동작사이클이 단축되어 처리의 처리량을 개선할 수 있다.
(실시예 2)
도 3은, 본 발명의 제 2실시예에 따른 챔버의 진공배기로의 분리구조를 도시하는 개략적인 부분 단면도이다. 챔버의 도시되지 않은 부분의 구조는 도 1에서 도시한 부분의 구조와 동일하다.
본 실시예에서, 배기덕트(E2)의 한쪽 단부는 본체(8)에 고정되어 있고, 그 연장부분의 단부는 진공펌프(P)에 접속되어 있다.
또한, 플랜지(13)는 배기덕트(E2)와 일체적으로 구성되고, 고무, 수지 등의 탄성부재로 구성된 배기 밀봉링(12)은 플랜지의 일부에서 맞춰지고, 또한 이 밀봉표면 및 배기구(E3)의 측면(즉, 분리기측면)의 접속면은, 진공밀봉을 하기 위하여 서로 압력접촉 된다. 즉, 본 실시예에서, 벨로우즈는 사용되지 않고, 고무등의 탄성부재가, 플랜지(13)부분에서 대신 내장되고, 이 탄성부재는 탄성과 균등한 기능의 양자를 나타내고, 따라서 실시예 1의 기술적 효과와 마찬가지의 기술적 효과를 저제조비용으로 얻을 수 있다.
도 2는 물품인 웨이퍼를, 배기로가 분리된(즉, 차단된) 공간을 개재하여 챔버의 내부 및 외부에, 놓는 것을 특징으로 하는 실시예를 도시하고 있지만, 배기로가 분리된 공간 및 웨이퍼의 입/출구는, 챔버의 분리에 의해 형성된 웨이퍼의 입/출구가 웨이퍼스테이지의 상부면의 레벨과 대략 동일한 레벨로 되는 한, 챔버의 측면의 다른 위치에 있어도 된다. 상기 공간이 배기로가 분리되고 웨이퍼의 입/출구가 서로 떨어져서 위치하는 공간인 경우에는, 배기구를 가지는 분리면의 레벨은,상부챔버의 스테이지 또는 하부챔버의 분리면의 레벨과 동일한 레벨로 되지 않아도 된다.
다음에, 상기 설명한 처리챔버를 이용한 반도체디바이스의 제조방법을 설명한다.
우선, 도 1에 도시된 구조를 가지는 처리챔버와 웨이퍼(W)를 제조한다.
상부챔버(1) 및 하부챔버(2)는 서로 분리되고, 웨이퍼(W)는 스테이지(9)위에 놓는다. 이 때에, 웨이퍼(W)를 리프트핀에 의해 상승시켜서 스테이지(9)로부터 떨어져서 유지할 수 있다.
다음에, 하부챔버(2)는, 챔버를 폐쇄하기 위하여 위쪽으로 이동하는 반면에, 분리기(16)는 배기관의 코넥터에 접속되어 챔버의 내부와 배기로를 기밀하게 유지한다.
다음에, 챔버의 내부는 배기로를 개재하여 배기한다.
다음에, 처리가스는 노즐(7)로부터 공급되고, 챔버내부압력은 주어진 값으로 유지된다.
다음에, 마이크로웨이브 등의 고주파전력은 글로우방전을 발생하기 위하여 챔버로 공급되고, 이에 의해 플라즈마가 발생되므로, 웨이퍼의 표면이 처리된다.
다음에, 챔버의 내부압력은 대기압으로 되고, 하부챔버는 챔버를 열기 위하여 아래쪽으로 이동하고, 웨이퍼는 꺼내진다.
상기 처리는 각각의 웨이퍼마다 반복적으로 행해진다.
본 발명에 따른 처리챔버는, 웨이퍼위에 레지스트등의 수지의 애싱, 웨이퍼표면의 에칭, 웨이퍼표면의 표면변형, 웨이퍼표면의 CVD, 플라즈마 중합 등을 위해 반도체디바이스의 제조단계에서 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 처리의 처리량이 개선되므로, 반도체디바이스의 제조단가를 줄일 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 배기로를 분리함으로써, 하부챔버의 개구거리를 단축할 수 있고, 이에 의해 챔버의 동작사이클을 축소할 수 있으므로, 처리의 처리량을 개선할 수 있다. 또한, 하부챔버를 위해 위아래로 이동하는 기구는, 이동거리가 단축되기 때문에 소형화될 수 있고, 장치의 전체크기를 축소하여 제조단가 감소를 얻을 수 있다.

Claims (12)

  1. 스테이지, 상부챔버, 이 상부챔버에 접속/분리 가능한 하부챔버 및 배기로를 포함하는 처리챔버에 있어서, 상기 배기로는 배기덕트의 코넥터에 접속/분리 가능한 배기구를 형성한 분리기를 가지고, 상기 분리기는 하부챔버를 따라서 이동할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 처리챔버.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 코넥터는 하부챔버의 이동방향으로 연장가능한 탄성부재를 가지는 것을 특징으로 하는 처리챔버.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 탄성부재는 하부챔버의 이동방향으로 연장가능한 벨로우즈(bellows)인 것을 특징으로 하는 처리챔버.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 탄성부재는 진공밀봉용 고무인 것을 특징으로 하는 처리챔버.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 코넥터는, 하부챔버의 이동방향으로 연장가능한 탄성부재와, 밀봉제를 개재하여 분리기의 분리면에 밀착하는 플랜지와를 가지는 것을 특징으로 하는 처리챔버.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 밀봉제는 밀봉링이고, 또한 밀봉링의 직경은 벨로우즈의 유효직경보다 큰 것을 특징으로 하는 처리챔버.
  7. 제 1항에 있어서, 물품을 출입하기 위한 처리챔버의 부분에서 하부챔버의 상기 분리면은, 물품이 위치한 스테이지의 면과 대략 동일한 레벨에 있는 것을 특징으로 하는 처리챔버.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 분리기의 분리면은 물품이 위치한 스테이지의 면과 대략 동일한 레벨에 있는 것을 특징으로 하는 처리챔버.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 분리기내의 흐름통로는, 물품이 위치한 스테이지의 면보다 낮은 위치에 형성된 개구를 개재하여 하부챔버에 연통하는 것을 특징으로 하는 처리챔버.
  10. 제 1항, 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리기는, 상부챔버와 하부챔버를 서로 분리할 때에는 배기덕트의 코넥터로부터 분리되고, 상부챔버와 하부챔버를 서로 접속할 때에는 배기덕트의 코넥터에 접속되는 것을 특징으로 하는 처리챔버.
  11. 제 1항에 기재된 처리챔버를 제공하는 단계와;
    웨이퍼를 제공하는 단계와;
    상기 처리챔버에 웨이퍼를 위치시키고 웨이퍼를 처리하는 단계와;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체디바이스의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 웨이퍼의 처리는 웨이퍼상에 형성된 수지를 애싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체디바이스의 제조방법.
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