KR100480342B1 - 플라즈마발생소스,진공펌프장치및/또는캔티레버화된기판지지부와같은장비모듈을구비하는고유동진공챔버 - Google Patents

Abstract

제거 가능하게 그 안에 장착된 기판 지지부를 가지는 진공 처리 챔버를 개시한다. 챔버는 그 측벽안에 개구부를 구비하며 개구부는 개구부를 통해서 챔버로부터 기판 지지부를 제거할 수 있을 정도로 넓다. 모듈화된 장착 장치는 개구부를 통해서 연장되며 챔버의 내부 측벽의 내측 방향으로 위치한 지점에서 챔버의 내부에 기판 지지부를 제거 가능하게 지지한다. 장착 장치는 장착 플렌지와 지지 아암을 구비한다. 장착 플렌지는 챔버의 외부 표면에 부착되며 지지 아암은 기판 지지부와 장착 플렌지 사이에 연장된다. 챔버는 기판 지지부로부터 이격된 챔버의 단부벽의 중앙 부분에 단일의 진공 포트를 구비한다. 진공 포트는 진공 펌프에 연결되며, 진공 펌프는 챔버의 내부로부터 개스를 제거하여 챔버를 대기압 이하의 압력으로 유지한다. 기판 지지부는 챔버의 측벽을 통해서 제거될 수 있기 때문에 점검 또는 교체가 용이하다. 측벽에 장착된 기판 지지부는 또한 커다란 진공 포트가 챔버의 단부벽내에 위치될 수 있게 함으로써 진공 포트를 대용량의 진공 펌프에 연결시켜서 고유동이 달성될 수 있게 한다. 챔버는 또한 모듈화된 라이너, 모듈화된 플라즈마 발생 소스 및, 모듈화된 진공 펌프 장치들도 구비하며, 이들 각각은 상호 교체될 수 있는 장비로 대체될 수 있다.

Description

플라즈마 발생 소스, 진공 펌프 장치 및/또는 캔티레버화된 기판 지지부와 같은 장비 모듈을 구비하는 고 유동 진공 챔버

본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 기판 처리용 장비에 관한 것이다. 장비는 플라즈마 발생 소스, 진공 펌프 장치 및/또는 캔티레버화된 기판 지지부와 같은 장비 모듈(module)에 연결되도록 적합화된 유니버설 하우징을 구비한다.

진공 처리 챔버는 에칭 또는 증착 개스를 진공 챔버에 공급하고 개스를 플라즈마 상태로 에너지화하도록 RF 피일드를 개스에 적용시킴으로써 기판상의 재료를 에칭하거나 또는 화학적 증기 증착(CVD)시키는데 일반적으로 사용된다. 유도 연결 플라즈마(ICP)라고도 지칭되는 평행한 플레이트의 트랜스포머 연결 플라즈마(TCP)와, 전자-사이클론 공명(ECR) 반응기들은 공동 소유된 미국 특허 제 4,340,462 호, 제 4,948,458 호 및, 제 5,200,232 호에 개시되어 있다. 진공 처리 챔버는 통상적으로 그 안에서 수행되는 처리에 의존하는 성능 사양을 충족시키도록 설계된다. 따라서, 특정한 처리 챔버와 관련된 특정의 플라즈마 발생 소스, 진공 펌프 장치 및, 기판 지지부가 주문 제작되거나 또는 성능 사양을 충족시키도록 특별히 설계되어야만 한다. 플라즈마 발생 소스, 진공 펌프 장치 및, 기판 지지부와 같은 부수적인 장비와 관련된 규격화의 결여는 생산 비용의 증가, 조립 시간의 지연 및, 그러한 부수적인 장비에 관련된 융통성의 결여를 초래한다.

기판은 통상적으로 기판 고정구에 의해 처리되는 동안 진공 챔버안의 정위치에 유지된다. 종래의 기판 고정구는 기계적인 클램프와 정전기 클램프(ESC)를 구비한다. 기계적인 클램프와 ESC 기판 고정구의 예들은 공동으로 소유된 미국 특허 제 5,262,029 호와 공동으로 소유된 1995 년 3 월 10 일자의 미국 출원 제 08/401,524 호에 제공되어 있다. 전극의 형태인 기판 고정구는 미국 특허 제 4,579,618 호에 개시된 바와 같이, 무선 주파수(RF) 동력을 챔버내로 제공할 수 있다. 기계적인 클램프는 일반적으로 클램프 링을 채용하는데, 상기 클램프 링은 기판을 둘러싸서 기판의 상부 표면을 그 주변부 둘레에서 아래로 가압한다. 다른 기계적 클램프 링의 예들은 미국 특허 제 4,615,755 호, 제 5,013,400 호 및, 제 5,326,725 호에 게시되어 있다.

평판 패널 디스플레이를 포함하는 기판 및 그보다 작은 기판은 특정의 처리 단계 동안에 기판 고정구에 의해 냉각될 수 있다. 그러한 냉각은 기판 고정구와 대향하는 기판의 표면 사이에 헬륨과 같은 불활성 개스를 적용함으로써 수행된다. 예를 들면, 미국 특허 제 5,160,152 호, 제 5,238,499 호, 제 5,350,479 호 및, 제 5,534,816 호에 게시되어 있다. 냉각 개스는 통상적으로 기판 고정구의 홈 패턴으로 또는 채널로 공급되며, 기판이 기계적인 클램프 장치에 의해 가장자리를 따라서만 유지되어 있을때 기판을 상방향으로 굽히는 경향을 가진 배압을 기판에 적용시킨다.

기판의 상부 표면에 걸쳐 연장되는 클램프 링을 회피하는 것이 바람직스러운 상황에서, 정전기 척(chuck)은 반도체 및 도체 기판을 진공 챔버내 정위치에 유지시키는데 사용된다. 단일 극성(monopolar) 유형의 정전기 척은 단일의 전극을 이용한다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,665,463 호에 게시되어 있다. 이극성 유형의 정전기 척은 유전층에 의해 분리되어 있고, 전기적으로 대전된 두개의 캐패시터 플레이트 사이에서의 상호 인력을 이용한다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,692, 836 호 및, 제 5,055,964 호에 개시되어 있다.

진공 처리 챔버용의 기판 지지부는 통상적으로 챔버의 저부 벽위에 장착되어, 기판 지지부의 점검 및 교체를 곤란하게 하고 시간을 낭비하게 한다. 그러한 저부 장착 기판 지지부의 예는 미국 특허 제 4,340,462 호, 제 4,534,816 호, 제 4,579,618 호, 제 4,615,755 호, 제 4,948,458 호, 제 5,200,232 호 및, 제 5,262,029 호에 게시되어 있다. 그러나, 기판 지지부가 처리 챔버의 측벽을 통해서 접근되고 그리고/또는 점검될 수 있다면 바람직스러울 것이다. 더욱이, 처리 챔버를 통해서 향상된 개스 유동을 제공하는 기판의 배치가 반도체 기판의 처리에 매우 유익할 것이다.

종래의 진공 처리 챔버의 한가지 단점은, 개스 유동 경로에서의 제한 및/또는 낮은 압력을 달성할 수 없다는 점에 기인하여, 그러한 챔버가 저압 환경에서 고유동을 제공할 수 없다는 것이다. 따라서, 낮은 압력에서 높은 도전성(즉, 낮은 유동 제한)을 달성하는 진공 처리 챔버는 매우 바람직스럽다. 예를 들면, 저압(예를 들면 10 mTorr 미만)에서 고 유동(예를 들면, 적어도 200 sccm)을 달성하는 진공 처리 챔버는 반도체 기판을 처리하는데 매우 유익하다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이며, 동일한 요소는 동일한 참조 번호를 가지게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 진공 처리 챔버의 개략적인 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 기판 지지부와 상부벽 장착 플라즈마 발생 장치가 없는, 본 발명에 따른 진공 처리 챔버의 개략적인 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 기판 지지부의 개략적인 도면이다.

도 4는 진공 처리 챔버내에 장착된 본 발명에 따른 기판 지지부 조립체를 가지는 진공 처리 챔버의 개략적인 도면이며, 그러나 도 1의 상부 장착 플라즈마 발생 장치는 그로부터 생략되어 있다.

도 5는 본 발명에 따른 진공 처리 챔버의 유니버설 하우징의 단면도를 도시하며, 상기 하우징은 캔티레버화된 기판 지지부와 진공 펌프를 구비한다.

도 6은 도 5의 유니버설 하우징의 사시도이다.

도 7은 도 5의 유니버설 하우징의 측면도이다.

도 8은 도 5의 유니버설 하우징의 평면도이다.

도 9는 본 발명의 다른 구현예에 따른 유니버설 하우징의 단면도를 도시하며, 여기에서 하우징은 캔티레버화된 기판 지지부와 상류측 플라즈마 발생 소스를 구비한다.

도 10은 본 발명에 따른 다른 진공 처리 챔버의 단면도를 도시한다.

본 발명은 향상된 점검성, 구성 요소 선택에서의 융통성을 가지고 그리고/또는 특히 저압에서 개스 유동의 균일성이 향상된 진공 처리 챔버를 제공하는 것이다. 향상된 점검성은 플라즈마 발생 소스, 기판 지지부 및/또는 진공 펌프가 점검 또는 교체를 위해서 챔버로부터 용이하게 제거될 수 있는 장치를 장착시킴으로써 제공된다. 장착용 장치를 교체할 수 있으므로, 챔버는 기판 지지부에 근접하거나 또는 더 상류측에 소망하는 플라즈마 발생 소스 모듈을 포함시키도록 용이하게 개량될 수 있고, 기계적인 척 또는 정전기 척을 가지는 것과 같은 소망의 기판 지지부 모듈은 챔버내에 장착될 수 있으며, 그리고/또는 소망의 펌프 속도를 가지는 진공 펌프 모듈이 챔버에 부착될 수 있다. 따라서 챔버는 플라즈마 에칭 또는 CVD 와 같은 처리에 유용한 다양한 유형의 진공 챔버를 제작하기 위한 유니버설 하우징으로서 작용한다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 제 1 및 제 2 단부벽과 그 사이에 연장된 측벽을 가지는 유니버설 하우징이 제공된다. 챔버는 제 1 단부벽내의 제 1 개구부, 제 2 단부벽내의 제 2 개구부 및/또는 측벽의 제 3 개구부를 구비한다. 각 개구부는 장착 장치에 둘러싸일 수 있는데, 상기 장착 장치는 진공 펌프 모듈, 플라즈마 발생 소스 모듈 및/또는, 기판 지지 모듈에 부착되어 있는 결속 장착 장치와 협동한다. 예를 들면 제 1 개구부를 둘러싸는 장착 장치는 플라즈마 발생 소스 모듈에 부착된 장착 장치와 결속될 수 있으며, 제 2 개구부를 둘러싸는 장착 장치는 진공 펌프 모듈에 부착된 장착 장치와 결속될 수 있으며, 제 3 개구부를 둘러싸는 장착 장치는 기판 지지 모듈에 부착되어 있는, 모듈화된 장착 장치와 결속될 수 있다. 각 개구부는 진공 시일과 RF 시일딩(shielding) 부재 (예를 들면 RF 가스켓)을 구비할 수 있다.

제 1 개구부는 원형일 수 있으며 제 1 및 제 2 의 요부 표면을 구비하고, 제 1 요부 표면은 제 2 요부 표면의 내측 방향이다. O 링 시일은 제 1 개구부를 시일하도록 각 요부 표면안의 홈내에 배치될 수 있다. 제 3 개구부를 둘러싸는 장착 장치는 캔티레버화된 기판 지지부 조립체에 부착된 장착 장치와 결속되는 것이 바람직스러운데, 상기 조립체는 지지 아암과 기판 지지부를 구비한다. 지지 아암과 기판 지지부는 챔버내에서 기판 지지부의 제거 또는 조립을 할 수 있도록 제 3 개구부(원형이 아닐 수 있으며, 예를 들면 사각형)를 통해 통과되는 크기일 수 있다. 제 2 개구부를 둘러싸는 장착 장치는 진공 펌프 모듈에 부착된 장착 장치와 결속되는 것이 바람직스럽다. 챔버의 측벽은 원통형의 측벽을 구비할 수 있으며 제 2 개구부는 원형일 수 있는데, 여기에서 제 2 개구부에 의해 한정된 유동 면적은 챔버의 원통형 측벽에 의해서 한정된 최대 단면적의 적어도 1/3 이다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 그 안에 기판 지지부가 캔티레버 방식으로 제거 가능하게 장착된 기판 지지부를 가진 진공 처리 챔버가 제공된다. 기판 지지부는 장착 장치에 의해서 진공 처리 챔버의 내측에 장착되는데, 상기 장착 장치는 챔버의 측벽내 개구부를 통해서 연장된다. 개구부는 기판 지지부가 개구부를 통해서 챔버로부터 제거될 수 있기에 충분할 정도로 넓다. 장착 장치는 챔버의 내부 측벽 표면의 내측 방향으로 위치한 지점에서 챔버의 내부에 기판 지지부를 제거 가능하게 지지한다.

본 발명의 다양한 특징들에 따르면, 처리 챔버는 고밀도 플라즈마 처리 챔버일 수 있으며, 여기에서 고밀도 플라즈마는 기판 지지부에 근접한 영역에 제공된다. 기판 지지부는 기판 지지부의 지지 표면상에 반도체 기판을 클램프하는 척 장치를 구비할 수 있다. 챔버는 챔버의 단부벽의 중앙 부분에 진공 포트를 구비할 수 있으며 단부벽은 개방 부위에 의해 기판 지지부로부터 분리된다. 진공 포트는 진공 펌프에 연결될 수 있으며, 진공 펌프는 챔버의 내부로부터 개스를 제거하여 챔버를 100 mTorr 이하와 같은 소망 압력에서 유지한다.

장착 장치는 장착용 플렌지와 수평으로 연장된 지지 아암을 구비하며, 상기 지지 아암은 그 일단부가 기판 지지부에 부착되고 타단부는 장착 플렌지에 부착된다. 장착 플렌지는 챔버의 내측을 향하는 방향에서 측벽의 크기로 개구부안에 끼워진 부분을 가지며, 상기 부분과 개구부의 결속 표면이 테이퍼진 끼움을 제공하도록 상기 부분이 테이퍼진다. 챔버는 기판 지지부를 둘러싸는 내측의 원통형 표면을 구비할 수 있다. 챔버의 측벽에 있는 개구부는 원통형 표면을 통해 연장될 수 있으며 장착 플렌지의 부분은 챔버의 내측을 면하는 만곡된 표면을 구비할 수 있고, 만곡된 표면의 가장자리는 원통형 표면내에서 개구부의 가장자리를 따라서 놓이게 된다. 기판 지지부의 외측 외주부를 지나는 개스의 유동이 실질적으로 균일하도록 지지 아암은 기판 지지부에 부착된다. 장착 장치는 진공 시일을 구비할 수 있는데, 상기 진공 시일은 개구부를 둘러싸고 그리고 챔버와 장착 장치 사이에서 빈틈없는 진공 시일을 유지한다. 지지 아암은 그것의 내측에 점검용 도관을 구비할 수 있다. 이러한 점검용 도관은, 기판 지지부상의 기판 배면 냉각을 위한 냉각용 개스, 기판 지지부의 온도 제어를 위한 냉각용 액체, 기판 지지부에서 RF 바이어스 전극을 에너지화시키기 위한 RF 동력, 리프트 핀(lift pin) 메카니즘을 작동시키기 위한 가압 개스, 배면 압력, 기판 지지부 온도등과 같이 장비를 모니터하기 위한 전기 신호선, 지지 아암의 내측으로부터 습기를 제거하도록 질소 또는 건조 청정 공기의 공급 및/또는 기판 지지부의 다양한 구성 요소를 작동시키는 전기 동력선을 공급할 수 있다.

본 발명은 또한 상기에 기술된 처리 챔버내에서 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 그 방법은 기판 지지부의 지지 표면상의 일 위치에서 처리 챔버에 기판을 공급하고, 기판 지지부의 지지 표면에 기판을 클램핑하고, 그리고 기판을 처리하는 것을 구비할 수 있다. 처리는 기판과 기판 지지부의 지지 표면 사이에 열 전달 개스를 공급하는 것을 포함할 수 있다. 기판의 노출된 표면은 처리 단계 동안에 에칭되거나 또는 피복될 수 있다. 처리 챔버는 ECR 반응기, TCP/ICP 반응기, 또는 평행 플레이트 반응기, 헬리콘 반응기, 헬리컬 공진 반응기, 등방성 에칭의 마이크로웨이브 하류측 반응기 또는 포토레지스트 스트리핑 챔버의 일부일 수 있다. 기판 지지부는 글래스 패널, 반도체 웨이퍼등과 같은 기판을 지지하도록 기계적이거나 또는 정전기 척을 구비할 수 있다.

본 발명은 향상된 점검성, 플라즈마 발생 소스, 기판 지지부 및, 진공 펌프 장치와 같은 구성 요소 (모듈로서도 지칭됨)와 관련된 설계 및 제조상에서의 융통성 및/또는 극히 낮은 압력에서 개스 유동의 향상된 균일성을 가지는 진공 처리 챔버를 제공한다.

점검성과 관련하여, 종래 챔버의 디자인은 챔버의 다양한 구성 요소에 대한 용이한 접근을 허용하지 않으므로 챔버 구성 요소의 점검 또는 교체를 위해서 강도높은 노력과 시간 소모적인 처리를 필요로 한다. 본 발명에 따르면, 플라즈마 발생 소스, 기판 지지부 및/또는 진공 펌프 장치는 챔버로부터 이격된 위치에서 용이한 점검을 위해서 또는 그러한 구성 요소를 상호 교체 가능한 대체 구성 요소와 교체하기 위해서 챔버로부터 용이하게 제거될 수 있다.

제조상의 융통성과 관련하여, 본 발명은 처리 유형의 넓은 범위 (예를 들면 에칭, 증착등), 처리될 재료 (예를 들면 산화물, 폴리실리콘, 금속, 질화물등), 또는 통상적으로 주어진 범위내에 있는 기판 크기 (즉, 특정의 유니버설 챔버는 150 내지 300 mm 와 같은 기판 크기의 범위에 적합할 수 있다)를 위한 유니버설 챔버를 진공 처리 장비의 제조업자가 제조할 수 있게 한다. 이러한 방식으로 제조업자는 특정의 적용을 위하여 적절한 에너지 소스, 기판 지지부 및, 진공 장치를 유니버설 챔버에 간단하게 부착시킬 수 있다. 이것은 제조 방법과 대비되며, 제조 방법에서는 전체 시스템이 의도된 적용, 소망하는 기판 크기, 소망하는 기판 지지부등에 대하여 특정하게 제조된다. 따라서, 주문으로부터 배달까지 걸리는 시간이 상당히 절감될 수 있으며 주문의 변화 또는 취소를 보다 용이하게 수용할 수 있다.

설계의 융통성과 관련하여, 유니버설 챔버 하우징에는 플라즈마 에칭 또는 증착과 같은 특정의 공정을 수행하도록 협동하는 하드웨어 구성 요소가 설치될 수 있다. 또한, 그러한 유니버설 챔버 하우징은 상이한 처리를 수행하고, 그리고/또는 상이한 기판 크기를 처리하고, 그리고/또는 상이한 기판 지지부를 이용하도록 상이한 구성 요소로 개장될 수 있다. 유니버설 챔버 하우징은 (표준화된 경계면 포트와 같은) 장착 장치를 구비하는데, 그 각각은 상호 교체될 수 있는 다양한 구성 요소를 수용한다. 그러한 "모듈 방식"은 챔버를 점검하고 개장하는 시간을 현저하게 단축시킨다. 각 종류의 모듈 (예를 들면 에너지 소스, 진공 장치, 기판 지지부등)은 챔버상의 표준화된 경계면 포트에 장착되도록 설계될 수 있다. 표준화된 경계면 포트에 일치하지 않는 모듈을 사용하는 것이 필요할 경우에, 모듈을 표준화된 경계면 포트에 연결하도록 모듈에 어댑터 하드웨어를 수용시킬 수 있다.

본 발명은 또한 반도체 웨이퍼, 평판 패널 디스플레이 기판등과 같이 반도체 기판을 처리하는 고유동(high flow) 챔버를 제공하기도 한다. 챔버의 저부에서와 같은 단부벽에 큰 유출 포트를 제공하고 그리고 기판의 노출된 표면을 가로지르는 개스 유동과 관련하여 최소화된 비대칭과 개스 유동에 대한 최소한의 임피던스를 제공하는 지지 아암상의 기판 지지부를 장착시킴으로써, 고유동이 부분적으로 달성된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 챔버는 그것의 측벽에 개구부를 구비하고 기판 지지부는 챔버의 내측에 제거 가능하게 장착되도록 개구부를 통해서 연장된다. 그러한 장착 장치는, 기판 지지부가 측벽내 개구부를 통해서 챔버로부터 완전히 제거될 수 있기 때문에, 기판 지지부의 용이한 점검을 허용한다. 본 발명의 이전에, 기판 지지부를 진공 처리 챔버의 저부벽상에 장착하는 것이 통상적이었으며 챔버는 측벽 또는 기판 지지부를 둘러싸는 챔버의 저부 영역에 있는 유출 포트에 연결된 하나 또는 그 이상의 진공 펌프에 의해서 진공화되었다. 그러한 장치는 이상적이지 못한 챔버의 진공을 제공하며 기판 지지부의 점검을 곤란하고 시간 소모적인 것으로 한다.

본 발명에 따른 진공 처리 챔버는 에칭, 증착, 저항 스트리핑등과 같은 다양한 반도체 플라즈마 처리 단계용으로 사용될 수 있다. 유도 연결된 플라즈마 소스를 가지는 진공 처리 챔버(10)의 예는 도 1에 도시되어 있으며, 여기에서 처리 개스는 분래 링, 개스 분배 플레이트, 분사 노즐등과 같은 적절한 장치에 의해 처리 챔버(10)로 공급되고, 그리고 챔버의 내부(30)안에서 적절한 진공 펌프 장치에 의해 진공이 유지되는데, 상기 진공 펌프 장치는 처리 챔버의 저부와 같은 단부벽에서 큰 유출 포트(20)에 연결되어 있는 모듈화된 장착 장치에 의하여 지지되고 있다. 진공 처리 챔버에는 챔버의 상부와 같은 단부벽상의 유전체 윈도우(50) 외측에서 평판 코일(40)과 같은 외측의 RF 안테나를 통해 RF 동력이 제공될 수 있다. 그러나, 플라즈마 발생 소스는 ECR 반응기, 평행 플레이트 반응기, 헬리콘 반응기, 헬리컬 공명기등과 같은 플라즈마 발생 장비의 그 어떤 다른 유형일 수 있다. 플라즈마 발생 소스는 고리형 장착 플렌지(42)와 같은 모듈화된 장착 장치에 부착되는데, 상기 플렌지(42)는 챔버의 단부벽상에 제거 가능하게 장착된다. 장착 플렌지(42)와 챔버(10) 사이에 빈틈없는 진공 시일을 유지하기 위하여, O 링 시일(44)은 챔버(10)의 단부벽내 홈안에 끼워지고, RF 시일딩 부재(46)는 진공 시일을 둘러싼다. 진공 펌프에 의해 제공된 큰 진공력에 기인하여, 장착 플렌지(42)를 챔버(10)에 부착시키는 고정구를 이용할 필요가 없다. 대신에, 장착 플렌지(42)는 챔버(10)의 단부벽상에 단순히 안착될 수 있다. 필요하다면, 챔버(10)의 내부(30)를 점검하기 위하여 플라즈마 발생 소스가 수직 방향과 같은 방향으로 추축 회전될 수 있도록, 장착 플렌지(42) 또는 플라즈마 발생 소스 조립체의 다른 부분이 챔버(10)에 대하여 힌지 결합될 수 있다.

기판(60)은 기판 지지부(70)상의 챔버내에 지지되며, 기판 지지부는 챔버(10)의 측벽(12)으로부터 모듈화된 장착 장치에 의해 제거 가능하게 지지된다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 조립체를 챔버의 측벽에 있는 개구부(14)를 통해서 통과시킴으로써 전체 기판 지지부/지지부 아암 조립체(70/80)가 챔버로부터 제거될 수 있도록, 기판 지지부(70)는 캔티레버 방식으로 장착된 지지 아암(80)의 일 단부에 있다. 기판 지지부는 유전체 윈도우(50) 아래의 챔버 중앙 부분에 위치한 기계적 링 클램프(72) 및 RF 바이어싱(viasing) 전극(74)과 같은 척 장치를 구비할 수 있다. 선택적으로, 척 장치는 챔버의 일부분에 접지되고 물 냉각 채널을 포함하는 알루미늄과 같은 전기적으로 도전성인 재료의 정전기 단일극(monopolar) 척, 또는 알루미나와 같은 절연 재료의 층으로 덮인 전기적으로 도전성인 전극을 가지는 다중극(multipolar) 척과 같은 적절한 장치를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 척 장치는 플라즈마 또는 비 플라즈마 환경에서 사용될 수 있다. 따라서, 이후에 본 발명의 특정한 구현예가 플라즈마 환경에서 반도체 기판을 유지하는데 사용된 척에 관하여 설명되는 반면에, 본 발명에 따른 기판 지지 조립체는 다른 처리 챔버에서 사용될 수 있다. 또한, 척 장치는 (1) 기계적인 클램프, (2) 플라즈마, 비 플라즈마, 진공 또는 비 진공 환경에서 반도체 웨이퍼 또는 유전체 기판을 고정하기 위한 단일극 ESC 또는 이중극, 다중극 또는 플럭스 라인 ESC 또는 (3) 평탄한 패널 디스플레이를 만드는데 사용되는 유리 패널과 같은 유전체 기판을 플라즈마 환경에서 유지하는 단일극 ESC 를 포함할 수 있으며, 여기에서 플라즈마는 클램핑의 목적을 위해서 이온을 기판 표면에 제공하도록 사용되지 아니하며, 플라즈마는 플라즈마 처리 챔버의 벽 부분과 같은 접지 표면과 단일극 ESC 사이의 전기적인 회로를 완성한다. ESC 가 기판의 하부측 개스 냉각을 제공하든 안하든, 기판은 기판 지지부의 수냉각된 부분에 의해 온도 제어될 수 있다. 기판 지지부는 클램프되어야할 특정의 기판을 클램프하기에 적절한 직사각형, 정사각형, 원형 또는 다른 형상을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 캔티레버화된 척 조립체의 예는 도 3에 도시되어 있다. 조립체는 기판 지지부(70), 지지 아암(80) 및, 장착 플렌지(90)를 구비한다. 장착 플렌지는 처리 챔버의 측벽(12)에 있는 개구부(14)내에 끼워지는 부분(92)을 구비한다. 도시된 구현예에서, 지지 아암(80)의 일 단부는 기판 지지부(70)의 외측 표면과 결합되고 지지 아암의 반대 단부는 장착 플렌지(90)의 부분(92)과 결합된다. 이러한 장치는 단일체 장치와 같은 다양한 형태를 취할 수 있는데, 여기에서 기판 지지부, 지지 아암 및, 플렌지는 단일체 재료로부터 형성되거나 또는 복수개의 분리된 부분들이 서로 부착되어서 캔티레버 척 조립체를 형성할 수 있다. 기판 지지부는 제거 가능한 캡을 구비하는데, 상기 캡은 ESC, RF 바이어스 전극 또는 전극들, 리프트 핀 구멍, He 배면 냉각 개스 공급부등과 같은 활성의 구성 요소를 가진다.

도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(10)는 기판 전달 슬롯(16)을 구비하고, 상기 기판 전달 슬롯을 통해서 반도체 웨이퍼, 평판 패널등과 같은 기판이 적절한 이송 메카니즘에 의해 수평 방향과 같은 방향에서 챔버의 내부(30)로 그리고 외부로 전달된다. 챔버(10)는 장착용 플렌지(90)의 부분(92)을 개구부(14)의 내측으로 위치시키고 그리고/또는 안내하도록 하나 또는 그 이상의 안내 핀(18)을 구비할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 장착 플렌지(90)는 가이드 핀(18)을 수용하는 가이드 핀 구멍(94)을 구비할 수 있다. 도시된 구현예에서, 챔버(10)의 내부(30)는 원통형 측벽 표면(32)과 유출 포트(20)를 감싸는 고리형 저부 표면(34)을 구비한다. 장착 플렌지(90)의 부분(92)은 가장 자리(98)를 가지는 만곡된 표면(96)을 구비하는데, 장착 플렌지(90)가 챔버(10)의 외부로 장착되었을때 상기 가장 자리(98)는 원통형 표면(32)안의 개구부(14) 가장 자리를 따라서 놓이게 된다. 지지 아암(80)은 기판 지지부(70)의 지지 표면으로부터 수직으로 외측 외주 단차를 구비한다. 기판 지지부의 외측 외주부가 원통형 표면(32)의 내측으로 위치하도록 지지 아암(80)은 챔버(10)의 내부(30)에서 기판 지지부(70)를 지지한다. 더욱이, 부분(92)과 표면 형성용 개구부(14)는 15°보다 크지 않은 각도로 테이퍼지는 것이 바람직스러우며, 예를 들면 2 내지 10°이다. 따라서, 부분(92)이 개구부(14)내에 끼워질때, 부분(92)과 개구부(14)를 한정하는 표면의 결속 표면은 테이퍼진 끼움을 제공한다. 장착 플렌지(90)와 챔버(10) 사이에 진공의 빈틈없는 시일을 유지하기 위하여, O 링 시일(99)(점섬으로 도시됨)이 개구부(14)를 감싸는 챔버(10)의 외측상에서 홈(19)안에 끼워지도록 부분(92) 둘레에 제공될 수 있다. 더욱이, 챔버 하우징과 기판 지지 조립체 사이에서 접지 전위의 편차를 최소화하기 위하여, RF 보호용 부재가 진공 시일을 감싼다.

도 4 는 챔버(10)의 내부(30)에 장착된 기판 지지부를 도시한다. 장착 플렌지(90)는 볼트와 같은 적절한 고정구에 의해서 챔버(10)의 외부에 제거 가능하게 부착될 수 있으나, 진공 펌프에 의해 제공되는 진공이 장착 플렌지를 챔버의 외부에 적절하게 시일하기 때문에, 그러한 고정구가 생략될 수 있다. 점검용 도관 통로(91)는 점검용 도관(82-86)이 그것을 통해 통과되도록 장착 플렌지(90)안에 제공된다. 점검용 도관(83,84)이 외부의 냉각 장치에 연결될 수 있으며, 그것에 의해 온도 제어용 유체가 기판 지지부의 온도를 기판 처리중에 소망하는 수준으로 유지하도록 기판 지지부를 통해 통과할 수 있다. 점검용 도관(84)은 온도 제어 개스를 기판의 배면으로 공급하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 도관(84)은 기판 아래로 공급된 가압 헬륨 개스를 리프트 핀 구멍(76)을 통해 운반하는데 사용될 수 있다. 점검 도관(85)은 기판 지지부내 리프트 핀 메카니즘(미도시)의 공압 액튜에이터로 가압 개스를 공급할 수 있다. 점검 도관(86)은 RF 바이어스 전극(74)으로 RF 동력을 제공하는데 사용될 수 있다. 물론, 다른 점검 도관들이, 기판 지지부의 온도 또는 배면 냉각용 개스의 압력을 모니터하고, 습기를 작동 상태로 유지하도록 질소 또는 건조 청정 공기("CDA")를 제공하고, 그리고/또는 기판 지지부의 구성 요소에 전기 동력을 제공하는 것과 같은 다양한 기능을 위해서 제공될 수 있다.

도 1 내지 도 4 는 단일 지지 아암(80)이 장착 플렌지(90)와 기판 지지부(70) 사이에서 연장되고 있는 장치를 도시한다. 그러나, 큰 기판에 대해서는, 기판 지지부와 장착 플렌지(90) 사이에 연장되는 하나 이상의 지지 아암이 제공될 수 있다. 그러한 구현예에서, 상기에 설명된 점검 도관들은 복수개의 아암들 사이에 분포될 수 있다. 부가적인 지지 아암 또는 아암들은 단일의 장착 플렌지에 연결되기 때문에, 기판 지지부는 여전히 점검, 적응 또는 개장을 위해서 용이하게 제거될 수 있는 편리성을 유지한다. 더욱이, RF 전류 회귀 회로의 대칭성을 제공하기 위하여, 기판 지지부(70)에서 발생된 RF 전류가 측벽(32)과 기판 지지부(70) 사이에 연장된 하나 또는 그 이상의 아암에 의해서 측벽(32)에 접지될 수 있도록 하는 방식으로 하나 또는 그 이상의 전기적으로 도전성인 아암이 챔버내에 제공될 수 있다. 기판 조립체가 측벽내 개구부를 통해 삽입되었을때 그러한 부가적인 아암 또는 아암들은 측벽(32)으로부터 내측으로 연장될 수 있으며 기판 지지부(70)와 맞물릴 수 있다.선택적으로는, 기판 지지부 조립체가 개구부(14)내로 삽입되었을때 기판 지지부(70)는 측벽(32)과 맞물리도록 그로부터 연장된 하나 또는 그 이상의 아암을 구비할 수 있다. 이러한 아암은 단지 대칭적인 접지 경로를 제공하고, 점검 도관을 제공하지 않으므로, 이들은 마찬가지로 기판 지지부의 "플러그 접속" 특성에 영향을 미치지 아니한다.

도 1에 도시된 챔버(10)는 플라즈마 발생 장치를 구비하는데, 이것은 RF 에너지를 유전체 윈도우(50)를 통해서 전달하는 5 회선의 평탄한 코일의 형태이다. 처리 개스를 챔버의 내측으로 공급하기 위하여, 개스 분배 플레이트(52)는 유전체 시일드(50)에 근접하여 제공된다. 또한, 도 1에 도시된 장치는 개스 분배 플레이트(52)로부터 연장되고 기판 지지부(70)를 둘러싸는 원추형 라이너(liner, 54)를 구비한다. 라이너(54)는 하나 또는 그 이상의 부재(56)에 의해 온도 제어되는데, 상기 부재는 기판의 처리 동안에 라이너(54)의 온도를 제어하도록 저항 히터, 유체 통로등을 구비할 수 있다. RF 에너지가 라이너(54) 또는 부재(56)내로 연결되는 것을 방지하기 위하여, 안테나(40)의 외주부는 라이너(54) 내측 표면의 내측 방향인 것이 바람직스럽다. 개스 분배 플레이트(52)는 유전체 윈도우(50)와 개스 분배 플레이트(52) 사이의 공간에 공급된 처리 개스를 통과시키는 관통 구멍을 구비한다. 그러나, 플레이트(52)는 생략될 수 있으며, 처리 개스는 다른 개스 공급 장치에 의해서 공급될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 캔티레버 척 장치는 그 어떤 진공 처리 챔버 디자인과도 함께 사용될 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 플라즈마 발생 소스는 모듈화된 장착 장치에 의해 챔버에 제거 가능하게 부착될 수 있기 때문에, 플라즈마 발생 장치를 조립하거나 또는 교체하는 것이 가능하다. 예를 들면, 모듈화된 장착 장치는 다양한 유형의 플라즈마 발생 소스를 지지할 수 있으며, 이것은 예를 들면 평행 플레이트 전극 장치의 전극, 유도 연결 플라즈마 소스, 헬리콘 소스, 헬리컬 공명기, ECR 소스, 상류측 플라즈마 발생 소스등이다. 바람직한 구현예에 따르면, 플라즈마 발생 소스는 유전체 윈도우 외측의 다중회선 나선 코일과 같은 평탄 코일을 구비하며 선택적인 개스 분배 플레이트는 유전체 윈도우 아래에 위치한다. 따라서 모듈화된 장착 장치는, 동일한 챔버가 산화물, 폴리실리콘, 금속등의 에칭, 유전체 필름과 같은 증착, 포토레지스트 스프리핑등과 같은 특정의 처리 체제용으로 주문 제작될 수 있게 한다. 모듈화된 장착 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 장착 플렌지를 구비할 수 있다. 그러나, 플라즈마 발생 소스 조립체의 플레이트 또는 윈도우(50)는 챔버(10)의 단부벽상에 직접적으로 장착될 수 있으며, 이러한 경우에 장착 장치는 O 링, O 링을 수용하는 홈 및, O 링이 그 사이에 있는 홈에 면하는 시일링 표면을 구비한다.

안테나가 플라즈마 발생 소스로서 사용되는 경우에, 플라즈마 발생 소스용의 모듈화된 장착 장치는 챔버(10)내에서 플라즈마를 발생시키는데 있어서 상이한 안테나 디자인이 사용될 수 있게 한다. 또한, 처리되어야할 기판과 안테나 사이에 소망하는 간격을 이루기 위하여, 플라즈마 발생 소스는 오목한 유형일 수 있으며 여기에서 윈도우와 안테나는 챔버의 내부(30)로 축방향에서 활강할 수 있다.

플라즈마 발생 소스용의 모듈화된 장착 장치는 상이한 개스 공급 장치도 가능하게 한다. 예를 들면, 처리 개스는 도 1에 도시된 플레이트(50)와 같이 개스 분배 플레이트를 통해서 공급될 수 있다. 선택적으로는, 처리 개스를 기판과 안테나(40) 사이의 공간에 내측 방향으로 배향하도록 그 안에 복수개의 유출부를 가진 하나 또는 그 이상의 링과 같은 다른 장치에 의해서 처리 개스가 공급될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 진공 펌프 장치는 모듈화된 장착 장치에 의해서 챔버에 제거 가능하게 부착될 수 있기 때문에, 챔버를 비울 수 있도록 진공 펌프 메카니즘이 조립되거나 또는 교체될 수 있다. 예를 들면, 모듈화된 장착 장치는 1000 내지 3000 리터/초의 펌프 용량을 가지는, 고용량의 자기 부양 터보 분자력 펌프와 같은 다양한 유형의 진공 펌프 메카니즘을 지지할 수 있다. 바람직한 진공 펌프는 터보 분자력 펌프를 전방 부분에 가지고 분자력 견인 펌프를 그 후방 부분에 가지는 혼성의 터보분자력/견인 펌프이다. 그러한 혼성 펌프는 일본의 오사카 진공 및, 세이코 세이키로부터 이용 가능하다. 챔버에서 수행되는 처리에 따라서, 기계적인 펌프, 극저온 펌프, 확산 펌프등과 같은 다른 유형의 펌프들이 모듈화된 장착 장치상에 장착될 수 있다.

도 5 내지 도 8은 진공 펌프(100)용의 적절한 모듈화 장착 장치의 다양한 특징들을 도시한다. 챔버(10)의 내부(30)는 적절한 게이트 밸브(110)에 의해서 진공 펌프로부터 격리된다. 게이트 밸브(110)는 적절한 모듈화 장착 장치에 의해 챔버(10)상에 장착되며 진공 펌프(100)는 다른 적절한 모듈화 장착 장치에 의해 게이트 밸브(110)상에 장착된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 챔버(10)의 상부 단부벽은 두개의 오목한 표면을 구비하며, 이러한 표면은 플라즈마 발생 소스 조립체와 연결되도록 진공 시일링 경계면을 제공한다. 예를 들면, 외측의 오목한 표면(58)은 윈도우(50)의 시일링 표면과 맞물리는 O 링과 홈을 구비하고 내측의 오목한 표면(59)은 개스 분배 플레이트(52)상의 시일링 표면과 맞물리는 O 링과 홈을 구비한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(70)는 지지 하우징(122)상에 제거 가능하게 장착된 물 냉각 정전기 척(120)을 구비한다. 점검 도관(82,83, 미도시)을 포함하는 점검 통로(91)는 지지 하우징(122)안에 한정된 개방 공간내로 개방된다. 장착 플렌지(90)와 지지 아암(80)은 일체화 부분을 형성하는데, 이러한 일체화 부분은 영구 접합 (예를 들면 용접, 브레이징등) 또는 기계적 고정구와 같은 것에 의해 적절한 방식으로 지지 하우징(122)과 시일되게 맞물리며, 기계적 고정구의 경우에는 RF 시일드 부재를 둘러싸는 O 링이 지지 아암(80)과 지지 하우징(122)의 마주하는 표면 사이의 평행한 홈내에 배치된다.

처리 변수를 모니터하기 위하여, 랭뮤어 탐침(Langmuir probe), 우회 밸브, 압력계, 플라즈마 진단계, 레이저 측정 장비등과 같은 장비의 사용을 위한 하나 또는 그 이상의 보조 포트(130,132,134,136,138,140,142,144)가 제공될 수 있다. 그러한 보조 포트는 연구 개발을 위해 사용되는 챔버용으로는 유용하지만 제조 환경에서는 포트들중 일부 또는 전체가 챔버내에서 생략될 수 있다.

기판(60)과 개스 분배 플레이트(52) 사이의 공간내로 도입되어야할 개스를 개스 분배 플레이트(52)에 공급하기 위하여, 챔버(10)의 단부벽은 적절한 개스 공급부에 연결되도록 적합화된 하나 또는 그 이상의 개스 공급 포트(150,152)를 구비할 수 있다. 포트(150,152)는 윈도우(50)와 개스 분배 플레이트(52) 사이의 갭으로 개스가 공급될 수 있게 한다.

챔버(10)는 챔버를 지지 프레임(미도시)상에 지지하기 위한 지지 브랙킷(160,162)을 구비할 수 있다. 필요하다면, 그러한 프레임이 챔버(10)를 지지하는 제 1 부분과 진공 펌프(100)를 지지하는 분리 안착 부분을 구비할 수 있다. 그러한 장치는 진공 펌프(100)가 챔버로부터 철회될 수 있게 함으로써, 다른 안착 프레임 부분에서 진공 펌프의 점검 또는 펌프를 다른 펌프와 교체하는 것을 가능하게 한다.

게이트 밸브(110) 및 진공 펌프(100)는, 적어도 하나의 O 링, 상기 O 링을 수용하는 홈 및, O 링을 홈 안으로 가압하는 시일 표면을 구비하는 공통적인 진공 시일 경계면을 이용하는 기판 지지부 조립체 및 플라즈마 발생 소스 조립체와 같은 방식으로, 챔버(10)에 대하여 부착된다. 예를 들면, 적어도 하나의 O 링과 RF 시일딩 부재를 그 사이에 두면서 게이트 밸브(110)를 챔버(10)에 부착시키도록 게이트 밸브(110)는 챔버의 각 측상에 볼트의 패턴(예를 들면, 5 개 볼트의 열)을 구비할 수 있다. 정렬의 목적으로, 진공 펌프(100)는 챔버(10)에 직접적으로 부착될 수 있거나 또는 센터링 링을 사용하여 게이트 밸브(110)에 부착될 수 있는데, 여기에서 센터링 링의 플렌지는 챔버 또는 게이트 밸브와 진공 펌프의 마주하는 표면안의 결속되는 요부들 안으로 끼워진다. 만약 챔버에서 사용되어야할 처리가 저압을 필요로 하지 않는다면, 진공 포트(20)는 적절한 시일링 장치로 시일될 수 있으며, 챔버 측벽안의 포트(144)와 같은 보조 포트에 부착된 기계적인 펌프에 의해 챔버가 소망하는 압력으로 유지될 수 있다.

다양한 기판 지지부들은 기판의 유형(예를 들면, 평판 패널 디스플레이 기판, 반도체 웨이퍼등), 기판의 크기(예를 들면, 300 x 600 mm 글래스 기판, 4,6,8 또는 12 인치 웨이퍼등) 및, 챔버내에서 수행되는 처리에 따라서 챔버(10)내에 장착될 수 있다. 처리에 따라서, 기계적인 클램프, ESC 를 사용하거나 또는 클램프를 생략하는 것이 바람직스러울 수 있다. 또한, 처리는 상이한 정도의 냉각 또는 가열을 필요로 할 수 있다. 더욱이, 기판의 위치가 변화되는 다단계 처리에 있어서, 기판 지지부 또는 플라즈마 발생 소스는 플라즈마 발생 소스에 대하여 기판 지지부의 위치를 조절하도록 망원경식 메카니즘을 구비할 수 있다. (예를 들면, 금속 에칭에 대하여 11 cm 갭(gap)이고, 산화물 에칭에 대해서는 8 cm 의 갭등이다) 또한, 기판 지지부는 공압 또는 케이블 구동 핀 리프트 메카니즘과 같은 핀 리프트 장치를 구비할 수 있으며, 여기에서 리프트 핀은 승강 플레이트상에 장착되거나 또는 케이블 조립체에 의해 개별적으로 구동된다. 보다 큰 기판(예를 들면 300 mm 웨이퍼) 및 글래스 패널에 대하여, 핀 리프트 메카니즘은 세개의 리프트 핀 장치를 사용할 수 있으며, 여기에서 리프트 핀은 원 위에 위치하고 120°로 이격되어 있으며, 리프트 핀은 공동 소유인 미국 특허 출원 제 08/623,880 호에 게시된 바와 같이 케이블 조립체에 의해서 개별적으로 구동되며 서로에 대하여 독립적이고, 상기의 미국 출원은 본원에 참조로써 포함된다.

일부의 처리에 대해서는, 챔버의 측벽내 보조 포트에 기계적인 펌프를 연결하는 것이 바람직스러울 수 있다. 예를 들면, 진공 라인(3/4 또는 1/5 인치 라인)이 진공 펌프(100)의 활성화 이전에 챔버(10)를 펌프 작동시키도록 보조 포트(144)에 연결될 수 있다. 또한, 기계적인 펌프를 진공 펌프(100) 대신으로 교체하는 것이 바람직스러울 수 있으며, 이러한 경우에는 기계적 펌프의 유입부(예를 들면 4 인치 유입부)를 게이트 밸브(110) 또는 보다 큰 진공 포트(20)에 직접적으로 연결하도록 적절한 진공 라인 연결이 사용될 수 있다.

도 9는 산화물 층을 등방성 에칭시키는데 사용될 수 있는, 모듈화된 플라즈마 발생 소스(170)를 도시한다. 플라즈마 발생 소스(170)는 유전체 실린더(176)의 외측에 대하여 설치된 한쌍의 마주하는 만곡된 직사각형 전극(172,174)을 구비한다. 처리 개스는 실린더(176)의 내측으로 도입되며, 전극(172,174)으로 공급되는 RF 에너지에 의해 플라즈마 상태로 에너지화된다. 실린더는 플레이트(180)상에 지지된 퍼넬(178)에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 따라서, 챔버(10)의 상류측에 발생된 플라즈마는 유동 통로(186)를 통해 공급될 수 있다. 플레이트(180)는 진공 시일링 방식으로 챔버(10)의 상부 단부벽에 제거 가능하게 부착된다. 예를 들면, O 링(182)과 둘러싸고 있는 RF 보호 부재(184)는 챔버(10)와 플레이트(180)의 마주하는 표면 사이에 배치된다. 마찬가지로, 다른 구성 요소를 시일하도록, O 링과 RF 가스켓은 플레이트(180)와 퍼넬(178)의 일 단부 사이에 그리고 실린더(176)와 퍼넬(178)의 다른 단부 사이에 위치한다. 전극(172,174) 사이에 발생된 강력한 플라즈마에 기인하여, 실린더(176)의 내측 표면은 플라즈마에 의해서 부식되며 제거 가능하게 장착된 실린더(176)는 주기적으로 교체될 수 있다.

챔버는 게이트 밸브에 의해 진공 펌프 장치로부터 격리되는 것이 바람직스럽다. 게이트 밸브는 진공 펌프용의 모듈화된 장착 장치에 부착될 수 있거나 또는 직접적으로 챔버에 부착될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 게이트 밸브는 플레이트를 구비하는데 상기 플레이트는 챔버에서 이격되게 개방 위치로부터, 플레이트가 챔버와 시일되게끔 맞물린 폐쇄 위치로 움직인다. 이러한 유형의 적절한 게이트 밸브는 스위스 회사인 VAT 로부터 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 챔버내 라이너를 조립하거나 또는 교체할 수 있다. 예를 들면, 챔버가 개방된 상태로 처리에 맞는 재료의 라이너를 접근 포트를 통해 챔버내로 활강시켜서, 적절한 고정구로 또는 단순히 커버를 접근 포트에 부착시킴으로써 라이너를 정위치에 유지하는 것이 가능하다. 라이너는 챔버내 다양한 개구부와 정렬되는 적절한 개구부를 구비할 수 있다. 바람직한 구현예에 따르면, 라이너는 챔버안의 말뚝(peg) 위에서 지지되며, 플라즈마 발생 소스에 대한 모듈화된 장착 장치에 의해 정위치에 유지된다. 라이너 재료로는 금속(예를 들면 알루미늄), 유전체 재료(예를 들면 석영, 알루미나, 알루미늄 질화물등), 피복 재료(예를 들면 산화 피막이 형성된 알루미늄)등과 같은 그 어떤 진공 및/또는 처리에 맞는 재료를 구비한다. 금속 라이너인 경우에, 이것은 전기적으로 부동(float)하거나 또는 접지될 수 있다. 더욱이, 라이너는 온도 제어 유체의 유동을 위한 하나 또는 그 이상의 통로, 하나 또는 그 이상의 저항 가열 요소등과 같은 하나 또는 그 이상의 히터와 같은 온도 제어 메카니즘을 구비할 수 있다.

챔버 디자인은 바람직한 압력을 챔버내에 유지시키면서 처리 개스의 고유동을 허용한다. 그러한 고유동(high flow)은 챔버 벽에 장착된 캔티레버 척 디자인에 기인하여 달성되는데, 상기 디자인은 챔버를 통한 실질적으로 대칭인 개스 유동을 허용하고 그리고 플라즈마 발생 소스가 위치한 벽에 대향하는 챔버의 벽위에서 공간의 장애물이 없게 한다. 그렇게 함으로써, 기판 지지부의 단면적보다 큰 단면적을 가지는 커다란 진공 포트가 제공될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 기판 지지부는 챔버의 측벽으로부터 연장된 하나 또는 그 이상의 지지 아암에 의해 원형 진공 챔버의 중심에 또는 그에 근접하여 유지된다. 지지 아암은 기판 지지부의 측벽에 부착되고, 그리고 챔버를 통한 불균일한 개스 유동, 즉 챔버의 단부벽안에 위치한 진공 포트에 대하여 균일한 개스 유동의 혼란을 최소화하기 위하여 기판 지지부의 지지 표면보다 작은 단면을 가진다. 최적의 유동을 달성하도록, 기판 고정구와 챔버 측벽의 내측 표면 사이의 유동 면적은 적어도 대략 0.3 배인 것이 바람직스러우며, 보다 바람직스럽게는 적어도 0.5 배이고, 가장 바람직스럽게는 기판 고정구 및/또는 진공 포트의 단면적과 대략 같거나 또는 크다. 예를 들면, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 유동 면적은 기판 지지부 단면적의 1 내지 2 배일 수 있다. 또한, 노출된 기판 표면의 평면에 가장 근접한 지지 아암의 외측 외주부 표면은 하류측으로 이격되는데, 예를 들면 1/2 인치로 이격되고, 바람직스럽게는 지지 아암 두께의 최소한 1/2 로 이격된다.

8 인치 반도체 웨이퍼에 대한 기판 지지부의 경우에, 진공 포트는 직경이 10 인치 내지 1 피트인것과 같은 큰 개구부를 구비할 수 있으며, 개구부는 적절한 크기의 게이트 밸브에 의해 시일되어 있다. 지지 아암은 펌프 작용의 비대칭성을 최소화하도록 형상 및 크기가 이루어진다. 예를 들면, 원형의 지지 아암은 2 내지 3 인치의 직경을 가지거나, 또는 타원형 또는 직사각형 지지 아암과 같은 원형이 아닌 지지 아암이 2 내지 5 인치로 변화하는 폭의 단면적을 가질 수 있다.

챔버 측벽의 내측 표면과 기판 지지부의 외측 주변부 사이의 고리형 갭은 물 및/또는 진공 포트의 단면적을 초과하는 단면적을 가지는 것이 바람직스럽다. 예를 들면, 8 인치 웨이퍼의 경우에, 기판 지지부는 전체 12 인치의 직경을 가질 수 있고, 챔버는 18 인치의 직경을 가질 수 있다. 그러한 경우에, 챔버의 측벽과 기판 지지부 사이의 3 인치 폭인 유동 면적은 고리형 유동 통로를 제공하는데, 상기 고리형 유동 면적은 약 110 평방 인치의 단면적을 가지는 기판 고정구에 비교하여 약 140 평방 인치의 단면 유동 면적을 가진다.

12 인치 웨이퍼의 경우에, 만약 기판 지지부가 14 인치의 직경을 가지고 챔버가 18 인치의 직경을 가진다면, 고리형 유동 면적은 단면적에 있어서 기판 고정구(약 150 평방 인치)보다 (약 100 평방 인치로) 작을 것이다. 그러한 챔버 디자인은 특정의 예에 대해서 바람직한 개스 유동을 제공할 수 있는 반면에, 기판 지지부의 크기를 감소시킴으로써 그리고/또는 챔버의 크기를 증가시킴으로써 저압에서의 향상된 고유동이 달성될 수 있으며, 예를 들면 직경을 약 12.5 인치 보다 작게 하는 것과 같이 기판 지지부를 작게 하거나 그리고/또는 직경을 약 20 인치보다 크게 하는 것과 같이 챔버를 크게 하는 것이다.

기판 지지부와 진공 포트 사이의 유동 면적은 기판 지지부와 챔버의 내측 측벽 표면 사이의 고리형 유동 면적보다 큰 면적인 것이 바람직스럽다. 예를 들면, 챔버 측벽과 기판 고정구가 3 인치 폭의 고리형 갭에 의해 분리된다면, 기판 고정구의 단부벽과 진공 포트 사이의 거리는 3 인치를 초과하는 것이 바람직스럽고, 예를 들면 4 또는 그 이상의 인치이다. 기판 지지부와 진공 포트 사이의 유동 면적을 증가시키도록, 진공 포트를 면하는 기판 지지부의 단부벽 외측 외주부는 둥글게 될 수 있거나 또는 테이퍼질 수 있으며 그리고/또는 진공 포트가 위치되는 챔버의 단부벽내 개구부는 둥글게 되거나 또는 테이퍼질 수 있다.

위와 같은 관계로써, 챔버를 100 mTorr 미만, 예를 들면 1 내지 50 mTorr 로 유지하는 동안, 8 인치 또는 12 인치 웨이퍼와 같은 기판의 전체 노출 표면에 걸쳐서 10 % 미만, 바람직스럽게는 5% 미만, 그리고 더욱 바람직스럽게는 1% 미만인 압력에서의 변화가 달성된다. 기판 표면에서 나타나는 펌프 속도는 통상적으로 진공 펌프의 펌프 속도(예를 들면 초당 2000 리터)의 약 절반(예를 들면 초당 1000 리터)이다. 더욱이, 기판 표면에서 나타나는 압력은 챔버내로 유동하는 처리 개스량과 챔버로부터 해리된 개스를 회수하는 진공 펌프의 성능에 따르게 될 것이다. 예를 들면, 진공 펌프가 80 sccm 의 처리 개스 유동과 함께 초당 1000 리터의 펌프 속도를 가진다면, 개스가 플라즈마 상태로 해리되었을때, 개스의 체적은 필연적으로 갑절이 되고 진공 펌프는 단지 챔버내에서 약 2 mTorr 의 진공을 제공할 수 있다. 일부 처리는 200 내지 300 sccm 의 처리 개스를 이용하므로, 일단 해리되어 개스 체적이 갑절이 되면, 진공 펌프는 단지 약 6 mTorr 의 진공을 제공할 수 있다.

도 10 에 도시된 바와 같이, 진공 처리 장치(10)가 차지하는 지역은 기판 지지부(70)가 그로부터 지지되는 각도진 측벽을 제공함으로써 감소될 수 있다. 예를 들면, 측벽에 직각인 방향으로 연장되는 대신에, 지지 아암(80)은 기판 지지부(70)와 수직 방향이 아니도록 배향된 측벽(190) 사이에서 각도를 두고 연장할 수 있다. 그러한 장치는 챔버 하단부의 감소된 크기에 기인하여 마루 공간을 덜 차지하며 기판 지지부를 둘러싸는 챔버의 전체 외주부에 대한 접근을 허용한다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었을지라도, 본 발명의 사상 및 범위로부터 이탈함이 없이 다양한 변화가 만들어질 수 있고, 등가예가 채용될 수 있다는 점이 당업자들에게 명백할 것이다.

본 발명은 에칭 또는 증착을 위한 진공 처리 챔버에 사용될 수 있다.

Claims (32)

1. 캔티레버 방식으로 그 안에 제거 가능하게 장착된 기판 지지부를 가진 진공 처리 챔버에 있어서,

   플라즈마가 기판 지지부에 근접한 영역에서 발생되는 플라즈마 처리 챔버인 진공 처리 챔버의 내부에 장착된 기판 지지부;

   기판 지지부가 개구부를 통해서 챔버로부터 제거될 수 있을 정도로 큰, 챔버의 측벽내에 있는 개구부; 및,

   개구부를 통해서 연장되고 챔버 내측 측벽 표면의 내측 방향으로 위치한 지점에서 챔버의 내부에 기판 지지부를 제거 가능하게 지지하는 장착 장치;를 구비한 진공 처리 챔버.
2. 제 1 항에 있어서, 처리 챔버는 고밀도 플라즈마 처리 챔버이고, 여기에서 고밀도 플라즈마는 기판 지지부에 근접한 영역에서 제공되며, 기판 지지부는 기판 지지부의 지지 표면상에 반도체 기판을 클램프시키는 척 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 챔버는 챔버의 단부벽 중앙 부분에 진공 포트를 구비하고, 단부벽은 개방 부분에 의해 기판 지지부로부터 분리되며, 진공 포트는 개스를 챔버의 내부로부터 제거하고 챔버를 100 mTorr 이하의 압력으로 유지하는 진공 펌프에 연결되는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 장착 장치는 장착 플렌지와 지지 아암을 구비하고, 장착 플렌지는 챔버의 외부 표면에 부착되고, 지지 아암은 장착 플렌지에 연결되는 일 단부와 기판 지지부에 연결되는 반대 단부를 가지는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 장착 플렌지는 챔버의 측벽내 개구부에 끼워지는 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 개구부의 크기가 챔버의 내부를 향하는 방향에서 감소하도록 개구부가 테이퍼지며, 개구부 및 부분의 결속 표면이 테이퍼진 끼움을 제공하도록 부분이 테이퍼진 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
7. 캔티레버 방식으로 그 안에 제거 가능하게 장착된 기판 지지부를 가진 진공 챔버 장치로서,

   진공 처리 챔버의 내부에 장착된 기판 지지부;

   챔버의 내부를 향하는 방향에서 크기가 감소되며 기판 지지부가 개구부를 통해서 챔버로부터 제거될 수 있을 정도로 큰, 챔버의 측벽내에 있는 테이퍼진 개구부;

   개구부를 통해서 연장되고 챔버 내측 측벽 표면의 내측 방향으로 위치한 지점에서 챔버의 내부에 기판 지지부를 제거 가능하게 지지하며, 장착 플렌지와 지지 아암을 구비하는 장착 장치로서, 상기 장착 플렌지는 챔버의 외부 표면에 부착되고, 지지 아암은 장착 플렌지에 접합된 일 단부와 기판 지지부에 접합된 반대 단부를 가지고, 장착 플렌지는 챔버의 측벽내 개구부에 끼워지는 부분을 구비하는 장착장치;를 구비하고,

   챔버는 기판 지지부를 감싸는 내부의 원통형 표면을 구비하고, 챔버의 측벽내 개구부는 원통형 표면을 통하여 연장되고, 상기 챔버의 측벽내 개구부에 끼워지는 부분은 챔버의 내부에 면하는 만곡된 표면을 구비하며, 만곡된 표면은 원통형 표면내 개구부의 가장 자리를 따라서 놓여있는 가장 자리를 가지는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
8. 캔티레버 방식으로 그 안에 제거 가능하게 장착된 기판 지지부를 가진 진공 챔버 장치로서,

   진공 처리 챔버의 내부에 장착된 기판 지지부;

   기판 지지부가 개구부를 통해서 챔버로부터 제거될 수 있을 정도로 큰, 챔버의 측벽내에 있는 개구부; 및,

   개구부를 통해서 연장되고 챔버 내측 측벽 표면의 내측 방향으로 위치한 지점에서 챔버의 내부에 기판 지지부를 제거 가능하게 지지하는 장착 장치;를 구비하며,

   상기 장착 장치는 장착 플렌지와 지지 아암을 구비하고, 상기 장착 플렌지는 챔버의 외부 표면에 부착되고, 지지 아암은 장착 플렌지에 접합된 일 단부와 기판 지지부에 접합된 반대 단부를 가지고, 기판 지지부의 외측 외주부와 챔버 측벽의 내측 표면 사이의 고리형 갭을 통하는 처리 개스의 유동은 실질적으로 균일하도록 지지 아암의 크기가 정해지며, 기판 지지부는 기판이 장착되는 진공 처리 챔버의 내측 표면과 기판 지지부의 외측 외주부 사이의 유동 면적 보다 작은 단면적을 가진 평탄한 기판 지지 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 장착 장치는 진공 시일을 구비하며, 상기 진공 시일은 개구부를 시일하고 챔버와 장착 장치 사이에서 진공의 빈틈없는 시일을 유지하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 챔버는 모듈화된 플라즈마 소스를 구비하고, 모듈화된 진공 펌프 장치와 모듈화된 기판 지지부는 기판 지지부와 장착 장치를 구비하고, 모듈화된 플라즈마 소스는 다른 모듈화된 플라즈마 소스와 상호 교환될 수 있고, 모듈화된 진공 펌프 장치는 다른 모듈화된 진공 펌프 장치와 상호 교환될 수 있고, 그리고 모듈화된 기판 지지부는 다른 모듈화된 기판 지지부와 상호 교환될 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 챔버는 챔버를 진공화시키는 유출 포트를 구비하고, 유출 포트는 개방된 공간에 의해 기판 지지부로부터 분리된 챔버의 단부벽내에 있고, 기판 지지부는 고리형 갭에 의해 챔버의 측벽으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
12. 제 1 항에 있어서, 챔버는 챔버내에 제거 가능하게 지지된 모듈화 라이너를 구비하고, 라이너는 챔버의 측벽내 개구부와 정렬된 개구부를 구비하고, 라이너안의 개구부는 기판 지지부가 그것을 통해서 통과될 수 있을 정도로 큰 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
13. 기판 지지부가 개구부를 통해서 챔버로부터 제거될 수 있을 정도로 큰 측벽내 개구부를 가지는 진공 처리 챔버내에 제거 가능하게 장착될 수 있는 기판 지지부에 있어서,

    기판을 기판 지지부의 지지 표면상에 지지하는 기판 지지부; 및,

    기판 지지부에 부착된 장착 장치; 를 구비하고,

    상기 장착 장치는 장착 플렌지와 지지 아암을 구비하고, 장착 플렌지는 챔버의 외부 표면에 부착될 수 있고 챔버의 측벽에 있는 개구에 끼워지도록 적합화된 부분을 구비하고, 상기 개구에 끼워지는 부분과 개구의 결속되는 표면이 테이퍼진 끼움(taper fit)을 제공하도록 상기 개구에 끼워지는 부분이 테이퍼지며, 지지 아암은 장착 플렌지에 연결된 일 단부와 기판 지지부에 연결된 반대 단부를 가지고, 지지 아암은 챔버의 내측 측벽의 내측 방향으로 위치한 지점에서 챔버 내부에 기판 지지부를 지지하도록 적합화되고, 기판 지지부와 지지 아암은 기판 지지부를 챔버로부터 제거하는 개구부를 통과할 수 있을 정도로 작은 것을 특징으로 하는 기판 지지부.
14. 제 13 항에 있어서, 기판 지지부는 정전기 클램프를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부.
15. 제 13 항에 있어서, 지지 아암의 외측 외주부는 기판 지지부의 기판 지지 표면으로부터 단차진 것을 특징으로 하는 기판 지지부.
16. 제 13 항에 있어서, 장착 장치는, 챔버내 개구부를 시일하고 그리고 챔버와 장착 장치 사이에서 진공의 빈틈없는 시일을 유지하도록 적합화된 진공 시일을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부.
17. 제 13 항에 있어서, 기판 지지부는, 기판 지지부가 그 안에 장착되는 진공 처리 챔버의 내측 표면과 기판 지지부의 외측 외주부 사이의 유동 면적보다 작은 단면적을 가지는 평탄한 기판 지지 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부.
18. 진공 처리 챔버는 기판의 처리중에 기판을 지지하는 기판 지지부를 가지고, 측벽안에 개구부를 구비하며, 상기 개구부는 기판 지지부가 개구부를 통해서 챔버로부터 제거될 수 있을 정도로 크고 장착 장치는 개구부를 통해서 연장되며 챔버의 내측 측벽의 내측 방향으로 위치한 지점에서 챔버의 내부에 기판 지지부를 제거 가능하게 지지하는, 진공 처리 챔버내에서 기판을 처리하는 방법으로서,

    기판 지지부의 지지 표면상의 위치에서 처리 챔버로 기판을 공급하는 단계;

    기판 지지부의 지지 표면에 기판을 클램핑하는 단계; 및,

    플라즈마 상태로 에너지화시킨 개스로써 기판을 처리하는 단계;를 구비하며, 기팜의 노출된 표면은 노출된 표면을 가로지르는 개스 유량에서의 5 % 보다 작은 변이와 함께 초당 1000 리터 보다 큰 유량을 겪는 것을 특징으로 하는, 진공 처리 챔버내에서 기판을 처리하는 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 기판과 기판 지지부의 지지 표면 사이에 열 전달 개스를 공급하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 18 항에 있어서, 기판의 노출된 표면은 처리 단계 동안에 플라즈마 에칭되는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제 18 항에 있어서, 기판의 노출 표면은 처리 단계 도중에 피복되는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 18 항에 있어서, 처리 챔버는 ECR 반응기, 유도 연결 플라즈마 반응기, 헬리콘 반응기, 헬리컬 공명 반응기 또는, 평행 플레이트 반응기들중 일부인 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제 18 항에 있어서, 기판은 평판 패널 디스플레이의 제작에 사용되기 적합한 글래스 패널인 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제 18 항에 있어서, 기판 지지부는 정전기 척이며 기판은 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제 18 항에 있어서, 처리 챔버는 진공화되고 개스는 지지 기판의 외측 외주부와 챔버 측벽의 내측 표면 사이 고리형 유동 면적을 통해 유동하고 이후에 기판 지지부와 진공 포트 사이의 개방 유동 면적을 통해 유동하며, 고리형 유동 면적은 기판 지지부의 단면적보다 크고, 개방 유동 면적은 고리형 유동 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
26. 진공 처리 챔버의 내부에 장착된 기판 지지부;

    챔버의 내측 측벽 표면의 내측 방향으로 위치한 지점에서 챔버의 내부에 기판 지지부를 지지하는 장착 장치;

    챔버를 배기시키기 위한 유출 포트;를 구비하고,

    유출 포트는 개방 공간에 의해 기판 지지부로부터 분리된 챔버의 단부벽내에 있고, 기판 지지부는 고리형 갭에 의해 챔버의 측벽으로부터 분리되며, 고리형 갭은 기판 지지부 단면적의 최소한 0.3 배인 단면상의 유동 면적을 가지고, 개방 공간의 크기는 고리형 갭이 기판 지지부와 챔버 단부벽 사이의 거리보다 작은 폭을 가지도록 정해지는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
27. 제 26 항에 있어서, 고리형 갭은 기판 지지부의 단면적 보다 크지 않는 단면상의 유동 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
28. 제 26 항에 있어서, 고리형 갭은 기판 지지부 단면적보다 큰 단면상의 유동 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
29. 제 26항에 있어서, 유출 포트는 기판 지지부의 단면적보다 큰 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
30. 제 26 항에 있어서, 챔버를 100 mTorr 보다 작은 압력에서 유지시키면서, 기판의 전체적인 노출 표면을 가리질러 5 % 보다 작은 압력에서의 변화가 달성될 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
31. 제 26 항에 있어서, 챔버를 100 mTorr 보다 작은 압력에서 유지시키면서, 기판의 전체적인 노출 표면을 가로질러 1 % 보다 작은 압력에서의 변화가 달성될 수 있는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치.
32. 제 1 항에 있어서, 지지 아암은 그것을 통해 연장되는 복수개의 점검 도관을 구비하고, 점검 도관은 기판 지지부에 대하여 또는 기판 지지부로부터 개스 냉매, 액체 냉매, RF 에너지, 가압 공기, 전기 모니터 신호 또는 전기 작동 신호들 중 적어도 하나를 공급하는 것을 특징으로 하는 진공 챔버 장치..