KR100633616B1 - 플라즈마 처리용 이중 슬릿 밸브 도어 - Google Patents

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에반스 와이. 리
제임스 디. 카두시
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

기판의 진공 처리 챔버에서, 챔버의 외측에 정상적인 슬릿 밸브와 도어(60)를 제공하는 제 2 내측 슬릿 통로 도어(60) 장치와 방법이 제공된다. 내측 슬릿 통로 도어(60)는 진공 처리 챔버 내의 기판 처리 위치에 있는 또는 기판 처리 위치에 인접한 슬릿 통로를 차단하여 처리 공정의 부산물이 슬릿 통로 도어를 넘어 슬릿 통로의 내측 표면 상에 증착하는 것을 방지하고 그렇지 않으면 플라즈마가 팽창할 기판 처리 위치(220)에 인접한 큰 공동을 제거함으로써 처리 챔버 내의 플라즈마의 균일성을 향상시킨다. 도어와 인접 면 상에 처리 공정의 부산물의 증착이 있을 때 내측 슬릿 통로 도어는 이동 중에 챔버의 소정 부재와 마찰하지 않고 내측 슬릿 통로 도어는 인접한 부품으로부터 소정의 간격을 갖도록 위치되며 도어의 구성은 입자 생성의 기회를 더 감소시키도록 경사진 면을 포함하기 때문에, 내측 슬릿 통로 도어는 제 2 슬릿 밸브 도어(224)의 개방 및 폐쇄 사이의 이동으로부터 입자의 생성을 피하는 방식으로 형성되고 위치된다.

Description

플라즈마 처리용 이중 슬릿 밸브 도어 {DOUBLE SLIT-VALVE DOORS FOR PLASMA PROCESSING}
본 발명은 재료가 증착 및 제거되는 기판의 처리에 사용되는 진공 처리 챔버의 구성에 관한 것이다. 또한 본 발명은 특정화된 라이너를 이용한 특정 챔버의 구성에 관한 것이다.
일반적으로 기판을 처리하기 위한 진공 처리 챔버는, 일반적으로 슬릿 밸브로 공지된, 기판 전달 개구를 포함한다. 슬릿 밸브와 관련된 슬릿 통로는 일반적으로 처리 사이클 사이에 처리 챔버의 내외로 기판을 전달하는데 이용된다. 일반적으로 로봇은 진공 처리 챔버 내의 처리 위치에서 또는 처리 위치로부터 처리될 기판을 전달하거나 제거하기 위해 클러스터 장치로부터 슬릿 밸브 개구를 통해서 슬릿 밸브 통로로 연장한다. 처리 위치로 기판의 전달이 완료되면, 로봇은 슬릿 밸브 개구를 통해서 클러스터 장치로 돌아간다. 슬릿 밸브 개구는 일반적으로, 처리 챔버 내외로의 로봇과 기판의 이동의 공동 작용에 의해, 슬릿 밸브 개구를 거쳐 이동하는 차단 플레이트에 의해 챔버 몸체의 외측면에서 밀봉된다. 플라즈마는 수행될 공정을 향상시키도록 처리 챔버에 자주 이용된다. 플라즈마가 처리의 활성화를 시작하고 향상시키도록 이용되는 진공 처리 챔버의 일반적인 배열에서, 플라즈마와 화학적 부산물에 노출된 처리 챔버와 모든 내부 부대 설비는 영향을 받으며, 수행될 공정의 화학적 부산물로 코팅될 수 있다.
일반적으로, 처리 챔버의 벽은 처리의 활성화를 위해 강인한 챔버 벽을 제공하도록 수 인치의 두께를 가진다. 그러므로, 기판이 처리 챔버, 슬릿 밸브 통로의 내외로 전달되도록 하는 처리 챔버의 측면에 있는 개구는 처리 챔버의 내측면에서 기하학적 불연속을 형성하는 큰 터널과 같은 개구를 나타낸다. 중앙 처리 위치 공간에 인접한 큰 공동(기판 전달 통로의 개구)의 존재는 플라즈마 처리 중에 기판 처리 위치에 존재하는 플라즈마 외피가 슬릿 밸브 통로의 공동으로 확장하도록 한다. 슬릿 밸브 통로의 공동에서 플라즈마 외피의 확장은 공동에 인접하게 위치한 플라즈마의 부분에 변형을 생성하여 슬릿 밸브 통로의 근처 영역에서 기판 상의 플라즈마 유속이 영향을 받으며, 상기 영역에서 발생하는 증착 또는 에칭은 이러한 변형이 존재하지 않는 다른 기판 영역에 대해 균일하지 않다.
더욱이, 슬릿 밸브 도어의 내측(처리 챔버와 직면하는 측면)을 포함하는 슬릿 밸브 통로의 내부면은 챔버 내에서 발생하는 화학적 처리에 의해 증착 및 축적되게 된다. 슬릿 밸브 통로와 슬릿 밸브 도어의 내측면 상의 증착은 챔버에 대한 소정의 세정 작업(습식 또는 건식)을 상기 표면들에 대해서도 수행할 것을 요구한다. 슬릿 밸브 도어의 철저한 세정 작업은 슬릿 밸브 도어가 제거되어 밀봉 한계 내에서 도어의 전체 영역이 세정 될 것을 요구한다. 대부분의 경우에, 도어의 세정 작업은, 클러스터 장치가 부대 설비로부터 제거되어 클러스터 장치 내의 제 1 챔버의 세정 작업으로 인한 오염 가능성이 동일한 클러스터 장치에 의해 제공되는 제 2 챔버로 전파되지 않게 하는 것이 요구된다.
처리 챔버 몸체와 라이너의 과중한 작업의 강인한 구성은 슬릿 밸브 통로로부터 기인된 개방된 공동의 문제에 대한 해결책을 주지 못한다. 지금까지 모든 선행 기술의 도어는 처리 챔버 내에서 입자를 생성하는 구성으로 형성된다는 점에서, 이러한 선행 기술에 의한 장치의 결함을 극복할 해결책이 없었다.
본 발명에 따른 구성은 기판 처리 위치 상에서 플라즈마 균일성을 향상시키고 화학적 부산물(폴리머 등)의 슬릿 밸브 통로에의 증착을 방지하도록 정확하게 형성된 내부 슬릿 통로 도어를 제공함으로써 선행 기술의 단점을 극복한다. 이러한 제 2 "내부" 슬릿 통로 도어는 챔버 라이너 조립체의 부분으로써 형성되어 챔버 라이너가 교체되거나 챔버 라이너의 습식 세정 작업이 수행될 때, 도어 또한 동시에 교체되고 세정된다.
본 발명에 따른 한 구성은 기판 처리 위치 공간을 엔클로징하는 챔버 몸체를 포함한다. 챔버 몸체는 몸체의 외측면으로부터 기판 처리 위치 공간으로 연장하는 기판 전달 통로를 포함하며, 상기 기판 전달 통로는 기판이 통과하도록 크기가 정해진다. 외측 슬릿 밸브 도어는 기판 전달 통로의 외측 단부를 챔버에 밀봉하도록 기판 전달 통로의 외측 근처에 위치된다. 내측 슬릿 통로 도어는 기판 처리 위치에 인접한 위치에서 기판 전달 통로를 차단하기 위해 기판 전달 통로의 내측 부분에 위치된다.
본 발명에 따른 또 다른 구성은 진공 처리 챔버 내의 기판 처리 위치를 둘러싸는 라이너에 관해 한정될 수 있으며 상기 라이너는 기판 전달 개구를 포함한다. 라이너 도어는 처리될 기판이 통과될 수 있는 개방 상태로부터, 라이너 도어가 기판 전달 개구 둘레의 라이너 주변에 근접하지만 접촉하지는 않는 위치에 있는 폐쇄 상태로 선택적으로 이동할 수 있어서, 도어의 에지가 기판 전달 개구의 에지와 오버랩된다. 오버랩은 약 0.5 인치인 것이 바람직하다. 완전한 폐쇄 상태에서 도어와 주위 라이너 사이의 간격은 0.254 mm의 수 배 범위에 있지만, 도어는 작업 중에 결코 라이너와 접촉하지 않는다. 도어는 곡선의 라이너 형상, 예를 들어, 원형의 라이너 형상과 일치하도록 만곡된다. 도어의 이동은 수직이며 처리 챔버의 진공 한계로 작용하는 일련의 벨로우즈를 통해 선택적으로 지지되고 제어된다. 도어의 수직 이동의 한계는 도어가 라이너와 접촉하는 것을 방지하는 소프트 스톱에 의해 정확하게 설정된다.
입자 오염의 가능성을 감소시키기 위해, 도어의 바닥과 상부는 대향하는 내부 라이너의 경사진 부분의 형상과 일치되도록 만곡된다. 이러한 구성에서 도어와 라이너 사이의 틈새(clearance)는 도어가 완전한 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 이동되는 각각의 증가 거리에 따라 증가하기 때문에, 도어의 내측면 상에 증착된 재료의 축적은 도어를 상승시키는 것을 방해하지 않을 것이다.
본 발명은 또한 진공 처리 챔버 내의 기판 처리 위치에 인접한 위치에서 기판 전달 통로를 선택적으로 차단하는 가동(movable) 도어를 제공하는 단계, 및 기판이 기판 처리 위치에 또는 기판 처리 위치로부터 전달될 때 기판 전달 통로의 외부로 가동 도어를 이동시키는 단계를 이용하여 기판 전달 통로의 표면 상에 공정 부산물의 축적을 감소시키고 진공 처리 위치 내에서 플라즈마의 균일성을 향상시키는 방법을 포함한다. 도어와 도어 지지 구조물은 처리 챔버의 진공 한계 내에서 임의의 두 개 부품들 사이의 접촉 마찰 없이 도어의 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 이동할 수 있을 것이다.
도어는 외측 슬릿 밸브 도어와 동시에 개방되어 챔버의 내외로 기판의 통과를 가능케 한다(예를 들어, 로봇 블레이드에 의해). 도어의 지지물은 도어의 측면 이동을 방지하며 소프트 스톱을 유도하도록 하부 위치에 정확하게 도어를 위치시키는 것을 돕는다.
도 1은 챔버의 외측과 처리될 기판이 통과할 수 있는 슬릿 밸브 개구를 도시한 본 발명에 따른 처리 챔버의 사시도이고,
도 2는 도 1의 챔버 상부의 부분 확대 사시도로서, 내측 슬릿 밸브 도어와 액츄에이터가 처리 챔버의 상부 플랜지로부터 분리되어 도시되며,
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 내측 슬릿 통로 도어와 슬릿 밸브 도어의 부품에 대한 확대 사시도이며,
도 4는 본 발명에 따른 슬릿 통로 도어와 액츄에이터 기구의 평면도이며,
도 5는 처리 챔버의 기판 처리 위치과 관계된 외측 슬릿 밸브 도어와 내측 슬릿 통로 도어의 사용을 도시한 본 발명에 따른 진공 처리 챔버의 구성에 대한 횡단면도이며,
도 6은 상부 위치에 도어를 갖는 본 발명에 따른 내측 슬릿 통로 도어의 액 츄에이터 기구의 횡단면도이며,
도 7은 하부 폐쇄 상태에 있는 본 발명에 따른 슬릿 통로 도어를 갖는 도 6에 도시한 것과 같은 액츄에이터 기구의 횡단면도이며,
도 8, 도 9 및 도 10은 슬릿 통로 도어를 정위치로 이동시켜 그의 액츄에이터에 고정하기 위한 설치 단계인 점진적인 조립 단계 및 본 발명에 따른 내부 슬릿 밸브 도어와 상기 도어용 내부 슬릿 밸브를 수용하도록 구성된 라이너 사이의 틈새를 도시하는 도면이며,
도 11은 액츄에이터를 연결하는 리프트 로드의 위치와 구성을 도시한 본 발명에 따른 슬릿 통로 도어의 횡단면도이며,
도 12 및 도 13은 각각 슬릿 통로 도어와 리프트 로드 사이의 연결부를 도시하며, 도 12는 고정식 연결부를 도시하며 도 13은 부상식 연결부를 도시하며, 그리고
도 14는 도어의 부상식 리프트 로드를 위해 슬롯된 개구를 도시한 슬릿 밸브 도어의 상면도이다.
도 1은 일반적인 반도체 웨이퍼 처리 챔버(20)의 사시도를 도시한다. 프레임(22)은 챔버 몸체(24)를 지지한다. 전방에서 챔버 몸체(24)는 챔버와 챔버 상부 조립체(26)를 밀봉하는 외측 슬릿 밸브 도어(도 1에 도시 않음)를 갖는 슬릿 밸브 통로(28)를 갖는다. 덮개가 제거된 채 도시된 내측 슬릿 통로 도어 액츄에이터 조립체(30)가 챔버 상부 조립체(26)에 인접해 있다. 내측 슬릿 통로 도어 액츄에이터 조립체(30)는 웨이퍼가 챔버(20)의 내외로 통과되는 슬릿 밸브 통로(28) 및 외측 슬릿 밸브 도어(도시 않음)와 동일한 챔버 몸체(24) 측면에 있다는 것을 주목해야 한다.
도 2는 내측 슬릿 통로 도어 액츄에이터 조립체(30)를 포함하는 챔버 라이너와 상부 조립체(40)의 부분 확대 사시도이다. 챔버 상부 플레이트(또는 플랜지)(42)는 중앙에서 상부 플레이트 전극 덮개(44)를 지지하며, 슬릿 밸브 통로에 인접한 측면 상에서 다우어(dowel) 홀(46, 48)에 의해 위치되는 내측 슬릿 통로 도어 액츄에이터 조립체(30)를 지지한다. 한 쌍의 도어 리프트 로드들인 고정식 리프트 로드(200)인 좌측 로드와 부상식 리프트 로드(210)인 우측 로드는 챔버 상부 플레이트(42)에 있는 그들 각각의 홀을 통과하여 내측 슬릿 통로 도어(60)의 상부에 있는 홀과 결합한다. 도 2에 도시될 수 있는 것처럼 내측 슬릿 통로 도어(60)는 챔버 라이너 조립체(50)의 반경의 형상과 일치하도록 만곡되어 있다. 내측 슬릿 통로 도어(60)는 로드 리테이닝 스크류(72)와 숄더 스크류(82) 각각에 의해 리프트 로드(200, 210)에 부착된다. 내측 슬릿 통로 도어(60)는 챔버 라이너 조립체(50) 내에 있는 슬릿 도어 리세스(54)에 결합하여, 내측 슬릿 통로 도어(60)가 하부 위치에 있을 때 라이너 조립체(50) 내의 슬릿 개구(52)를 커버하고 오버랩한다.
도 3a와 도 3b는 수직 액츄에이터 조립체(30)와 내측 슬릿 통로 도어(60)의 부품들에 대한 확대 사시도이다. 조립된 액츄에이터 조립체(30)의 상면도는 도 4에 도시되고, 액츄에이터 조립체의 상세한 횡단면도는 도 6에 도시된다. 다음의 상세한 설명에서, 모든 도면은 도어 지지 로드(200, 210)가 상하로 이동할 때 어떻게 도어 지지 로드(200, 210)가 내측 슬릿 통로 도어(60)를 지지하고 정확하게 위치시키는지 상세히 이해하기 위해 참조되어야 한다.
액츄에이터 베이스(100)는 챔버 상부 플레이트(42) 상에 지지된다(예를 들어, 도 2에 도시됨). 베이스(100)는 챔버 상부 플레이트(42)에서 크고 작은 다우어 핀 홀(46, 48) 각각에 결합하는 큰 다우어 핀(186, 도 6)과 작은 다우어 핀(188, 도 6)을 포함한다. 다우어 핀은 이러한 홀에 단단하게 결합되고 두 개의 상이한 크기는 부정확한 설치를 방지한다. 액츄에이터 베이스(100)의 하부면은 액츄에이터 베이스(100)의 바닥에 있는 개구를 통과하는 리프트 로드(200, 210)를 둘러싸는 0 형태의 링 밀봉(예를 들어, 132, 134)을 각각 갖는 두 개의 0 형태의 링 그루브를 포함한다. 베이스(100)와 결합하는 두 개의 벨로우즈 장착 튜브(102, 104)는 로드 리프팅 벨로우즈 조립체(120, 140)를 위한 폐쇄 외피를 제공하도록 베이스의 바닥 부분으로부터 수직으로 연장한다. 각각의 로드 리프팅 벨로우즈 조립체(예를 들어, 120, 140)는 상하로 이동할 때 각각의 리프트 로드를 안내하고 임의의 마찰 부분 없이 벨로우즈를 가로질러 진공 밀봉을 유지하는 동안 측면 이동을 제한하는 복잡한 조립 부품을 포함한다. 각각의 로드 리프팅 벨로우즈 조립체(예를 들어, 120, 140)는 리프트 로드가 조립체의 상부로부터 바닥을 통해 연장하는 벨로우즈 중앙 로드(128)를 포함한다. 조립체의 바닥에서, 하부 로드 수용 부재(121)는 하나의 도어 리프트 로드(예를 들어, 200, 210)의 상단부(예를 들어, 202)를 수용하는 홈이 파인(threaded) 홀을 포함한다. 중앙 로드(128)의 하부 부재(121)는 중앙 로드(128)로부터 외측으로 연장하는 하부 벨로우즈 플랜지(122) 아래로 연장한다. 하부 벨로우즈 플랜지(122)의 주변에서, 원통의 주름부(corrugation) 세트는 플랜지(122)의 주변에 부착된 원통의 벨로우즈를 형성한다. 원통의 벨로우즈(123)의 상단부는 상부 벨로우즈 플랜지(124)에 용접된다. 상부 벨로우즈 플랜지(124)의 주변은 벨로우즈 장착 튜브(102)의 상단부 상으로 연장하고 O 형태의 링 밀봉(106)이 대향해서 위치되는 벨로우즈 장착 튜브(102)의 상승된 내측 리지/밀봉 플랜지(114, 도 3a)와 결합하는 하향 직면하는 내측 리세스를 포함한다. 벨로우즈 플랜지(124)는 중앙에서 상향으로 연장하는 안내 베어링 지지 튜브(126)를 포함한다. 단단하게 결합된 하부 로드 안내 베어링(125)은 안내 베어링 지지 튜브(126)의 하단부에 지지되고, 상부 벨로우즈 로드 안내 베어링(127)은 튜브의 상부 부분에서 지지된다. 이동 스톱 튜브 조립체(150)는 하부 플랜지(152)와 튜브 부재(154)를 포함한다. 하부 플랜지(152)는 상부 벨로우즈 플랜지(124)와 벨로우즈 장착 튜브(102)의 상부면 상에 대향해서 놓인다. 이동 스톱 튜브 조립체(150)는 안내 베어링 지지 튜브(126)를 둘러싼다. 이동 스톱 조립체(150)의 튜브 부재(154)는 O 형태의 링 그루브(156)를 갖는 튜브 단부(158)로 연장한다. O 형태의 링(168)은 O 형태의 링 그루브(156)에 장착되고 액츄에이터 조립체가 하부로 이동하여 이동 스톱 튜브 조립체(150)의 단부(158)와 접촉할 때 스톱 쇼크를 완충하는 범퍼로서의 작용을 한다. 이동 스톱 튜브 조립체(150)는 내측 슬릿 통로 도어(60)의 더 이상의 하향 이동을 방지하는 강제 스톱(hard stop)으로써 작용한다.
벨로우즈 중앙 로드(예를 들어, 128)의 상단부는 수직 이동(Z 축)은 제한하지만 X-Y 축 이동과 두 개의 절반 조인트 사이의 환형(구 형태의 경사) 이동을 가능케 하는 부상식 조인트(174)에 연결된다. 이러한 부상식 조인트는 용이하게 작동하는 수직 스트로크를 방지하는 임의의 결합력 생성 없이 미세한 오배열을 허용한다.
벨로우즈 중앙 로드(128)의 바닥 단부에서 고정식 리프트 로드(200)의 상단부는 벨로우즈 중앙 로드(121)의 하부에 있는 홀에 나사 결합되는 나사부를 포함하며 벨로우즈 중앙 로드(128)에 대해 고정식 리프트 로드(200)의 전체 수직 크기를 엄격하게 제어하는 스톱부로서 작용하는 플랜지를 포함한다. 플랜지는 이러한 구성에서 매우 중요해서 부재 사이의 특정 간격이 유지되지만 이러한 부재의 접촉은 발생하지 않는 수직 위치(공간)에서 단단한 내구성을 얻는데 도움을 준다. 도시된 이러한 구성에서, 도시된 두 개의 중앙 로드의 하부 부분은 후술되는 것처럼 고정식 스크류(72)와 숄더 스크류(82)에 의해 내측 슬릿 통로 도어(60)에 고정된다.
상기에 설명된 좌측 로드 리프팅 벨로우즈 조립체(120)와 비교할 때, 우측 로드 리프팅 벨로우즈 조립체(140)는 동등한 부재를 포함하며 O 형태의 링(108, 도 3a)에 의해 우측 밀봉 플랜지(116)에 밀봉된다. 우측 로드 리프팅 벨로우즈 조립체(140)의 상단부는 상부면에 O 형태의 링 범퍼(170)를 포함하며 우측(부상측)의 중앙 벨로우즈 로드는 우측 부상식 조인트(176)에 연결될 수 있다.
두 개의 부상식 조인트(174, 176)는 공기 압축식 액츄에이터 연결 볼트(182)에 의해 공기 압축식 베이스(110)에 포함된 공기 압축식 액츄에이터 실린더의 공기 압축식 액츄에이터 로드(112)에 단단하게 고정된 로드 리프트 크로스 부재(180)와 상단부에서 연결된다. 상방향으로의 수직 이동의 한계는 공기 압축식 액츄에이터(110)의 한계와 공기 압축식 로드(112)의 이동 한계에 의해 설정된다. 고압의 공기[예를 들어, 60 내지 80 psi(0.414 내지 0.551 MPa)]가 일반적으로 액츄에이터를 필요시 상향 또는 하향 이동시키는데 이용된다. 이러한 고압 하에서, 힘은 신속하게 작용할 것이고 부상식 조인트(174, 176)의 이용과 함께 로드 리프트 크로스 부재(180)에 대한 밀착 클램핑에 따른 압축식 액츄에이터 로드(112)의 견고함(rigidity)은 도어 리프트 로드 또는 벨로우즈 중앙 로드가 압축식 액츄에이터(112)와 오배열되는 결과로서 생성되는 임의의 결합 가능성도 방지한다.
도 6은 라이너 조립체(50)에 있는 슬릿 개구(52)의 상단부 상에 위치한 내측 슬릿 통로 도어(60)의 완전한 상부 위치를 도시한다.
도 7은 도 6과 같은 액츄에이터 조립체의 부재를 도시하지만 내측 슬릿 통로 도어(60)가 하부 위치에 있는 것을 도시하며 모든 액츄에이터 부재의 위치는 도어(60)가 더 하강하는 것을 방지하기 위해 로드 리프트 크로스 부재(180)가 이동 튜브 조립체(150, 160) 각각의 상부와 접촉할 때의 그들의 위치에 대응한다. 이러한 구성에서 내측 슬릿 통로 도어(60)는 약 0.5 인치만큼 라이너 조립체(50)에서 슬릿 개구의 에지를 오버랩한다는 것을 알 수 있다.
처리 챔버의 진공 한계는 액츄에이터 조립체로 연장한다. 챔버 상부 플레이트(42)의 상부에 대해 액츄에이터 베이스(100)의 바닥을 밀봉하는 O 형태의 링(132, 134)이 하나의 밀봉부를 제공한다. 제 2 밀봉부는 상부 벨로우즈 플랜지(예를 들어, 124)와 벨로우즈 장착 튜브(102, 도 3a)의 상단부 플랜지/립(114) 사이에 형성된 O 형태의 링(106, 108)에 의해 제공된다. 하부 벨로우즈 플랜지(122)와 상부 벨로우즈 플랜지(124) 사이에 용접된 원통의 벨로우즈 주름부(예를 들어, 123)는 진공 챔버 내의 두 개의 부품들의 마찰의 결과로서 생성된 임의의 입자 없이 실질적인 수직 이동을 허용하는 동안 대기압과 진공 사이의 밀봉/분리를 수행한다. 벨로우즈 조립체 내의 선형 안내 베어링(예를 들어, 125, 127)에 의한 중앙 로드(예를 들어, 128)의 가이딩은 대기하에 위치되고 생성된 입자는 진공 챔버 내의 처리에 영향을 주지 않는다.
내측 슬릿 밸브 도어(60)의 적절한 위치의 엘리먼트와 그 이동은 베이스(100)에 대해 특정화된 엄격한 치수 허용오차이다. 매우 엄격하게(대부분의 경우에 0.254 mm의 수 배) 치수화되고 내구성을 갖는 통합된 대형 베이스의 이용은 내측 슬릿 밸브 도어(60)와 인접한 라이너 조립체(50) 사이의 적절한 치수 관계가 유지되는 것을 보장한다.
도 4는 액츄에이터 조립체(30)의 베이스(100) 상에 위치된 벨로우즈 조립체(120, 140)의 두 개의 로드 리프팅 축에 대해 내측 슬릿 통로 도어(60)의 곡선 구성의 상면도를 도시한다.
도 5는 기판 전달 통로(222)의 반대측에 위치한 기판 처리 위치(220)를 갖는 처리 챔버의 정면도를 도시하며 통로의 외측에 있는 슬릿 밸브 도어(224)와 내측 슬릿 통로 도어(60)는 챔버의 외측으로부터 기판 처리 위치(220)로의 기판 이동을 방해한다. 슬릿 통로 액츄에이터 조립체(30)는 내측 슬릿 통로 도어(60) 상에 위치한다(액츄에이터 조립체의 일부 내부 부재들은 상기 도면에 도시되지 않는다).
도 8, 도 9, 및 도 10은 도어 리프트 로드들(200, 210)과 매팅되는(mate) 도어를 통해 수직 홀 통로를 따른 횡단면도를 이용한 도어(60)의 진행형 설치 과정을 도시한다. 도 8에서, 리프트 로드(210)는 챔버 상부 플레이트(42)에 관해 수축된(retracted) 위치에서 도시된다.
내측 슬릿 통로 도어(60)는 카운터보어 볼트 홀(61), 좁은 통로 홀(63) 및 상부 로드 수용 홀(65)을 갖는다. 조립 중에, 내측 슬릿 통로 도어(60)는 라이너 조립체(50)의 도어 리프트 로드 아래 위치로 이동한다.
내측 슬릿 통로 도어(60)의 형상은, 도어의 두께가 상부에서 바닥으로 변화하여(더 구체적으로 정면 위치) 슬릿 통로 도어(60)의 바닥 부분에 더 낮은 경사진 면(62)이 존재하고, 도어의 두께는 상부를 따라 증가하는 곳에서 균일한 두께의 정면(64)[여기서 직선으로 도시되지만(즉, 수직), 선택적인 구성에서는 약간 각지거나 경사질 수 있다] 및 상부 경사진 면(66)이 존재한다. 경사진 면은 라이너 내측벽 부분(94, 96) 상에 있는 하부(84), 및 상부(86) 경사진 면과 일치되도록, 도 10에 도시된 위치에 있을 때, 내측 슬릿 통로 도어(60)의 정면(62, 66)과 직면하는 라이너 상부 및 하부 면(84, 86) 사이의 간격(예를 들어, 88, 90)은 약 0.254 mm의 N배이다(2≤N≤10).
간격 치수(예를 들어, 88, 90)는 선행 기술에서처럼 임의의 플라즈마(및 폴리머와 같은 공정 부산물)가 기판 전달 통로(222)로 이동하는 것을 방지하도록 유지된다. 더욱이 이러한 간격은 충분히 커서 작업 중에 도어가 라이너와 접촉(마찰)하는 위험이 최소화되어 입자가 형성되지 않지만, 간격은 충분히 타이트해서 플라즈마가 차단되고 화학적 부산물(처리 챔버의 표면을 코팅하는 경향이 있는 공정 부산물)이 통과할 수 없다. 내측 통로 도어(60)의 표면 상에 증착되는 박막의 축적은 라이너의 면 상에서의 경사와 슬릿 밸브 도어에 있는 일치된 상부 및 바닥 및 부분적 경사진 면의 경사가 라이너와 도어 사이의 가장 근접한 접근이 완전한 폐쇄 상태에 있을 때를 의미한다는 점에서 최소 영향을 갖는다. 개방 상태로의 임의의 이동이 있자마자, 도 9 및 도 10에 도시된 간격, 예를 들어, 도 10에 도시된 간격 치수(90)는 상당히 증가하여 도 9의 간격 치수(92)로 된다.
도 3b는 면(84, 86)에 관해서 상부 및 하부 챔버 라이너 부재(94, 96)의 경사진 방향의 사시도를 도시한다. 슬릿 개구(52)의 단부(56)는 라이너 조립체(50)의 리세스(54)의 짧은 에지에 위치되며, 내측 슬릿 통로 도어(60)가 정 위치에 놓이면 도어의 단부는 상기에 설명된 상부 및 바닥 에지의 오버랩과 거의 동일한 거리만큼 슬릿(52)의 단부(56)를 오버랩한다.
조립의 진행이 도 8, 도 9, 도 10에 도시된다. 후퇴(수축)된 도어 리프트 로드는 내측 슬릿 통로 도어를 수용하고 리테이닝 스크류가 삽입되고 단단히 조여진 후에 도어가 가동될 수 있다. 도 11에 도시된 리프트 로드(200, 210)를 갖는 도어의 정면도에서 예상되는 것처럼, 설정된 치수 관계와 수용될 온도 범위에 의존하는 리프트 부재 상에 결합을 형성하는 경향이 있는 열팽창 계수를 갖는 소정의 재료로 만들어지기 때문에, 알루미늄으로 제조된 도어는 온도 변화에 따라 팽창하고 수축하는 경향을 가질 것이다.
위치 정확성의 요구와 열팽창의 자유는 하나의 도어 지지 로드, 여기서 좌측 로드(200), 고정식 로드를 만듬으로써 수용되고, 예를 들어, 도 12에 도시된 로드(200)의 단부는 슬릿 밸브 도어 내의 고정식 홀의 구성에 단단히 클램핑된다. 로드의 단부와 맞물린 가공 스크류(72)는 내측 슬릿 통로 도어(60) 내의 좁은 통로 홀(63)의 숄더에서 로드(200)의 단부를 단단히 클램핑한다. 이러한 단단한 클램핑은 도어로부터 접지로의 양호한 전기적 경로를 제공하여, 아칭의 가능성이 감소되거나 제거되고, 도어의 한 단부의 수평 및 수직 위치를 설정한다. 이러한 클램핑은 도어의 다른 부상식 단부와 지지물이 이동할 수 있는 아쳐(또는 피벗)로서 작용한다.
도 13은 오른쪽 로드인 부상식 로드(210)를 도시한다. 로드 수용 홀(68)은 소정의 팽창과 수축을 허용하도록 측면 방향으로 연장되고 로드의 하단부는 부상식 로드(210)의 바닥 단부에 대해 단단하게 클램핑하는 숄더 볼트(82)에 의해 수직으로 고정된다. 좁은 슬롯(68)은 측면(반경) 이동을 방지한다. 로드의 단부와 로드 통로 홀(63)의 내측으로 연장하는 플랜지(숄더) 사이에 간격(74)이 있다는 것을 주의해야 한다. 부상식 로드는 경사질 수 있지만, 온도 변화가 고정식 리프트 로드(200)의 고정된 중앙 축 주위에서 발생할 때 슬릿 통로 도어(60)의 자유로운 수축과 팽창을 허용하도록 숄더 볼트(82)의 단부 플랜지(헤드)에 의해 수직으로 고정된다. 온도 변화는 주위로부터 약 100 내지 150 도이고 두 개의 리프트 로드 홀 사이의 거리는 약 6 인치이기 때문에, 팽창은 이러한 구성에서 상당히 조절될 것이다.
상기에서 설명된 본 발명에 따른 구성은 외측(챔버 밀봉) 슬릿 밸브 조립체를 포함한다. 본 발명은 처리 챔버의 벽 상의 증착으로부터 챔버 내에서 처리 공정의 폴리머 및 다른 부산물의 증착을 방지하도록 내측 슬릿 통로 도어를 제공한다. 이러한 구성에서 외측 슬릿 밸브 도어의 내부는 처리 챔버의 정상적인 세정 중에 세정되어서는 안된다. 그러므로, 클러스터 장치의 전달 챔버 사이의 밀봉은 챔버 중의 하나가 세정될 필요가 있다면 영향을 받지 않지만, 과거에, 챔버의 세정은 항상 클러스터 장치와 전달 챔버가 중단된다는 것을 의미했다. 여기서 설명되는 것처럼 내측 슬릿 통로 도어를 이용한 구성의 또다른 장점은 챔버 내의 기판 처리 위치에서 처리되는 기판의 에지와 기판 상의 플라즈마 외피의 한계를 한정하는 주변 라이너 사이의 거리 균일성을 향상시키는 것이다. 통상의 구성에서 플라즈마가 팽창하도록 허용한 챔버 내의 큰 홀이 있었다. 플라즈마의 팽창은 처리되는 기판 상의 플라즈마 유동에 변형을 형성했었고 기판 전달 통로에 가장 가까운 측면으로부터 반대 측면으로의 기판 처리의 변화가 주목되었다. 본 발명에 따른 구성에서 슬릿 전달 통로에 기인한 플라즈마 유동의 불연속은, 처리될 기판의 에지와 기판에 인접한 처리 챔버의 벽을 라이닝(lining)하는 라이너 사이의 거의 균일한 거리를 형성하도록, 라이너와 동일한 전위에서 도어를 대신함으로써 제거되었다. 이러한 구성은 입자가 드라이 도어의 이동 또는 노출 표면이 처리 공정의 부산물로 코팅되는 도어의 이동에 의해 챔버 내에 형성될 위험을 실질적으로 증가시키지 않고 상기 효과를 달성한다. 벨로우즈 조립체 밀봉은 입자의 유입 없이 건조식 밀봉을 제공하지만, 명확하게 곡선 및/또는 경사진 도어의 표면과 도어의 표면이 면하는 라이너 표면은 작업 중에 폴리머가 박리되고, 벗겨질 위험을 감소시킨다. 상기 도어는 라이너 조립체를 유닛으로써 용이하게 제거 및 세정될 수 있고, 이에 의해 유지보수 단계들의 간략화는 세정 챔버로 하여금 가능한 한 빨리 생산 공정으로 복귀하도록 할 필요가 존재한다.
본 발명이 특정 실시예에 관해 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 취지와 범위를 벗어남이 없이 수정이 가능하다는 것을 인식할 것이다.

Claims (30)

  1. 기판 처리 챔버로서,
    기판 처리 위치 공간을 엔클로징하는 챔버 몸체;
    기판 전달 통로를 선택적으로 밀봉하도록 상기 기판 전달 통로의 외측 위치에 배열된 외측 슬릿 밸브 도어; 및
    상기 기판 전달 통로를 선택적으로 차단하도록 상기 기판 전달 통로의 내측 위치에 배열된 내측 슬릿 통로 도어를 포함하며,
    상기 챔버 몸체는 상기 몸체의 외측 표면으로부터 상기 기판 처리 위치 공간으로 연장하며 상기 기판을 통과시킬 수 있는 크기의 기판 전달 통로를 포함하고, 상기 내측 위치는 상기 외측 위치보다 상기 기판 처리 위치 공간에 더 가까운, 기판 처리 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 슬릿 통로 도어는 상기 기판 전달 통로를 차단하도록 위치될 때 오버랩 거리 만큼 상기 통로의 에지들을 넘어서 연장하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오버랩 거리는 1/4 인치(6.35 mm) 이상인 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 오버랩 거리는 약 1/2 인치(12.7 mm)인 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 슬릿 통로 도어는 챔버 라이너의 형상과 일치되도록 만곡되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 슬릿 통로 도어는 챔버 라이너의 형상과 일치되도록 만곡되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 내측 슬릿 통로 도어는 챔버 라이너의 형상과 일치되도록 만곡되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 슬릿 통로 도어의 이동은 수직 방향이며, 상기 도어를 위한 지지대가 제공되는 벨로우즈 조립체의 이동을 통해 선택적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 내측 슬릿 통로 도어는 두 개의 지지 로드에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 두 개의 지지 로드 중 제 1 지지 로드는 단단한 클램핑 결합을 통해 상기 내측 슬릿 통로 도어에 고정되고, 상기 두 개의 지지 로드중 제 2 지지 로드는 수직 방향 및 상기 도어의 장축에 거의 수직인 방향으로 상기 내측 슬릿 밸브 도어의 배향을 유지하는 부상식(floating) 결합을 통해 상기 내측 슬릿 통로 도어에 연결되어 상기 도어의 장축에 따른 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  11. 제 1 항에 있어서,
    폐쇄 상태에서의 상기 내측 슬릿 통로 도어는 상기 기판 전달 통로의 개구에 인접한 면으로부터 0.254 mm의 N배 간격을 갖도록 위치되며, 여기서 2≤N≤10 인 것을 특징으로 하는, 기판 처리 챔버.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 내측 슬릿 통로 도어의 수직 방향으로의 이동 한계는 적어도 하나의 소프트 스톱에 의해 정확하게 설정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 내측 슬릿 통로 도어의 상부 및 바닥 부분들은 대면하는 챔버 표면 부분의 대향 부분들의 형상과 일치되도록 경사지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 내측 슬릿 통로 도어의 중앙 부분은, 상기 기판 전달 통로가 연장하는 상기 챔버 표면 부분의 각진 표면의 형상과 일치되도록 경사지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측 슬릿 통로 도어와 상기 외측 슬릿 통로 도어는 상기 챔버의 내외로의 기판의 통과를 허용하도록 동시에 개방되는 것은 특징으로 하는 기판 처리 챔버.
  16. 기판의 진공 처리 챔버 라이너로서,
    관통하는 기판 전달 개구를 포함하며 진공 처리 챔버 내의 기판 처리 위치를 둘러싸는 라이너; 및
    개방 상태로부터 폐쇄 상태로 선택적으로 이동 가능한 라이너 도어를 포함하며,
    상기 개방 상태는 처리될 기판이 상기 기판 전달 개구를 통해서 통과될 수 있는 상태이고 상기 폐쇄 상태는 상기 라이너 도어가 상기 기판 전달 개구 주위의 상기 라이너에 근접하지만 접촉하지는 않도록 위치되는 상태이며,
    상기 라이너 도어가 상기 기판 전달 개구를 차단하고, 상기 도어의 에지들은 상기 기판 전달 개구의 에지와 오버랩되는, 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 라이너 도어는 만곡된 라이너의 형상과 일치되도록 만곡되는 것을 특징으로 하는 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 도어의 이동은 수직 방향이고 벨로우즈 조립체를 통해 선택적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 라이너 도어는, 상기 기판 전달 개구를 차단하도록 위치될 때 오버랩 거리 만큼 상기 개구의 에지들을 넘어 연장되는 것을 특징으로 하는 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 오버랩 거리는 1/4 인치(6.35 mm) 이상인 것을 특징으로 하는 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 오버랩 거리는 약 1/2 인치(12.7 mm)인 것을 특징으로 하는 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 라이너 도어는 두개의 지지 로드에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 두 개의 지지 로드 중 제 1 지지 로드는 단단한 클램핑 결합을 통해 상기 라이너 도어에 고정되고, 상기 두 개의 지지 로드중 제 2 지지 로드는 수직 방향 및 상기 도어의 장축에 거의 수직인 방향으로 상기 라이너 도어의 배향을 유지하는 부상식 결합을 통해 상기 라이너 도어에 연결되어 상기 도어의 장축에 따른 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  24. 제 16 항에 있어서,
    폐쇄 상태에 있는 상기 라이너 도어는 상기 기판 전달 개구에 인접한 면으로부터 0.254 mm의 N배 간격을 갖도록 위치되며, 여기서 2≤N≤10 인 것을 특징으로 하는, 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  25. 제 16 항에 있어서,
    상기 라이너 도어의 수직 방향으로의 이동 한계는 적어도 하나의 소프트 스톱에 의해 정확하게 설정되는 것을 특징으로 하는 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  26. 제 16 항에 있어서,
    상기 라이너 도어의 상부 및 바닥 부분들은 대면하는 상기 라이너 표면 부분의 대향 부분들의 형상과 일치되도록 경사지는 것을 특징으로 하는 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  27. 제 16 항에 있어서,
    상기 라이너 도어의 중앙 부분은 상기 개구가 연장하는 상기 라이너 표면 부분의 각진 표면의 형상과 일치되도록 경사지는 것을 특징으로 하는 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  28. 제 16 항에 있어서,
    상기 라이너 도어와 상기 라이너와 관련된 챔버의 외측 슬릿 통로 도어는 상기 챔버의 내외로 기판의 통과를 허용하도록 동시에 개방되는 것을 특징으로 하는 기판의 진공 처리 챔버 라이너.
  29. 기판 전달 통로의 표면들 상의 공정 부산물 형성을 감소시키고 진공 처리 챔버 내의 플라즈마 균일성을 향상시키는 방법으로서,
    상기 진공 처리 챔버 내에서 기판 처리 위치에 인접한 위치에서 상기 기판 전달 통로를 선택적으로 차단하는 가동 도어(movable door)를 제공하는 단계; 및
    기판이 상기 기판 처리 위치 내외로 전달될 때 상기 기판 전달 통로의 외부로 상기 가동 도어를 이동시키는 단계
    를 포함하는, 공정 부산물 형성 감소 및 플라즈마 균일성 향상 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 가동 도어를 제공하는 단계에서 상기 도어 및 도어 지지 구조물은 상기 처리 챔버의 진공 한계 내에서 임의의 두개의 부품들 사이의 접촉 마찰 없이 도어 개방 상태와 도어 폐쇄 상태 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는, 공정 부산물 형성 감소 및 플라즈마 균일성 향상 방법.
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