KR100639071B1

KR100639071B1 - 박막 작성 시스템

Info

Publication number: KR100639071B1
Application number: KR1020040067690A
Authority: KR
Inventors: 이시하라마사히토
Original assignee: 캐논 아네르바 가부시키가이샤
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2006-10-30
Also published as: US20050045101A1; TW200517515A; US20090229971A1; TWI258516B; JP2005076046A; CN1603455A; KR20050021863A; JP4397655B2

Abstract

본원은 진공 챔버 및 진공 챔버의 내부를 2개의 영역으로 분리하는 파티션을 포함하는 박막 작성 장치를 개시한다. 기판은 파티션에 구비된 내부 개구부를 통과할 수 있다. 내부 개구부는 밸브에 의해 폐쇄된다. 박막은 제1 영역에서 기판상으로 퇴적된다. 기판은 퇴적 이전에 제2 영역에서 히터에 의해 가열된다. 기판은 가열동안 점접촉하여 홀더에 의해 홀딩된다. 부스팅 가스는 가열동안 제2 영역내로 도입되어 점성 플로 범위로까지 압력을 증가시킨다. 펌핑 라인은 항상 진공 압력으로 제1 영역을 배기시킨다. 또한, 펌핑 라인은 밸브가 개방될 때 제2 영역으로부터 도입된 부스팅 가스를 배기시켜 제2 영역을 진공 압력으로 되게 한다.

챔버, 파티션, 박막, 퇴적, 가열, 열체, 홀더, 점접촉

Description

박막 작성 시스템{THIN-FILM DEPOSITION SYSTEM}

도 1은 본원발명의 바람직한 실시예로서 박막 작성 시스템의 개략적인 전방 횡단면도,

도 2는 도 1에 도시된 열체(31)의 개략적인 평면도,

도 3은 도 1의 시스템의 동작을 도시하는 개략적인 전방 횡단면도,

도 4는 다른 바람직한 실시예의 박막 작성 시스템의 개략적인 평면도, 및

도 5는 도 4의 X-X상 개략적인 횡단면도.

본원발명은 스퍼터링 시스템과 같은 박막 작성 시스템에 관한 것이다.

기판상에 박막을 퇴적시키는 것은 반도체 디바이스 및 다른 전자 부품을 제조함에 있어서 널리 수행된다. 예를 들어, 메모리 또는 프로세서 등의 반도체 디바이스, 압전 소자 또는 센서 헤드 등의 전자 부품, 또는 액정 디스플레이 또는 플라즈마 디스플레이 등의 디스플레이 디바이스를 제조함에 있어서, 기판상에 미세 회로를 형성하기 위해 기판상에 도체막 또는 절연체막이 퇴적된다.

기판상에 그러한 박막을 퇴적시키는 박막 작성 시스템에 있어서는, 퇴적 동 안 또는 그 이전에 기판이 가열되기도 한다. 예를 들어, 기판은, 퇴적 동안 기판으로부터 가스가 열배출되지 않도록, 가스제거, 즉, 흡착된 가스의 배출을 위해 퇴적 이전에 가열된다. 또한, 기판이 뜨거운 온도에 있을 때 퇴적율이 향상되는 경우에 있어서 기판의 가열은 퇴적 동안 수행된다.

기판을 가열하는 방법으로서는, 기판이 접촉되는 열체가 채용되어 접촉 전도에 의한 열 전달을 이용한다. 이러한 방법은 그 접촉을 향상시키기 위해 기판을 열체에 클램핑하는 기계적 클램프를 채용하기도 한다. 또한, 그 방법은 열 전달을 향상시키기 위해 열체와 기판의 경계면으로의 부스팅 가스의 도입을 채용하기도 한다. 이것은 경계면상에 형성된 미소 공간이 진공 압력에 있다는 것을 고려한 것이다. 또한, 그 방법은 접촉을 향상시키기 위해 정전력에 의해 기판을 열체상으로 처킹하는 정전 처크(ESC)를 채용하기도 한다.

반도체 디바이스 및 전자 부품의 제조에 있어서, 회로 집적도 및 회로 미세화가 많이 향상되어 오고 있다. 또한, 기판의 양면의 광 노출 및 박판의 적층이 널리 수행되어 오고 있다. 광 노출 단계에 있어서, 기판 표면에서의 입자 수의 감소뿐만 아니라, 또한 기판 후방(이면)측의 흠집을 감소시킴으로써 포커스 정확도 향상이 예전보다 더 중요하게 요구된다. 압전 소자 또는 릴레이 소자를 제조함에 있어서, 기판의 표면뿐만 아니라 기판의 후방측에 대해서도 처리 정확도가 요구된다.

본원발명은 상기 요구를 충족시키기 위한 것으로, 진공 챔버 및 진공 챔버의 내부를 2개의 영역으로 분리하는 파티션을 포함하는 박막 작성 장치를 제시한다. 기판은 파티션에 구비된 내부 개구부를 통과할 수 있다. 내부 개구부는 밸브에 의해 폐쇄된다. 박막은 퇴적 유닛에 의해 제1 영역에서 기판상에 퇴적된다. 기판은 퇴적 이전에 제2 영역에서 히터에 의해 가열된다. 기판은 히터에 의해 가열되는 동안 홀더에 의해 홀딩된다. 기판은 홀더와 점접촉하고 있다. 부스팅 가스는 가열 동안 제2 영역내로 도입됨으로써 제2 영역내 압력을 점성 플로 범위까지로 증가시킨다. 펌핑 라인은 제1 영역을 항상 진공 압력으로 배기시킨다. 또한, 펌핑 라인은 제2 영역이 제1 영역과 통하도록 밸브가 개방될 때 제2 영역을 진공 압력으로 하기 위해서, 도입된 부스팅 가스를 제2 영역으로부터 배기시킨다.

(바람직한 실시예의 상세한 설명)

본원발명의 바람직한 실시예를 이하 설명한다. 도 1에 도시된 시스템은 1쌍의 펌핑 라인(13, 14)을 갖춘 진공 챔버, 및 진공 챔버(1)에서 기판(9)상에 박막 퇴적을 위한 퇴적 유닛(2)을 포함한다. 본원 시스템은 퇴적 이전에 기판(9)을 가열하는 히터(3), 및 히터(3)에 의해 가열되는 동안 기판(9)을 홀딩하는 홀더를 더 포함한다.

파티션(10)이 구비되어, 진공 챔버(1)의 내부를 2개의 영역, 즉, 상부 영역(101) 및 하부 영역(102)으로 분리한다. 파티션(10)은 기판(9)이 통과할 수 있는 개구부, 및 개구부를 폐쇄하는, 이하 "파티션 밸브"라 불리는 밸브(15)를 포함한다. 그 개구부는 이하 "내부 개구부"라 부른다.

파티션(10)의 하면에는 리플렉터(151)가 구비되어 있다. 리플렉터(151)는 파티션(10)에 고정된 반사판 또는 파티션(10)상에 퇴적된 반사막일 수 있다. 리플렉터(151)는 가열된 기판(9)으로부터 방출된 방사선을 반사하여, 그들을 기판(9)으로 돌려보낸다. 결과로서, 가열 효율이 향상된다.

퇴적 유닛(2)은 상부 영역(101)에 놓인 기판(9)상에 박막이 퇴적될 수 있도록 진공 챔버(1)의 상부벽에 설치된다. 퇴적 유닛(2)의 구조 및 컴포넌트는 방법, 막의 종류 등 퇴적의 콘텐츠에 따라 적절하게 설계된다. 본원 실시예는 스퍼터링을 수행하는 퇴적 유닛(2)을 채용하고 있다.

구체적으로, 퇴적 유닛(2)은 상부 영역에 노출된 타켓(21), 타겟(21)의 뒤에 구비된 마그네트 어셈블리(22), 및 타겟(21)에 대한 스퍼터링을 위해 전압을 인가하는 스퍼터링 전원(23)을 포함한다. 타겟(21)은 퇴적될 박막과 동일한 물질로 되어 있다. 예를 들어, 배선을 위한 알루미늄막이 퇴적되는 경우에, 타겟(21)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어져 있다. 마그네트 어셈블리(22)는 마그네트론 스퍼터링을 가능하게 하기 위한 것이다. 마그네트 어셈블리(22)는 중앙 마그네트(221) 및 중앙 마그네트(221)를 둘러싸는 주변 마그네트(222)를 포함한다. 타겟(21)에 대하여 상대적으로 마그네트 어셈블리(22)를 회전시키는 회전 메카니즘은 타겟(21)상의 침식이 균일하게 되도록 하기 위해 구비될 수 있다.

본원 시스템은 퇴적을 위한 가스를 상부 영역(101)내로 도입하는 퇴적 가스 도입 라인(4)을 포함한다. 퇴적 가스 도입 라인(4)은 진공 챔버(1)내 상부 영역(101)과 통하고 있는 파이프(41), 및 모두 파이프(41)에 구비된 밸브(42) 및 가스 플로 제어기(도시되지 않음)를 포함한다. 스퍼터링에 의한 퇴적이기 때문에, 질소 또는 아르곤 등 스퍼터링 방전을 위한 가스가 퇴적 가스로서 사용된다. 시스템이 화학기상증착(CVD)을 수행하는 경우에, 반응 가스를 도입하는 수단이 퇴적 유닛(2)으로서 구비된다.

본원 시스템은 진공 챔버(1)의 상부벽으로부터 아래방향으로 길게 되어 있는 퇴적 실드(5)를 포함한다. 퇴적 실드(5)의 상단은 타겟(21)을 둘러싸고 있다. 퇴적 실드(5)는 스퍼터링동안 타겟(21)으로부터 배출된 입자를 의미하는 스퍼터 입자가 진공 챔버(1)의 내면에 불필요하게 부착하는 것을 방지하기 위한 것이다. 본질적으로 퇴적 실드(5)는 타겟(21)보다 조금 더 넓은 직경을 갖는 원통부(51), 및 원통부(51)의 최하단에 고정되고 링 형상 플레이트인 단부(52)로 이루어져 있다. 원통부(51)와 단부(52)는 모두 타겟(21)에 대해 동축적이다. 기판(9)은 원형이다. 단부(52)의 내부 직경은 기판(9)의 직경보다 조금 더 크다.

히터(3)는 열체(31)내에 설치되어 있다. 열체(31)는 홀더에 공통적으로 사용된다. 열체(31)는 대기하고 있을 때 하부 영역(102)에 배치되어 있다. 열체(31)는 기판(9)이 가열되기 위해 놓이는 스테이지이다. 히터(3)는 저항 가열 타입이다. 열체(31)는 상면에 돌출부(32)를 포함한다. 놓인 기판(9)은 돌출부(32)와만 접촉하고 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본원 실시예에 있어서 열체(31)는 평면적으로 볼때 원형이고, 4개의 돌출부(32)가 구비되어 있다. 각각의 돌출부는 동일한 거리로, 즉 90°마다 열체(31)의 에지를 따라 위치하고 있다. 기판(9)은 열체(31)상에 놓임에 의해서만 홀딩된다. 즉, 본원 실시예는 기판(9)을 정전 처킹하는 수단이나 기판(9)을 기계적 클램핑하는 수단을 포함하고 있지 않다.

4개의 스루홀이 동일한 거리로 열체(31)에 구비되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이송 핀(6)은 각각의 스루홀에 구비되어 있다. 각각의 이송 핀(6)은 진공 챔버(1)의 최하부상에서 직립하여 고정되어 있다. 3개의 이송 핀(6)만이 120°마다 구비된 3개의 스루홀에 각각 구비되어 있는 것도 가능하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본원 실시예의 시스템은 열체(31)로부터 조절된 거리로 기판(9)을 위치시키는 로케이터(33)를 포함한다. 이러한 실시예에 있어서, 로케이터(33)는 열체(31)를 이동시킴으로써 거리를 조절한다. 로케이터(33)는 진공 챔버(1)의 외부에 구비되어 있다. 열체(31)는 기둥(34)에 의해 지지된다. 기둥이 삽입되는 개구부는 진공 챔버(1)의 최하부에 구비되어 있다. 기둥(34)의 최하단은 진공 챔버(1)의 아래에 위치하고, 브래킷(35)은 거기에 고정되어 있다.

로케이터(33)는 브래킷(35)에 고정된 피동 나사(331), 피동 나사(331)와 맞물리는 구동 나사(332), 및 구동 나사(332)를 회전시키는 모터(333)를 포함한다. 피동 나사(331) 및 구동 나사(332)는 소위 정밀 나사 메카니즘을 구성한다. 구동 나사(332)는 수직으로 길게 되어 있고 고정부재(334)에 의해 진공 챔버(1)의 최하부로부터 걸려있다. 구동 나사(332)는 수직축 둘레로 회전할 수는 있지만 승강할 수는 없다. 모터(333), 구체적으로 서보 모터는 구동 나사(332)를 회전시킴으로써, 브래킷(35), 기둥(34), 및 열체(31)를 함께 상승 및 하강시킨다. 벨로(36)가 구비되어, 기둥(34)을 둘러싸고 있다. 벨로(36)의 최상단은 진공 챔버(1)의 최하 부에 기밀하게 고정되어 있고, 기둥(34)이 삽입되는 개구부를 둘러싸고 있다. 벨로(36)의 최하단은 브래킷(35)에 기밀하게 고정되어 있다. 벨로(36)는 기둥(34)이 삽입되는 개구부를 통한 진공의 누설을 방지한다. 본원 시스템은 기판(9)이 박막 퇴적동안 위치하여야 하는, 이하 "퇴적 위치"라 불리는, 상부 영역(101)내 위치로 가열된 기판(9)을 반송하는 캐리어를 포함한다. 상기 로케이터(33)는 캐리어로서 공통으로 사용된다. 로케이터(33)는 내부 개구부를 통하여 퇴적 위치로 기판(9)을 반송한다.

본원 시스템은 압력이 점성 플로 범위로 증가될 수 있도록 가스를 하부 영역(102)내로 도입하는 부스팅 가스 도입 라인(7)을 포함한다. 부스팅 가스 도입 라인(7)은 진공 챔버(1)내 하부 영역(102)과 통하고 있는 파이프(71), 및 모두 파이프(71)에 구비된 밸브(72) 및 가스 플로 제어기(도시되지 않음)를 포함한다. 부스팅 가스는 가열 효율을 향상시키기 위해 도입된다. 따라서, 높은 열 전도계수를 갖는 헬륨, 아르곤, 또는 질소 등의 가스가 부스팅 가스로서 사용된다.

이하 "이송 개구부"라 불리는, 기판(9)을 이송하기 위한 개구부(11)는 진공 챔버(1)의 측벽에 구비되어 있다. 이하 "이송 밸브"라 불리는 밸브(12)에 의해 이송 개구부는 폐쇄된다. 이송 개구부(11) 및 이송 밸브(12)는 하부 영역(102)과 동일한 높이로 위치하고 있다.

진공 챔버(1)는 1쌍의 펌핑 라인(13, 14)을 갖추고 있다. 제1 펌핑 라인(13)은 상부 영역(101)을 단독으로 배기시키기 위한 것이다. 제2 펌핑 라인(14)은 하부 영역(102)을 단독으로 배기시키기 위한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(1)는 상부 영역(101)이 하부 영역(102)보다 더 넓어 측면으로 돌출하는 횡단면 구성을 갖는다. 제1 펌핑 라인(13)은 진공 챔버(1)의 돌출부에 구비된 배기 홀(131)을 통하여 상부 영역(101)을 배기시킨다. 제1 펌핑 라인(13)은 배기 홀(131)에 인접한 메인 밸브(132), 상기 메인 밸브(132)를 통하여 상부 영역(101)을 배기시키는 진공 펌프(133), 및 펌핑 속도 제어기(도시되지 않음)를 포함한다.

도 3을 참조하여 본원 실시예의 시스템의 동작을 이하 설명한다. 본원 시스템은 클러스터-툴 타입일 수도 있지만, 이하 설명은 스탠드 얼론 타입을 전제로 한다.

상부 영역(101)은 미리 제1 펌핑 라인(13)에 의해 필요한 진공 압력으로 배기된다. 하부 영역(102)은 부스팅 가스 도입 라인(7) 또는 환기 가스 도입 라인(도시되지 않음)에 의해 대기 압력으로 된다. 열체(31)는 하부 영역(102)에 대기하고 있는 위치에 위치하고 있다.

이러한 상태에서, 이송 밸브(12)가 개방된다. 그후, 기판(9)은 이송 개구부(11)를 통하여 하부 영역(102)내로 이송된다. 도 3(1)에 도시된 바와 같이, 기판(9)은 이송 핀(6)상에 놓인다. 이러한 이송 동작은 로봇과 같은 자동 메카니즘에 의해 수행되는 것이 전형적이다. 또한, 본원발명에 있어서, 조작자에 의한 수동 처리도 배제되는 것은 아니다.

이송 밸브(12)가 폐쇄된 후에, 제2 펌핑 라인(14)은 하부 영역(102)을 필요한 진공 압력으로 배기시킨다. 다음에, 부스팅 가스 도입 라인(7)이 동작되어 하 부 영역(102)내 압력을 점성 플로 범위로 증가시킨다. 그후, 도 3(2)에 도시된 바와 같이, 로케이터(33)는 필요한 상부 위치까지 열체(31)를 이동시킨다. 이러한 승강에 있어서, 기판(9)은 이송 핀(6)으로부터 열체(31)로 건네져 그곳에 놓인다. 기판(9)은 돌출부(32)하고만 접촉하고 있다.

히터(3)가 미리 동작되기 때문에 열체(31)는 뜨거운 온도의 상태에 있다. 따라서, 놓인 기판(9)은 열체(31)에 의해 가열된다. 이러한 가열에 있어서는, 열체(31)상으로의 기판(9)의 접촉 면적이 작기 때문에 전도성 열 전달은 적고, 대류를 포함하는, 공간내 가스 분자에 의한 열 전달이 크다. 더하여, 기판(9)은 열체(31)로부터의 방사선에 의해 가열된다.

기판(9)이 어느 정도의 온도로까지 가열된 후에, 부스팅 가스 도입 라인(7)은 그 동작을 멈추고, 제2 펌핑 라인(14)은 필요한 진공 압력으로까지 다시 하부 영역(102)을 배기시킨다. 그후, 파티션 밸브(15)가 개방되고, 로케이터(33)는 열체(31)를 더 상승시킨다. 기판(9)이 퇴적 위치에 도달하면, 로케이터(33)는 이동을 멈춘다. 도 3(3)에 도시된 바와 같이, 퇴적 위치는 기판(9)이 단부(52) 내부에 있는 위치이다.

기판(9)이 퇴적 위치에 위치한 후에, 퇴적 가스 도입 라인(4)은 동작하여 필요한 플로 레이트로 퇴적 가스를 도입한다. 진공 챔버(1)가 필요한 진공 압력으로 유지되고 있는지를 진공 게이지(도시되지 않음)에 의해 확인하고, 스퍼터링 전원(23)이 동작되어 타겟(21)에 전압을 인가함으로써, 스퍼터 방전을 점화한다. 결과로서, 통상적으로 원자 상태인, 타겟(21)으로부터 배출된 스퍼터 입자가 기판(9)에 도달하여 박막을 퇴적시킨다. 이러한 스퍼터링에 있어서, 히터(3)가 동작을 유지하고 있기 때문에, 기판(9)은 히터(3)에 의해 계속적으로 가열된다. 그래도, 퇴적 가스의 도입하의 상부 영역(101)내 압력이 부스팅 가스의 도입하에서보다 더 낮을 때, 가열 효율은 가열동안에 비해 감소할 수 있다.

필요한 막 두께를 위한 퇴적이 수행된 후에, 스퍼터링 전원(23)은 멈춰지고, 제1 및 제2 펌핑 라인(13, 14)에 의해 진공 챔버(1)는 필요한 진공 압력으로 다시 배기된다. 이후에, 로케이터(33)는 최초의 대기하고 있는 위치로 열체(31)를 하강시킨다. 이러한 하강에서, 기판(9)은 이송 핀(6)으로 건네져 그곳에 놓인다.

파티션 밸브(15)가 폐쇄된 후에, 하부 영역(102)은 부스팅 가스 도입 라인(7) 또는 환기 가스 도입 라인(도시되지 않음)에 의해 대기 압력으로 환기된다. 그후, 이송 밸브(12)는 개방되고, 기판(9)은 이송 개구부(11)를 통하여 외부로 이송된다.

기판(9)을 가열하는 동안, 로케이터(33)는 열체(31)의 표면으로부터 적절하게 조절된 거리로 기판(9)을 위치시킨다. 상기 동작은 거리가 제로로 조절되는 경우, 즉, 기판(9)이 열체(31)상에 접촉하게 되는 경우의 예이다. 로케이터(33)는 열체(31)를 하부 위치에 배치하여, 기판(9)이 이송 핀(6)상에 놓이게 할 수 있다. 이러한 상태에서, 기판(9)은 떠있다, 즉, 열체(31)로부터 떨어져 있다. 열체(31)의 하강 길이에 의해 거리를 조절함으로써, 가열의 전체 효율을 조절한다.

상기 시스템에 있어서는, 부스팅 가스 도입에 의해 하부 영역(102)내 압력이 점성 플로 범위로 되기 때문에, 열체(31)상으로의 기판(9)의 점접촉을 통하더라도 가열은 매우 효율적으로 될 수 있다. 기판(9)이 점접촉을 통하여서만 홀딩된다는 점은 기판(9)의 후방면상에 흠집이 발생할 가능성을 감소시키는 이점을 갖게 한다. 가열동안, 기판(9) 및 열체(31)는 열팽창한다. 기판(9)의 후방면은 열체(31)와 조금 마찰된다. 열체(31)상으로의 기판(9)의 접촉 면적이 크게 되면, 흠집 발생의 가능성은 더 커진다. 본원 실시예에서와 같이, 반대로, 기판(9)이 점접촉을 통하여서만 홀딩된다면, 흠집 발생의 가능성은 매우 낮다.

점접촉은 흠집 발생을 억제하기 위한 것이기 때문에, 용어 "점접촉"을 만족시키는 "접촉 면적이 얼마나 작은가"는 "얼마나 충분하게 흠집 발생이 억제되는가"에 대응한다. 구체적으로, 1지점, 즉, 하나의 돌출부의 접촉 면적은 0.15㎟ 내지 100㎟의 범위에 있는 것이 바람직하고, 0.2㎟ 내지 7㎟의 범위에 있는 것이 더 바람직하다. 접촉 면적이 100㎟보다 더 크다면, 흠집 발생은 충분하게 억제되지 않는다. 1지점의 접촉 면적이 0.15㎟보다 더 작다면, 기판(9)은 바늘의 첨단과 같은 첨예한 돌출부상에 놓여있는 상태로 된다. 따라서, 흠집 발생이 오히려 촉진된다. 0.15㎟ 내지 100㎟의 접촉 면적을 갖는 돌출부는 이러한 문제들을 일으키지 않고, 0.2㎟ 내지 7㎟의 접촉 면적은 이들 문제가 전혀 없다.

도 2에 도시된 돌출부(32)는 반구 형상이다. 이것은 점접촉의 일예이다. 정사각형 접촉 영역 또는 타원형 단면을 갖는 임의의 돌출부가 채용될 수도 있다. 기판(9)이 점접촉을 통하여 홀딩되는 구조에서는 열 소실이 적다. 이것은 또한 열효율을 향상시키는데 기여한다.

상기한 바와 같이, 기판(9)은 돌출부(32)상에 놓여 홀딩될 뿐이다. 즉, 기판(9)은 정전 처킹되지도 않고 열체(31)상에 기계적으로 클램핑되지도 않고, 그곳에 놓일 뿐이다. 이점은 또한 기판(9)의 후방측상에의 흠집 발생을 감소시키는데 기여한다. 정전 처크 및 기계적 클램프는 전도 열 전달을 향상시키는데 효과적이다. 그러나, 기판(9)이 열체(31)상에 강하게 눌려지기 때문에 흠집이 쉽게 발생된다. 본원 실시예는 정전 처킹이나 기계적 클램핑에 의해서가 아니라, 대기의 압력을 증가시키는 것에 의해서, 즉, 가스 분자에 의한 열 전달 향상에 의해서 높은 가열 효율을 달성하고 있다. 따라서, 기판(9)의 후방면상에의 흠집 발생이 더 억제된다. 상기 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, "기판이 돌출부상에 놓이는 것에 의해서만 홀딩된다"는 것은 임의의 정전 처킹력 없이 그리고 임의의 기계적 클램핑력 없이 자신의 중량에 의해서만 돌출부에 눌려진다는 것을 의미한다. 엄밀하게는, 기판(9)과 돌출부(32) 사이의 경계면에 마찰력이 작용하고, 공간내 가스 분자는 기판(9)을 누른다. "기판이 돌출부상에 놓이는 것에 의해서만 홀딩된다"는 것은 이러한 힘들의 작용을 배제시키는 것은 아니다.

열체(31)는 도입된 부스팅 가스로 접촉 영역을 확대하는 기술적 의미를 갖는다. 히터(3) 자체가 큰 표면적을 갖는 경우에 있어서, 열체(31)는 없어도 된다. 기판(9)은 가열동안 진공 챔버(1)내에서 위치를 유지할 필요가 있다. 이러한 실시예에 있어서, 열체(31)는 기판(9)이 그 위치를 유지하게 하는 홀더로서 공통적으로 사용된다. 따라서, 진공 챔버(1)에서의 구조는 단순화되고, 컴포넌트의 수는 감소되어, 시스템 비용을 절감한다.

상기된 바와 같이, 진공 챔버(1)의 내부는 파티션(10)에 의해 2개의 영역(101, 102)으로 분리되고, 압력이 점성 플로 범위에 있는 하부 영역(102)과 분리된 상부 영역(101)에서 퇴적은 수행된다. 이점은 부스팅 가스가 박막 퇴적의 속성에 영향을 미치는 것을 방지하는 이점을 갖게 한다. 파티션(10)이 없으면, 즉, 하부 영역(102)이 상부 영역(101)과 통하고 있는 구조에서는, 하부 영역(102)에 도입된 부스팅 가스가 상부 영역(101)으로 확산하여, 퇴적된 막으로 가스 분자가 편입되는 등의 오염이 발생하는 결과를 낳는다. 파티션(10)을 갖는 본원 실시예는 이러한 문제가 없다. 상기된 바와 같이, 로케이터(33)는 열체(31)의 표면으로부터 조절된 거리로 기판(9)을 위치시킨다. 이러한 조절은 가열의 정세한 제어를 가능하게 하여 가열의 정확도를 향상시킨다.

서있는 이송 핀(6)에 대하여 열체(31)를 이동시키는 것은 기판(9)을 열체(31)와 이송 핀(6)의 사이에서 이송하기 위한 것이다. 열체(31)를 이동시키는 로케이터(33)는 이송을 위한 수단으로서 공통으로 사용된다. 이점은 또한 컴포넌트의 수를 줄여 시스템 비용을 절감하고 챔버 구조를 단순화하는 이점을 갖게 한다. 기판(9)을 열체(31)와 이송 핀(6)의 사이에서 이송하는 동안, 로케이터(33)는 이송 핀(6) 모두를 함께 이동시키고, 열체(31)를 서있게 할 수 있다.

컴포넌트의 수를 줄여 시스템 비용을 절감하고 챔버 구조를 단순화하는 이점은 로케이터(33)가 기판(9)을 상부 영역(101)으로 이동시켜 그것을 퇴적 위치에 놓을 수 있는 구조에 의해서 더 달성된다. 로케이터(33)가 그러하지 않다면, 가열된 기판(9)을 퇴적 위치로 반송하기 위해 캐리어가 더 필요하다.

본원 시스템은 퇴적 후에 하부 영역(102)에서 기판(9)을 냉각시키도록 설계 될 수 있다. 예를 들어, 처리된 기판(9)이 열체(31)로부터 이송 핀(6)으로 건네질 때 하부 영역(102)에서는 냉각제 가스의 플로가 이뤄진다. 필요한 차거운 온도로 냉각된 냉각제 가스는 기판(9)을 따라 흐르고, 그로써 그것을 냉각시킨다.

다음에, 도 4 및 도 5에 도시된, 본원발명의 다른 실시예의 박막 작성 시스템을 이하 설명한다. 도 4 및 도 5에 도시된 시스템은 클러스터 툴 타입 중 하나이다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 이송 챔버(81)는 중앙에 구비되고, 처리 챔버(82 내지 86) 및 로드-로크 챔버(80)는 이송 챔버(81)의 주변에 기밀하게 연결되어 있다. 이송 밸브(800)는 각각의 챔버(80, 82 내지 86)의 각각의 경계에 구비되어 있다. 박막 퇴적 처리는 처리 챔버(82)에서 수행된다. 처리 챔버(82)의 구조는 상기 실시예의 진공 챔버(1)의 것과 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.

이송 로봇(811)은 이송 챔버(81)내에 구비되어 있다. 이송 로봇(811)은 멀티-조인트 타입 암을 포함한다. 기판(9)은 이송되는 동안 암의 첨단에 홀딩된다. 이송 로봇(811)은 예를 들어 먼지의 배출이 없는 진공 환경에서의 사용에 최적화된 것이 바람직하다. 처리 챔버(83 내지 86)에서의 구조는 거기서 수행되는 처리에 따라 최적화되어 있다. 다층막이 퇴적되는 경우에 있어서, 예를 들어, 챔버(83 내지 86)는 박막 퇴적을 수행하도록 설계될 수 있다. 챔버(83 내지 86) 중 하나는 퇴적 후에 기판(9)을 냉각시키기 위한 것일 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 미처리된 또는 처리된 기판(9)이 저장되는 카세트(87)가 대기 외부에 구비되어 있다. 기판(9)을 이송하기 위한 오토 로더(88)가 카세트(87)와 로드-로크 챔버(80)의 사이에 구비되어 있다.

이러한 시스템에 있어서, 기판(9) 중 어느 하나는 오토 로더(88) 중 어느 하나에 의해 카세트(87) 중 어느 하나로부터 로드-로크 챔버(80) 중 어느 하나로 이송된다. 로드-로크 챔버(80)가 이송 챔버(81)에서와 동일한 진공 압력으로 배기된 후에, 이송 밸브(800)는 개방되고, 기판(9)은 이송 로봇(811)에 의해 로드-로크 챔버(80)로부터 처리 챔버(82)로 이송된다.

이때, 처리 챔버(82)에서의 하부 영역은 미리 제2 펌핑 라인에 의해 이송 챔버(81)에서와 동일한 진공 압력으로 배기된다. 이송 밸브(800)가 폐쇄된 후에, 기판(9)으로의 예열 및 퇴적이 상기한 바와 동일한 동작을 통하여 수행된다. 처리 챔버(82)에서의 처리가 끝난 후에, 기판(9)은 반출된다. 이때, 하부 영역은 대기 압력으로 환기되는 것이 아니라, 제2 펌핑 라인에 의해 이송 챔버(81)에서와 동일한 진공 압력으로 다시 배기된다. 이후에, 기판(9)은 차례로 처리 챔버(83 내지 86)로 이송되고, 필요한 처리는 처리 챔버(83 내지 86)에서 차례로 수행된다. 모든 처리가 끝난 후에, 기판(9)은 로드-로크 챔버(80) 중 어느 하나로 이송된다. 그후, 기판(9)은 오토 로더(88) 중 어느 하나에 의해 카세트(87) 중 어느 하나로 돌려보내져 거기에 저장된다.

이러한 실시예에 있어서, 처리 챔버(82)의 하부 영역은 기판(9)이 반입 및 반출될 때라도 진공 압력으로 있게 된다. 따라서, 처리 챔버(82)의 하부 영역에 배치된 열체는 항상 진공 압력하에 있고, 대기에 노출되지 않는다. 다시 말하면, 로드-로크 챔버(80)는 외부 대기로부터 제2 영역을 격리시킨다. 뜨거운 온도의 상 태에 있는 열체가 대기에 노출되면, 대기의 산소 또는 습기에 의해 표면은 산화될 것이다. 산화된 표면은 산화 오염물을 배출하는 오염원일 수 있다. 본원 실시예의 시스템은 열체가 항상 진공 압력하에 있기 때문에 이러한 문제가 없다. 본원 명세서에서 "항상"이라는 말은 "시스템이 정상적으로 동작되는 모든 시간에"를 의미한다. 시스템의 동작이 유지보수를 위해 중지될 때, 예를 들어, 하부 영역은 진공 압력이 아니라 대기 압력으로 환기된다. 이러한 상황에 있어서, 열체는 뜨거운 온도가 아니라 실내 온도이기 때문에 대기에 노출될 수 있다.

로드-로크 챔버를 포함하는 시스템으로서는, 스탠드 얼론 타입 이외에, 상기 클러스터-툴 타입뿐만 아니라 인라인 타입도 실용적이다. 본원발명의 시스템은 인라인 타입으로 개조될 수 있다. 인라인 타입 시스템은 다수의 챔버가 1라인에 직렬로 구비되어 있는 구조를 갖는다. 스탠드 얼론 타입 이외의 임의의 타입에 있어서는, 처리 챔버(82)와 외부 대기 사이에 로드-로크 챔버(80)가 필요하더라도, 처리 챔버(82)는 이송 챔버(81)와 같은 다른 챔버없이 로드-로크 챔버(80)와 직접 통할 수 있다. 다시 말하면, 로드-로크 챔버(80)는, 진공 환경이 계속적으로 유지되는 한, 처리 챔버(82)와 직접 또는 간접적으로 통할 수 있다.

상기 실시예에 있어서는, 제1 영역(101)이 상측에 있었고, 제2 영역(102)이 하측에 있었다. 이것은 반대로 될 수도 있다. 또는, 제1 및 제2 영역이 나란하게 배치될 수도 있다. 이러한 구조는 직립한 기판이 챔버내로 이송되는 경우에 실용적이다. 상기 실시예의 진공 챔버(1)는 1쌍의 펌핑 라인(13, 14)을 갖추고 있었지만, 단 하나의 펌핑 라인만이 구비되어 공통으로 사용될 수도 있다. 이러한 경우 에 있어서, 제1 및 제2 영역은 배기 파이프에 구비된 밸브의 개폐 동작에 의해 최적 타이밍에 배기된다. 하나의 진공 펌프가 다른 펌핑 라인에서의 러핑 펌프로 공통으로 사용될 수도 있다.

본원발명에 의하면, 기판상의 흠집 발생이 억제되고, 가열 효율이 향상된다.

Claims

펌핑 라인을 갖춘 진공 챔버;

진공 챔버의 내부를 제1 및 제2의 2개의 영역으로 분리하는 파티션;

파티션에 구비된 내부 개구부로서, 그곳을 통하여 기판이 통과할 수 있는 상기 내부 개구부;

내부 개구부를 폐쇄하는 파티션 밸브;

진공 챔버의 제1 영역에서 기판상으로의 박막의 퇴적을 위해 구비된 퇴적 유닛;

제1 영역에서의 퇴적 이전에 제2 영역에서 기판을 가열하는 히터;

히터가 제2 영역에서 기판을 가열하는 동안 기판을 홀딩하는 홀더;

제2 영역내로 부스팅 가스를 도입하여 제2 영역내의 압력을 점성 플로 범위로까지 증가시키는 부스팅 가스 도입 라인; 및

가열된 기판을 내부 개구부를 통하여 제1 영역내 필요한 위치로 반송하는 캐리어;를 포함하고,

기판은 홀더와 점접촉하여 홀딩되고,

펌핑 라인은 제1 영역을 항상 진공 압력으로 배기시키고, 파티션 밸브가 개방되는 결과로 제2 영역이 제1 영역과 통할 때 제2 영역으로부터 도입된 부스팅 가스를 배기시켜 제2 영역을 진공 압력으로 되게 하는 것을 특징으로 하는 박막 작성 시스템.
제1항에 있어서, 홀더는 상면에 다수의 돌출부를 포함하고, 홀딩된 기판은 상기 돌출부하고만 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 박막 작성 시스템.
제1항에 있어서, 히터가 구비되는 열체, 및 열체의 표면으로부터 조절된 거리로 기판을 위치시키는 로케이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 작성 시스템.
펌핑 라인을 갖춘 진공 챔버;

진공 챔버의 내부를 제1 및 제2의 2개의 영역으로 분리하는 파티션;

파티션에 구비된 내부 개구부로서, 그곳을 통하여 기판이 통과할 수 있는 상기 내부 개구부;

내부 개구부를 폐쇄하는 파티션 밸브;

진공 챔버의 제1 영역에서 기판상으로의 박막의 퇴적을 위해 구비된 퇴적 유닛;

제1 영역에서의 퇴적 이전에 제2 영역에서 기판을 가열하는 히터;

히터가 구비되는 열체;

제2 영역내로 부스팅 가스를 도입하여 제2 영역내의 압력을 점성 플로 범위로까지 증가시키는 부스팅 가스 도입 라인; 및

가열된 기판을 내부 개구부를 통하여 제1 영역내 필요한 위치로 반송하는 캐 리어;를 포함하고,

열체는 히터가 기판을 가열하는 동안 기판을 홀딩하는 홀더용으로 공통으로 사용되고,

기판은 열체와 점접촉하여 홀딩되고,

펌핑 라인은 제1 영역을 항상 진공 압력으로 배기시키고, 파티션 밸브가 개방되는 결과로 제2 영역이 제1 영역과 통할 때 제2 영역으로부터 도입된 부스팅 가스를 배기시켜 제2 영역을 진공 압력으로 되게 하는 것을 특징으로 하는 박막 작성 시스템.
제4항에 있어서, 열체의 표면으로부터 조절된 거리로 기판을 위치시키는 로케이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 작성 시스템.
제5항에 있어서, 열체에 구비된 다수의 스루홀, 및 스루홀에 각각 구비된 다수의 이송 핀을 더 포함하고,

로케이터는 열체를 이동시킴으로써 거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 박막 작성 시스템.
제5항에 있어서, 홀더에 구비된 다수의 스루홀, 및 스루홀에 각각 구비된 다수의 이송 핀을 더 포함하고,

로케이터는 이송 핀 모두를 함께 이동시킴으로써 거리를 조절하는 것을 특징 으로 하는 박막 작성 시스템.
제6항에 있어서, 로케이터는 열체를 그곳에 놓인 기판과 함께 제1 영역으로 이동시킬 수 있고, 필요한 위치로 기판을 위치시킬 수 있어 로케이터가 캐리어로서 공통으로 사용되는 것을 특징으로 하는 박막 작성 시스템.
제3항에 있어서, 진공 챔버와 기밀하게 연결된 로드-로크 챔버를 더 포함하고, 로드-로크 챔버는 외부 대기로부터 진공 챔버의 제2 영역을 격리시키는 것을 특징으로 하는 박막 작성 시스템.
제4항에 있어서, 진공 챔버와 기밀하게 연결된 로드-로크 챔버를 더 포함하고, 로드-로크 챔버는 외부 대기로부터 진공 챔버의 제2 영역을 격리시키는 것을 특징으로 하는 박막 작성 시스템.