KR100884873B1 - 범용 백플레인 조립체 및 방법 - Google Patents

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Abstract

상이한 크기의 기판(23)과의 효율적인 열 접촉을 제공하기 위해 선택적으로 구성할 수 있는 기판 처리 시스템(10)용 백플레인 조립체(25)가 제공된다. 백플레인 조립체(25)는, 기판 처리 시스템(10)의 진공실(11)내에 설치된 백플레인 베이스(40) 및, 백플레인 베이스(40)에 제거 가능하게 설치할 수 있는 다수의 면판(42,44)을 포함한다. 백플레인 조립체(25)는 기판(23)의 온도를 조절하고, 처리 중에 온도 조절을 실행하도록 백플레인 베이스(40)와 면판(42,44) 사이의 효율적인 열 전달을 촉진시키는 소자를 포함한다. 각각의 면판(42,44)은 대응하는 크기 및/또는 구성 타입의 기판(23)과 맞물리도록 크기가 정해진고 구성된 접촉면(43,45)을 갖는다. 면판(42,44)은, 진공실(11)에서 백플레인 베이스(40)를 제거하지 않고, 기판 처리 시스템(10)에 의해 처리되는 기판(23)의 크기 및/또는 구성의 변화를 수용하도록 교환하기 위해 백플레인 베이스(40)로부터 쉽게 분해될 수 있다.
백플레인 베이스, 면판, 접촉면, 관통 홀, 스레드 홀, 플랜지, 기판

Description

범용 백플레인 조립체 및 방법{UNIVERSAL BACKPLANE ASSEMBLY AND METHODS}
본 발명은 반도체 제조 및 처리에 관한 것으로써, 특히, 반도체 처리 시스템에서의 처리 중에 반도체 기판의 온도와 접촉하여 조절하기 위한 백플레인 조립체(backplane assembly)에 관한 것이다.
반도체 기판내 및 반도체 기판상의 집적 회로의 제조법은, 반도체 처리 시스템에서 연속적으로 실행되고, 상호 접속된 소자의 어레이(array)를 생성시키는 궁극적인 목적을 가진 다수의 처리 단계를 포함한다. 반도체 처리 시스템은 하나 이상의 기판 처리 스테이션(station)을 포함하며, 이런 스테이션은, 코딩 재료의 박막을 기판의 노출면 상에 증착하는 단계, 또는 증착하기 전에 산화물과 같은 오염물 층을 이 노출면에서 제거하도록 노출면을 플라즈마 세정하는 단계와 같은 처리 단계를 실행하도록 구성된다. 이와 같은 종래의 반도체 처리 시스템은 일반적으로 기판을 처리하는데 적절하고, 이들 시스템은 집적 회로를 제조하기 위한 응용을 제한하는 어떤 상당한 결점을 가지고 있다.
종래의 반도체 처리 시스템은 수많은 부 조립체(sub-assembly)를 단일 진공실내에 집적화시킬 필요가 있다. 이런 부 조립체는 진공실의 부 대기(sub-atmospheric) 환경에서 하나 이상의 처리 단계를 실행하는데 협력한다. 부 조립체 중에는 처리 중에 기판을 유지 및 지지하는 기판 지지대가 있다. 기판 지지대는, 클램핑 구조로 기판을 확실하게 하는 기판 홀더(holder) 및, 기판 홀더에 의해 확실하게 된 기판과 맞물리는 접촉면을 가진 백플레인으로 구성될 수 있다. 이 백플레인은 처리 중에 맞물린 기판의 온도를 조절하는데 이용된다. 예컨대, 백플레인에는 기판의 온도를 상승시키는 가열 소자가 제공될 수 있다. 가열된 백플레인과 기판 사이의 열 전도에 의해 열이 전달된다. 열 전달의 균일성을 증가시키기 위해, 열 전달 가스의 흐름은 기판과 접촉면 사이에 제공될 수 있다.
종래의 반도체 처리 시스템은 설계를 복잡하게 하여, 제조 및 유지하기가 어렵고, 비용이 많이 들었다. 진공실로부터의 개별적인 부 조립체의 분해 및 재조립이 곤란하여, 전체 처리 시스템이 부품을 수선하거나 교체하기 위해 오랫 동안 종종 서트다운(shutdown)될 필요가 있다. 시간내의 서트다운 조차도, 정지 시간이 생산 라인을 따른 리플 효과(ripple effect)를 가짐에 따라 비용이 많이 들수 있으며, 이런 리플 효과는, 생산 라인의 처리율을 상당히 감소시키고, 각각의 개별 처리 시스템을 유지하는 간접적인 비용을 더 증대시킨다. 생산 장비는 제품을 실제 제조할 시에만 유용하고, 어떠한 생산 스토피지(stoppage)는 전체 생산 라인이 휴지(idle)될 시에 값이 비싸다.
보통의 반도체 기판은 유연한(flexible) 원형 웨이퍼이며, 이 웨이퍼는, 다수의 외부 직경, 예컨대, 100 mm(4 inch), 150 mm(6 inch), 200 mm(8 inch) 및 300 mm(12 inch)로 이용 가능하다. 백플레인의 접촉면은, 반도체 처리 시스템에 의해 처리되는 노출면에 대향한 기판의 배면의 주요부에 인접하여 지정된 표면 영역을 가지고 있다. 기판 처리 시스템이 처리될 기판의 크기 및/또는 구성의 변화를 반영하도록 재구성될 시에, 기존의 백플레인은 이 시스템으로부터 제거되어, 상이한 크기 및/또는 구성의 기판과 맞물리도록 적절한 크기 및 구성의 접촉면을 가진 상이한 백플레인으로 교체되어야 한다. 이런 교체을 실행하기 위해, 시스템의 진공실은 대기압으로 배기(vent)되고, 각종 케이블 및 유체 라인은 기존의 백플레인에서 분리된다. 기존의 백플레인은 그의 설치 개구부(opening)로부터 분리되어 제거된다. 소정의 반도체 처리 시스템에서, 진공실의 전체 플레넘(plenum)은 개방되어, 백플레인을 제거하도록 요구된 액세스를 유지 관리자(maintenance personnel)에게 제공해야 한다. 백플레인 교환 중에, 수증기 및 다른 휘발성 종(species)과 같은 대기 기체는 설치 개구부를 통해 들어가거나, 또는 플레넘을 개방하여, 진공실의 내부면 상에 흡수할 수 있다. 흡수된 대기 및 휘발성 종의 량은 대기 노출 기간(duration)과 동일하다. 상이한 백플레인이 설치되고, 진공실이 재밀봉되고, 가스 등이 배출된 후, 수용 가능한 부 대기압 레벨로의 시스템 진공의 리턴(return)은 흡수된 대기 종의 량에 의존한다. 극단적인 경우에, 반도체 처리 시스템은 열 처리를 필요로 하거나, 흡수된 종을 제거하도록 말릴 수 있다. 따라서, 종래의 백플레인의 교체은 실제 교환에 요구된 시간 뿐만 아니라, 진공실내의 수용 가능한 진공 압력을 재설정하는데 요구된 시간을 포함한다.
본 발명의 목적은, 반도체 처리 시스템에 의해 처리되는 기판의 크기 및/또는 구성의 변경에 용이하게 조절 가능한 백플레인을 제공하기 위한 것이다.
상술한 목적은, 본 발명에 따라, 기판 처리 시스템의 진공실내에 설치 가능한 백플레인 베이스, 기판을 처리하는데 적절한 위치에서, 상기 백플레인 베이스에 제거 가능하게 설치 가능한 제 1 면판(faceplate) 및, 상기 백플레인 베이스에 제거 가능하게 설치 가능한 제 2 면판을 포함하는 기판 처리 시스템에 백플레인 조립체를 제공함으로써 달성되었다. 상기 제 1 및 2 면판은 제각기 상기 백플레인 베이스에 설치하기 위한 진공실의 액세스 포트를 통해 삽입 가능하도록 크기가 정해진다. 제 1 면판은, 대응하는 크기 및/또는 구성이 이루어진 제 1 타입의 기판과의 효율적인 열 접촉을 제공하도록 크기가 정해지고 구성된 제 1 접촉면을 갖는다. 제 2 면판은, 대응하는 크기 및/또는 구성이 이루어진 제 2 타입의 기판과의 효율적인 열 접촉을 제공하도록 상기 제 1 접촉면과 상이하게 크기가 정해지고 구성된 제 2 접촉면을 갖는다. 상기 제 1 및 2 면판은 선택적으로 백플레인 베이스에 설치 가능하여, 진공실 내에서 제각기 제 1 및 2 타입의 기판을 선택적으로 처리하기 위해 결합된(mated) 구성을 형성한다. 기판 처리 시스템이 2개의 상이한 타입의 기판을 처리할 수 있도록, 백플레인 조립체는 상기 제 1 및 2 면판을 교환함으로써 재구성될 수 있다. 부가적인 면판을 제공하여, 기판 처리 시스템이 2 이상의 타입의 기판을 처리하도록 할 수 있으며, 각 타입의 기판은 상이한 크기 및/또는 구성을 갖는다.
본 발명의 백플레인 조립체의 실시예는, 소정의 기판 처리 시스템내에 이용된 종래의 1 피스 백플레인을 총체적으로 교체하도록 구성된 2 이상의 상호 교환 가능한 면판 및 하나의 백플레인 베이스를 포함하는 리트로피트 키트(retrofit kit) 형태로 제공될 수 있다. 리트로피트 키트내의 각각의 면판은 대응하는 크기 및/또는 구성이 이루어진 기판과 양립할 수 있도록 크기 및/또는 구성이 이루어짐으로써, 처리 시스템이 상이한 크기 및/또는 구성이 이루어진 기판을 처리하도록 조절될 수 있다.
본 발명에 따르면, 액세스 포트를 가진 배기 가능한 진공실을 포함하는 기판 처리 시스템내에서 순차적으로 상이한 구성 및/또는 크기의 기판을 처리하는 방법이 제공된다. 기판을 처리하기에 적절한 위치를 가진 진공실내에 설치된 백플레인 베이스, 상기 백플레인 베이스에 제거 가능하게 설치된 제 1 면판 및, 상기 제 1 면판이 상기 베이스에서 분해될 시에 상기 백플레인 베이스에 제거 가능하게 설치된 제 2 면판을 가진 백플레인 조립체가 제공된다. 제 1 면판은, 제 1 타입의 기판과의 효율적인 열 접촉을 제공하도록 크기가 정해지고 구성된 제 1 접촉면을 갖는다. 제 2 면판은, 제 1 기판과 상이한 구성 및/또는 크기가 정해지는 제 2 타입의 기판과의 효율적인 열 접촉을 제공하도록 크기가 정해지고 구성된 제 2 접촉면을 갖는다. 제 1 기판은 상기 제 1 면판 상에 배치되어, 액세스 포트가 폐쇄되고, 진공실이 부 대기압 하에 있을 동안에 처리된다. 진공실내의 액세스 포트는 개방되어, 제 1 면판으로 액세스를 제공하고, 제 1 기판은 제거된다. 제 1 면판은, 진공실로부터 백플레인 베이스를 제거하지 않고, 벡플레인 베이스로부터 제거된다. 제 1 면판은 개방 액세스 포트를 통해 제거되고, 제 2 면판은 개방 액세스 포트를 통해 액세스 포트내에 삽입된다. 그 후, 제 2 면판은, 진공실로부터 백플레인 베이스를 제거하지 않고, 벡플레인 베이스에 설치된다. 제 2 기판은 상기 제 2 면판 상에 배치되어, 액세스 포트가 폐쇄되고, 진공실이 부 대기압 하에 있을 동안에 처리된다.
상술한 바에 의해, 기판 처리 시스템이 상이한 크기 및/또는 구성의 기판을 처리하기 위해 개조(retool)될 시에, 시스템의 복잡성을 줄이고, 비용 및 정지 시간을 최소화함으로써 기판 처리 시스템의 동작 효율을 증진시키는 백플레인 조립체가 제공된다. 본 발명은, 진공실에 설치 가능한 백플레인 베이스 및, 처리실로부터 백플레인 베이스를 제거하지 않고, 백플레인 베이스에 설치 가능한 2 이상의 제거 가능한 면판을 가진 백플레인 조립체를 제공한다. 각각의 면판은 대응하는 크기 및/또는 구성이 이루어진 기판을 조절하도록 크기가 정해지고 구성된 접촉면을 가져, 기판 처리 시스템에 의해 처리되는 기판 타입의 변화에 순응하도록 한다. 본 발명은, 처리되는 기판의 크기 및/또는 구성의 변화를 반영할 신속하고 간단한 재구성을 위한 능력이 부족한 종래 기술의 기판 처리 시스템과 호환성이 있고, 리트로피트될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 목적과 이점은 아래의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해진다.
도 1은 본 발명에 따른 백플레인 조립체를 포함한 반도체 처리 시스템의 일부의 단면도이다.
도 2는 기판과 맞물린 면판을 가진 백플레인 조립체 중의 하나를 도시한 도 1의 시스템의 일부의 단면도이다.
도 3은 도 2의 면판의 종단 사시도이다.
도 4는 도 3의 라인 4-4를 따라 일반적으로 취해진 개략적인 분해 단면도이다.
도 5는 선택적으로 본 발명의 백플레인 조립체와 이용하기 위한 도 2의 면판과 상호 교환될 수 있는 면판을 도시한 종단 사시도이다.
도 6은 도 5의 라인 6-6을 따라 일반적으로 취해진 단면도이다.
본 발명의 환경은, 반도체 기판의 표면상으로의 코팅 재료의 물리적 기상 증착을 실행하도록 구성된 기판 처리 스테이션 또는 모듈과 같은 반도체 처리 시스템의 기판 처리 스테이션이다. 본 발명이 또한 다른 타입의 반도체 처리 시스템에도 적용 가능하지만, 상술한 실시예는, 특히 미국 특허 제4,915,564호 또는 제5,516,732호에 예시되고 기술되며, 이들 양자 모두는 여기서 참조로 포함되는 타입의 고처리율 캐루젤형(carrousel-type) 반도체 처리 시스템에 적합하다.
도 1을 참조하면, 기판 또는 반도체 처리 시스템(10)은, 일반적으로 디스크 형상의 한쌍의 실(chamber) 벽(12,13) 사이에 밀폐된 원통형 플레넘의 형태를 가진 주 진공실(11)을 포함한다. 이 진공실(11)에는, 소정의 기판 처리 동작을 실행하기 위한 제어된 부 대기 또는 진공 환경이 제공된다. 다수, 예컨대, 5개의 처리 모듈(14-18)은, 수평 중심축(19) 주변의 동일한 각의 구간으로 공간을 이룬다. 주 진공실(11)내에는 디스크형 인덱스 판(index plate)이 실 벽(12,13)에 대한 축(19)에 대해 회전하기 위해 설치된다. 5개의 원형 개구부(21)는, 축(19)에 대해 판(20) 의 회전으로 적절히 인덱스될 시에, 처리 모듈(14-18)에 대해 동시에 정렬하기 위해 축(19)에 대해 동일한 각의 구간에서 인덱스 판(20)을 통해 연장한다. 기판 홀더(22)는 기판(23)을 일반적으로 수직 방향으로 확고히 하기 위해(도 2) 각 개구부(21)내에 제공된다. 기판 홀더(22)는 선택적으로 위치 가능한 다수의 래치와 같은 고리형 클램프 링(24) 및 (도시되지 않은) 클램핑 구조와 협력하여, 기판(23)의 고리형 주변 림(rim)을 포획(grasp)하여 확고히 하도록 한다. 5개의 처리 모듈(14-18) 중의 적어도 하나, 예컨대, 모듈(14)은 밀봉 가능한 로드록 도어(loadlock door)(14a)를 가진 로드록 실이며, 이 로드록 도어는, 개방될 시에, 개구부(14b)를 노출시키며, 이 개구부를 통해 기판(23)이 처리 시스템(10)의 (도시되지 않은) 기판 취급 부 시스템에 의해 주 진공실(11)내에 삽입되고, 그로부터 제거될 수 있다. 잔여 처리 모듈(15-18)은, 물리적 기상 증착 및 플라즈마 세정과 같은 기판 처리 단계를 실행하기 위한 기판 처리 스테이션으로서 구비된다. 기판(23)은 개구부(14b)를 통해 기판 취급 부 시스템에 의해 로드록 실(14)내에 적재(load)되어, 기판 홀더(22)내에 확고히 되고, 캐루젤형의 형식으로 인덱스 판에 의해 회전됨으로써, 처리 모듈(15-18)은, 각 기판(23)이 로드록 실(14)로 리턴될 시에 완료되는 연속적인 기판 처리 단계를 실행할 수 있도록 한다.
적절한 개구부(21)가 기판 처리 단계를 위해 동작 가능한 각도 위치로 인덱스될 시에 기판(23)의 배면에 선택적으로 접촉하도록 조절되는 백플레인 조립체(25)는 각각의 처리 모듈(15-18)과 결합된다. 백플레인 조립체(25)는, 기판 홀더(22)에 의해 유지된 기판(23)과 접촉해 있을 시에, 반도체 처리 시스템(10)의 처리 모듈(15-18) 중의 적절한 하나에 의해 처리 중에 기판(23)의 온도를 조절하기 위해 동작할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 백플레인 조립체(25)는, 처리 모듈(15-18) 중의 하나, 예컨대, 처리 모듈(18)의 백플레인 부분(26) 내부에서, 클램프 링(24)에 의해 유지된 기판(23)과 접촉해 있는 연장된 동작 위치로 도시되어 있다. 처리 모듈(18)은 백플레인 부분(26) 및 프론트플레인(frontplane) 부분(27)으로 분할된다. 프론트플레인 부분(27)은, 스퍼터링 타겟(28) 및, 스퍼터링 타겟(28)에 동작 가능하게 접속된 캐소드 조립체(29)와 같은 코팅 재료의 소스를 포함하여, 기판(23)의 노출면(23a) 상으로의 코팅 재료의 물리적 기상 증착을 실행하도록 한다. 스퍼터링 타겟(28)은 컵 형상의 모듈 벽(30)내에 밀봉되는데, 이 모듈 벽(30)은 실 벽(13)내에 제공된 액세스 포트(30a)에 진공 타이트(vacuum-tight) 형식으로 제거 가능하게 부착되어 밀봉된다. 기판(23)의 노출면(23a)은 스퍼터링 타겟(28)과 일반적으로 대비(confronting) 관계를 가진다. 벨로스(bellows) 조립체(33)으로서 도 2에 도시된 바와 같이, 백플레인 부분(26)은, 실 벽(12)내에 제공된 개구부를 피복하는 설치 어댑터(31) 및, 플레넘 도관에 의해 설치 어댑터(31)에 밀봉되는 선형적으로 이동 가능한 컵 형상의 실 덮개(32)를 포함한다. 실 덮개(31)는, 고리형 세라믹 절연 밀봉 링(34)의 삽입으로 인해 백플레인 조립체(25)를 전기 절연 및 진공 밀봉 형식으로 수용한다. 실 덮개(31)는, 전기 공압식 또는 공기 실린더(35)와 같은 선형 액추에이터(actuator)의 구동 피스톤(36)에 동작 가능하게 부착되어, 프론트플레인 부분(27)으로 멀리 떨어져 선택적으로 선형 왕복 운동을 하도록 한다. 기판(23)을 운반하는 기판 홀더(22)가, 예컨대, 처리 모듈(18)의 개구부(21)내에 위치시키기 위해 회전적으로 인덱스될 시에, 공기 실린더(35)는 실 덮개(32)를 밀봉 링(37)과의 밀봉된 맞물림부내로 이동시키기 위해 작동된다. 기판 홀더(22), 클램프 링(24) 및 밀봉 링(37)은, 인덱스 판(20)에 대해 판 스프링(leaf spring) 등에 의해 탄성적으로 바이어스되어, 공기 실린더(35)가 기판 홀더(22)에 의해 유지된 기판(23) 및 프론트플레인 부분(27)으로 실 덮개(32)를 이동시키기 위해 실질적으로 선형력을 가하도록 작동될 시에 총체적으로 편향한다. 밀봉 링(37)은 주 진공실(11)의 실 벽(13)과 실 덮개(32) 사이에 밀봉하여 포획(capture)되어, 실 덮개(32) 및 프론트플레인 부분(27)에 의해 밀봉되는 밀봉된 진공 처리 스페이스(38)를 형성하도록 한다. 그 때문에, 밀봉 링(37)에는, 소자의 샌드위치 장치를 밀봉할 시에 도움을 주도록, 실 벽(13) 및 실 덮개(32)내에 제공된 원형 개구부와 동심인 원형 패턴으로 배치된 O-링(39)가 구비된다. 진공 처리 스페이스(38)는 주 진공실(11)의 제어 진공 환경에서 실질적으로 절연됨으로써, 처리 단계가 처리 모듈(18)에서 실행하도록 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 백플레인 조립체(25)는 백플레인 베이스(40) 및, 백플레인 베이스(40)에 제거 가능하게 설치되는 면판(42)을 포함한다. 프론트플레인(27)이 분리될 시에, 면판(42)을 백플레인 베이스(40)에 제거 가능하게 설치하기 위해 액세스 포트(30a)를 통해 삽입할 수 있도록, 면판(42)은 크기가 정해진다. 면판(42)은 접촉면(43)을 가지며, 이 접촉면은, 실 덮개(32)가 밀봉 위치로 작동될 시에 기판(23)의 배면(23b)과 접촉하거나, 이 배면 근처에 위치된다. 접촉면(43)은 대응하는 크기 및/또는 구성의 기판(23)과 맞물리도록 크기가 정해지고 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 실 덮개(32)가 밀봉 링(37)을 가진 밀봉 위치로 이동할 시에, 접촉면(43)은 기판 홀더(22)와 클램프 링(24) 사이에 유지된 기판(23)의 배면(23b)과 접촉하여, 백플레인 조립체(25)와 기판(23) 사이에 효율적인 열 전도에 효과적인 근접 또는 직접 접촉을 확립한다. 주 진공실(11)내에 완전한 진공을 유지하면서 기판(23)의 배면(23b)과 접촉면(43) 사이에 근접 또는 직접 접촉을 확립하기 위해 백플레인 조립체(25)의 실질적 선형 이동을 수용하도록, 벨로스 조립체(33)는 선형적으로 확장 및 수축한다. 면판(42)은, 접촉면(43)으로부터 면판(43)의 대향측 상에 있는 평평한 디스크 형상의 결합면(46)을 갖는다.
백플레인 베이스(40)는 플래튼(platen) 부분(49)을 가진 일반적 원통형의 중공(hollow) 베이스 하우징(48)을 포함한다. 백플레인 베이스(40)는 원통형 플랜지(51)를 가지며, 이 플랜지(51)는, 밀봉 링(34)을 이용하여, 실 덮개(32)내에 제공된 오목부에 설치된다. 플래튼 부분(49)의 평평한 디스크 형상의 결합면(50)은, 면판(42)이 백플레인 베이스(40)에 설치될 시에 결합면(46)과 근접한 접촉부에 부착하도록 조절되고, 이 접촉부를 제공한다. 면판(42)이 도 2에 도시된 바와 같이 백플레인 베이스(40)에 설치될 시에, 결합면(46,50)은 실질적으로 평행하고 동일한 공간에 있다. 결과적으로, 결합면(46,50)은, 백플레인 베이스(40)와 면판(42) 사이로, 바람직하게는 열 전도에 의해, 열 에너지의 효율적인 전달을 촉진시키는데 효과적인 실질적 직접 및 연속적인 물리적 접촉성 또는 본질적인 물리적 근접성을 가지고 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 백플레인 베이스(40)는, 면판(42) 및 기판(23)을 가열하기 위한 가열 소자(52), 가열기(52) 및 백플레인 베이스(40)를 급속히 냉각시키기 위한 냉장 가스(chilled-gas)의 냉각판(54), 백사이드 플랜지(58)를 냉각시키기 위한 수(water) 냉각 판(56) 및, 기판(23)의 배면에 근접한 플래튼 부분(49)의 부분의 온도를 검출하는 열전쌍 센서(60)를 더 포함한다. 가열 소자(52) 및 냉각 판(54,56)은 베이스 하우징(48)의 내부에 위치되어 종래의 패스너(fastener)로 거기에 부착된다.
가열 소자(52)는 베이스 하우징(48)과 냉장 가스 냉각 판(54) 사이에 전기 절연 방식으로 포획된다. 가열 소자(52)는, 매립 박편(embedded foil) 또는 판, 또는 다른 적당한 형 또는 형상의 형태를 가진 저항 가열기일 수 있다. 접촉면(43)의 온도를 상승시키도록 면판(42) 및 베이스 하우징(48)의 플래튼 부분(49)을 통해 가열 소자(52)로부터의 열 전도에 의해 열 에너지가 전달된다. 기판(23)의 배면(23b)이 접촉면(43)에 의해 맞물려질 시에, 열 에너지는 바람직하게는 열 전도에 의해 접촉면(43)에서 기판(23)으로 연속적으로 전달된다. 전력 전송 케이블(61)은, 가열 소자(52)를, 예컨대, 120 볼트 AC로 동작하는 전원을 가진 가열기 제어 유닛 및, 실리콘 제어 정류기(SCR)에 의해 제어되는 듀티(duty) 사이클과 같은 종래의 가열기 제어 유닛(62)에 결합하며, 이 유닛(62)은 가열 소자(52)로 흐르는 전류를 조절한다. 저항 가열기(52)로 흐르는 전류는, 기판(23)을 원하는 처리 온도로 가열하기 위한 열 에너지 또는 가열 에너지로 변환된다. 가열 소자(52)는, 주변 온도, 예컨대 약 550℃ 사이의 처리 온도로 기판(23)을 가열하기 위해 동작할 수 있다.
냉장 가스 냉각 판(54)은 수 냉각 판(56)과 가열 소자(52) 사이에 위치된다. 냉장 가스 냉각 판(54)은, 냉장 가스선(65)을 통해 냉장 가스원(64)에 의해 선택적으로 공급되는 냉각 질소 등의 냉장 가스의 흐름을 수용하는 공동부(63)를 가지고 있다. 냉장 가스의 흐름을 이용하여 원하는 처리 온도에서 주변 온도에 가까운 온도로 가열 소자(52)를 급속히 냉각시킴으로써, 백플레인 조립체(25)가 인덱스 판(20)의 회전을 허용하도록 퇴출(withdraw)될 수 있다. 냉장 가스 냉각 판(54)에 의해 제공된 급속한 냉각으로, 처리 단계에 따라 진공실(11)내의 기판(23)의 재배치가 촉진됨으로써, 반도체 처리 시스템(10)의 처리율이 개선된다.
수 냉각 판(56)은 백사이드 플랜지(58)의 온도를 조절하며, 이 플랜지(58)는 반도체 처리 시스템(10)을 둘러싼 주변 기압으로 노출되고, 가열 소자(52)의 동작에 의해 가열된다. 그것 때문에, 공동부(66)가 백사이드 플랜지(58)와 수 냉각 판(56) 사이에 형성된다. 공동부(66)는, 백사이드 플랜지(58)에 인접하여 수(water)와 같은 냉각 유체의 흐름을 제공하는 냉각관(67)에 밀봉된 입구를 갖는다. 공동부(66)는 백사이드 플랜지(58)의 주변으로 연장하여, 성능 저하를 방지하도록 플랜지(58)를 충분한 저온으로 유지한다. 냉각관(67)은 적절한 냉각 유체 공급부(68)에 결합된다.
열전쌍 센서(60)는 플래튼 부분(49)의 중간점 근처의 위치에 있는 베이스 하우징(48)에 부착된다. 센서(60)의 팁(69)은 베이스 하우징(48)의 재료내에 매립되고, 결합면(50)의 평면 바로 밑에 위치한다. 전기 절연된 한쌍의 열전쌍 리드(70)는 열전쌍 센서(60)와의 확실한 부착부로부터 열전쌍 제어기(71)로 연장한다. 열전 쌍 센서(60)는 기판(23)의 배면 근처의 베이스 하우징(48)의 플래튼 부분(49)의 온도를 검출하며, 이 온도는 기판(23)의 실제 온도와 비슷하다. 검출된 온도는, 기판(23)이 처리 중에 유지될 수 있는 미리 정해진 온도와 비교된다. 미리 정해진 온도로부터의 편차는, 가열기 제어 유닛에 의해 제공된 전류를 가열 소자(52)로 조절함으로써 보상될 수 있다.
베이스 하우징(48)의 플래튼 부분(49)을 통해 연장하고, 결합면(50)을 천공하는 것은 열 전달 가스 입구 통로(72) 및 열 전달 가스 배기 통로(74)이며, 이는 아래에 기술되는 바와 같이 열 전달 가스의 흐름을 용이하게 한다. 열 전달 가스는, 가스 공급 도관(77)을 통해 열 전달 가스 입구 통로(72)에 결합되는 열 전달 가스 공급부(76)로부터 공급된다. 열 전달 가스 배기 통로(74)는, 기판(23) 밑에서 진공 처리 스페이스(38)까지 어떤 열 전달 가스 손실없는 열 전달 가스의 흐름을 배기하기 위해 가스 배기 도관(78)에 밀봉된 출구를 가진다. 열 전달 가스는, 면판(42)의 접촉면(43)으로부터 기판(23)으로의 효율적인 열 전달을 촉진하는데 이용된다.
전력 전송 케이블(61), 냉장 가스선(65), 냉각관(67), 열전쌍 리드(70), 가스 공급 도관(77) 및 가스 배기 도관(78)은 공기 실린더(35)의 구동 피스톤(36)의 중공(hollow) 내부를 통해 백플레인 조립체(25)와 결합한다. 구동 피스톤(23)은 주 진공실(11)로부터 절연하기 위해 벨로스 조립체(33)에 의해 둘러싸인다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 백플레인 베이스(40) 및 면판(42)은 면판(42)을 백플레인 베이스(40)에 확실히 고정하기 위한 상보 패스닝(complementary fastening) 구조를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 다수, 예컨대, 8개의 내부 스레드(internally-threaded) 볼트 홀(80)은, 그 중 하나의 볼트 홀(80)이 도시되어 있고, 백플레인 베이스(40)의 플래튼 부분(49)의 외부 주변에 원형으로 배치된다. 볼트 홀(80)은 결합면(50)의 중심에 대해 거의 동일한 각도의 스페이싱을 가진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 다수, 예컨대 8개의 관통 홀(through-hole)(82)은 면판(42)을 둘러싼 외부 주변 플랜지(84)의 주변에 원형 패턴으로 배치된다. 각 관통 홀(82)은 외부 주변 플랜지(84)의 축 크기 또는 두께를 통해 연장한다. 관통 홀(82)의 인접한 쌍은 바람직하게는 결합면(46)의 중심에 대해 균일한 각도의 스페이싱으로 공간을 이룬다. 바람직하게도, 관통 홀(82)의 수는 볼트 홀(80)의 수에 대응하고, 관통 홀(82)의 각도 스페이싱은 실질적으로 볼트 홀(80)의 각도 스페이싱과 동일하다. 아래에 설명되는 바와 같이, 면판(42)이 백플레인 베이스(40)에 대해 적절한 회전 방향을 가질 시에, 관통 홀(82)은, 배기 설치 볼트(85)가 면판(42)을 백플레인 베이스(40)에 패스닝하거나 설치할 시에 이용될 수 있도록, 볼트 홀(80)과 실질적으로 정렬된다. 당업자는, 볼트 홀(80) 및 관통 홀(82)이 불규칙한 각도 스페이싱을 가지거나 비원형 패턴으로 배치될 수 있고, 백플레인 베이스(40)에 대한 면판(42)의 하나 이상의 각도 방향에 대해 볼트 홀(80) 및 관통 홀(82)의 허용하는 회전 정렬과 일치할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 계단식 직경(stepped-diameter) 가스 입구 포트(87)는 면판(42)의 두께를 통해 접촉면(43)으로부터 결합면(46)으로 연장한다. 가스 입구 포트(87)는, 접촉면(43)의 중심 근처의 제 1 개방 단부(86a) 및, 결합면(46) 근처의 제 2 개방 단부(86b)를 갖는다. 배기 설치 볼트(88)는 스레드 외부 부분을 가진 제 1 개방 단부(86a)내에 수용되고, 이 스레드 외부 부분은, 면판(42)을 백플레인 베이스(40)에 패스닝하거나 설치할 시에 도움을 주는 가스 입구 포트(87)의 소직경 안지름내에 배치된 상보 스레드와 맞물린다. 중앙 가스 통로(89)는 배기 설치 볼트(88)의 길이를 따라 제공되어, 가스 입구 포트(87)와 연통한다. 배기 설치 볼트(88)의 헤드(89a)는 가스 입구 포트(87)의 대직경 안지름내에 맞도록 크기가 정해짐으로써, 헤드(89a)가 가스 입구(86)에서 유체 흐름을 흡장(occlude)하거나 차단하도록 한다.
표면 불완전성 및 다른 표면 불규칙성으로 인해, 기판(23)의 배면(23b) 및 면판(42)의 접촉면(43)의 실질적인 영역은 물리적으로 직접 접촉하지 않아, 열 전달 균일성을 감소시키고, 기판(23)의 노출면(23a)에 걸쳐 상당한 온도 변화를 발생시킬 수 있다. 기판(23)이 균일한 온도 분배를 확실히 갖도록 하기 위해, 아르곤과 같은 열 전달 가스의 흐름은 열 전달 가스 공급부(76) 바로 다음에서 기판(23)의 배면(23b)에 제공된다. 열 전달 가스는, 기판(23)의 열을 더욱 균일하고 효율적으로 제공하도록 물리적으로 직접 접촉하지 않는 영역에 인접하기 위해 기판(23)의 배면(23b)과 접촉면(43) 간의 열 전달을 향상시킨다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 면판(42)의 접촉면(43)은, 가스 입구 포트(87)의 제 1 개방 단부(86a)와 연통하는 다수, 예컨대 2개의 연결 가스 입구 채널(90), 주변 가스 채널(91) 및, 가스 배기 포트(94)와 연통하는 연결 가스 배기 채널(92)을 포함한다. 채널(90, 91 및 92)은 접촉면(43) 아래에 확실히 매립된다. 주변 가스 채널(91)은, 접촉면(43)의 외부 림의 내부 주변의 접촉면(43)의 외부 주변을 둘러싼다. 연결 가스 입구 채널(90)은, 가스 입구 포트(87)에 대한 접촉면(43)에 대해 실질적으로 동일한 각도 구간으로 공간을 이루어, 주변 가스 채널(91)로부터 방사상으로 연장한다. 연결 가스 배기 채널(92)은 주변 흐름 채널(91)로부터 가스 배기 포트(94)의 제 1 개방 단부(93a)로 방사상으로 연장한다.
가스 배기 포트(94)는, 면판(42)의 두께를 통해 접촉면(43)으로부터 결합면(46)으로 연장하여, 제 2 개방 단부(93b)로 종단한다. 가스 배기 포트(94)는 가스 입구 포트(87)의 중앙 위치에서 방사상으로 오프셋(offset)한다. 기판(23)이 접촉면(43) 상에 위치될 시에, 채널(90, 91 및 92)은 보통 유체로 연통하여, 가스 입구 포트(87)로부터 가스 배기 포트(94)로 열 전달 가스에 대한 흐름 경로를 제공하도록 한다. 가스 입구 포트(87)로부터 흐르는 열 전달 가스는, 열 전달 가스를 접촉면(43)으로 및 기판(23)의 배면(23b) 근처로 제공하기 위해 각각의 방사 입구 채널(90)으로 분배된다. 열 전달 가스는 연결한 가스 배기 채널(92)에 의해 가스 배기 포트(94)로 배출된다. 면판(42)이 적절한 회전 방향으로 백플레인 베이스(40)에 설치하기 위해 위치되고, 볼트 홀(80)이 관통 홀(82)과 정렬될 시에, 가스 입구 포트(87)의 제 2 개방 단부(86b)는 백플레인 베이스(40)의 열 전달 가스 입구 통로(72)와 실질적으로 정렬되고 연통하며, 가스 배기 포트(94)의 제 2 개방 단부(93b)는 백플레인 베이스(40)의 열 전달 가스 배기 통로(74)와 정렬되고 연통한다. 당업자는 채널(90, 91 및 92)이 접촉면(43)내 및 그에 대해 연장하는 상이한 배치 또는 패턴을 가질 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 가스 배기 포트(94) 및 적어도 연결한 가스 배기 채널(92)은, 어떤 배기된 열 전달 가스가 기판(23) 밑에서부터 진공 처리 스페이스(38)로 배기되도록 제거될 수 있다.
진공 처리 스페이스(38)내의 진공 압력에 따라(도 2), 열 전달 가스는, 약 1 Torr 내지 약 8 Torr 범위의 정밀 제어된 가스 압력 및, 분당 약 10 표준 입방 센티미터(sccm)와 약 200 sccm 간의 흐름율로 열 전달 가스 공급부(76)에서 공급된다. 가스 압력으로 인한 힘에 의해, 열 전달 가스가 기판과 접촉면(43) 간의 일치성 및 흐름율에 비례하는 누출율(leakage rate)로 기판(23)의 에지 아래에서 배기되도록 한다. 열 전달 가스의 누출율은, 예컨대, 약 100 sccm의 흐름율에 대한 약 200 sccm일 수 있다. 기판(23) 밑에서 누출하는 열 전달 가스는 진공 처리 스페이스(38)로부터 배출된다.
채널(90, 91 및 92)을 포함하는 접촉면(43)의 부분내를 제외하고는, 기판(23)의 배면(23b)은 면판(42)의 접촉면(43)에 실질적으로 인접한다. 접촉면(43)은, 바람직하게는, 접촉면(43)의 중심으로부터 그의 외부 에지로 드롭(drop)하는 반구형 크라운(crown)을 생성시키는 볼록 형상을 가진다. 예컨대, 면판(42)의 접촉면(43)은, 6 인치 직경의 원형 접촉면으로 크기가 정해지고 구성된 면판에 대한 약 0.0260 인치의 크라운 및, 8 인치 직경의 원형 접촉면으로 크기가 정해지고 구성된 면판(42)에 대한 약 0.0404 인치의 크라운을 가질 수 있다. 백플레인 조립체(25)가 밀봉 링(37)을 실 덮개(32)와 실 벽(13) 사이에서 밀봉 가능하게 포획하도록 연장할 시에, 실질적인 선형력은 백플레인 조립체(25)에 의해 기판(23)에 인가되어, 기판(23)이 구부려지고, 기판(23)의 배면(23b)이 접촉면(43) 의 볼록 만곡부(curvature)에 실질적으로 일치한다.
본 발명에 따르면, 면판(42)은, 백플레인 베이스(40)에서 신속하고 쉽게 제거되어, 필요 시, 면판(44)과 같은 다른 면판으로 교체되며(도 5 및 도 6), 이 면판은, 대응하는 크기 및/또는 구성의 기판(23)을 수용하도록 크기가 정해지고 구성된 접촉면(45)을 갖는다. 면판(44)의 접촉면(45)은, 면판(42)의 접촉면(43)과 상이하게 크기가 정해지고 구성된다. 그와 같이, 면판(44)과 같은 대용 면판은 백플레인 베이스(40)를 제거하지 않고 신속히 설치될 수 있음으로써, 처리되는 기판(23)의 크기 및/또는 구성의 변화에 기판 처리 시스템(10)을 순응시키는 것과 관련된 비용 및 정지 시간을 감소시킬 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 백플레인 베이스(40)를 진공실(11)내의 설치 장소에서 제거하지 않고, 면판(42)의 대용물 또는 교체물로서(도 3 및 도 4), 면판(44)이 백플레인 베이스(40)에 설치 가능하다. 프론트플레인(27)이 분리될 시에, 면판(44)은 액세스 포트(30a)를 통해 삽입 가능할 정도로 크기가 정해져, 면판(44)을 백플레인 베이스(40)에 제거 가능하게 설치한다. 면판(42)을 참조로 상술한 바와 같이, 실 덮개(32)가 밀봉 위치로 작동될 시에, 면판(44)의 접촉면(45)은, 효율적인 열 전달을 위해 기판(23)의 배면(23b)와 물리적으로 접촉하거나, 그 근처에 위치된다. 접촉면(45)은, 바람직하게는, 접촉면(45)의 중심으로부터 그의 외부 에지로 드롭하는 크라운을 생성하는 반구형의 볼록 형상을 갖는다. 면판(42)의 접촉면(43)에 대해 상술한 바와 같이(도 4), 기판(23)은, 접촉면(45)에 의해 맞물려질 시에, 크라운의 만곡부에 일치하도록 곡선을 이룬다.
면판(44)은, 접촉면(45)으로부터 면판(44)의 대향측 상에 배치된 평평한 디스크 형상의 결합면(47)을 갖는다. 면판(44)이 백플레인 베이스(40)에 설치될 시에, 결합면(47 및 50)은, 백플레인 베이스(40)와 면판(44) 사이에서, 바람직하게는 전도에 의해, 효율적인 열 전달을 효과적으로 촉진시키는실질적 직접 및 연속적인 물리적 접촉성 또는 근접성을 가지고 있다.
면판(44)은, 다수, 예컨대, 8개의 관통 홀(102)에 의해 천공되는 외부 주변 플랜지(100)에 의해 둘러싸인다. 다수의 관통 홀(102)은 접촉면(45)의 중심에 대해 플랜지(100)에 대한 균일한 각도의 스페이싱을 갖는다. 관통 홀(102)은, 백플레인 베이스(40)상의 볼트 홀(80)의 위치에 대응하는 패턴으로 외부 주변 플랜지(100) 주변에 위치됨으로써, 관통 홀(102) 및 볼트 홀(80)이 백플레인 베이스(40) 및 면판(44)의 하나 이상의 비교적 회전 방향에 대해 정렬되도록 한다. 바람직하게는, (도 4에 도시된) 관통 홀(102) 및 볼트 홀(80)의 수는 서로 대응하고, 관통 홀(102)의 각도 스페이싱은 볼트 홀(80)의 각도 스페이싱과 실질적으로 동일하다. 아래에 설명되는 바와 같이, 면판(44)이 백플레인 베이스(40)에 대해 적절한 회전 방향을 가질 시에, 관통 홀(102)은, (도 4에 도시된) 배기 설치 볼트(85)가 관통 홀(102)내에 삽입되어, 면판(44)을 백플레인 베이스(40)의 베이스 하우징(48)에 패스닝하거나 설치하기 위한 볼트 홀(80)에 의해 스레딩하게(threadingly) 수용되도록 하기 위해, 볼트 홀(80)과 실질적으로 정렬된다.
접촉면(43)과 마찬가지로(도 3), 접촉면(45)은, 계단식 직경의 가스 입구 포트(110)의 제 1 개방 단부(105a)와 연통하는 다수, 예컨대, 3개의 연결 가스 입구 채널(104), 주변 가스 채널(106) 및, 가스 배기 포트(112)의 제 1 개방 단부(108a)와 연통하는 연결 가스 배기 채널(107)을 포함한다. 채널(104, 106 및 107)은 접촉면(45) 아래에 확실히 매립된다. 기판(23)이 접촉면(45) 상에 위치될 시에, 채널(104, 106 및 107)은, 열 전달 가스의 흐름 경로를 가스 입구 포트(110)의 제 1 개방 단부(105a)로부터 가스 배기 포트(112)의 제 1 개방 단부(108a)로 총체적으로 제공한다. 가스 입구 포트(110)는, 가스 입구 포트(110)에서 연결 가스 입구 채널(104)로 유체 경로를 흡장하거나 차단하지 않고, 배기 설치 볼트(88)(도 4)를 스레딩하게 수용하도록 구성되고 크기가 정해진다. 가스 배기 포트(112)는 열 전달 가스의 흐름을 위해 배기한다. 가스 입구 포트(110) 및 가스 출구 포트(112)는 면판(44)을 통해 접촉면(45)에서 결합면(47)으로 연장한다. 면판(42)이, 볼트 홀(102)을 관통 홀(82)과 정렬하는 적절한 회전 방향으로 백플레인 베이스(40)에 설치될 시에, 가스 입구 포트(110)의 제 2 개방 단부(105b)는 (도 4에 도시된) 백플레인 베이스(40)의 열 전달 가스 입구 통로(72)와 실질적으로 정렬되고 연통하며, 가스 배기 포트(112)의 제 2 개방 단부(108b)는, 열 전달 가스 공급부(76)로부터 기판(23)의 근접한 배면(23b)으로 열 전달 가스의 흐름을 확립하기 위해 백플레인 베이스(40)의 열 전달 가스 배기 통로(74)와 정렬되고 연통한다. 이와 맞물릴 시에, 채널(104, 106 및 107)을 포함하는 접촉면(45)의 부분내를 제외하고는, 기판(23)의 배면(23b)은 면판(44)의 접촉면(45)에 인접한다. 열 전달 가스의 흐름은, 기판(23)의 배면(23b)과 물리적으로 직접 접촉하지 않는 접촉면(45)의 부분에 대해 면판(44)에서 기판(23)으로 효율적인 열 전달을 촉진시킨다.
외부 주변 플랜지(84)에 대한 관통 홀(82)의 패턴 및, 외부 주변 플랜지(100)에 대한 관통 홀(102)의 패턴은 각각의 면판(42,44)이 백플레인 베이스(40)의 볼트 홀(80)에 제거 가능하게 설치될 수 있도록 구성된다. 면판(44)의 접촉면(45)의 크기 및 구성은 상이한 크기 및/또는 구성의 기판(23)을 처리하기 위한 면판(42)의 접촉면(43)과 상이하다. 도 3에 도시된 바와 같이, 면판(42)의 접촉면(43)은, 실질적으로 원형의 외부 주변과 함께 디스크 형상을 이루고, 대응하는 크기 및/또는 구성을 가진 제 1 타입의 기판(23)과의 효율적인 열 접촉을 확립하도록 크기가 정해지고 구성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 면판(44)의 접촉면(45)은, 실질적으로 원형의 외부 주변과 함께 디스크 형상을 이루고, 대응하는 크기 및/또는 구성을 가진 제 2 타입의 기판(23)과의 효율적인 열 접촉을 확립하도록 크기가 정해지고 구성된다. 예컨대, 제 1 및 2 타입의 기판(23)이 약 150 mm 및 약 200 mm와 같은 상이한 외부 직경을 가진 원형 웨이퍼일 경우, 접촉면(43)은 약 150 mm와 동일한 외부 직경을 가지고, 접촉면(45)은 약 200 mm와 거의 동일한 외부 직경을 가질 것이다. 그러나, 본 발명은 이와 같이 제한되지 않으며, 면판(42,44)의 접촉면은 비원형일 수 있다. 예컨대, 접촉면(43,45)은 직사각형일 수 있고, 상이한 2개의 직사각형 크기 또는 구성의 기판(23)을 처리하기 위한 상이한 직사각형 크기를 가질 수 있다.
면판(42), 면판(44) 및 베이스 하우징(48)은 스테인레스 강 합금, 바람직하게는 316 스테인레스 강 합금과 같은 금속으로 구성될 수 있다. 결합면(46, 47 및 50)은 무전해 니켈과 같은 코팅 층에 의해 피복되어, 결합면(46, 47) 중 하나가 효 율적인 열 전달을 촉진하기 위해 결합면(50)과 맞물릴 시에 상당한 직접 접촉성 또는 근접성을 가진 비교적 평활한 표면을 제공할 수 있다.
면판(42,44)과 유사한 부가적인 면판이 백플레인 베이스(40)에 제거 가능하게 설치하기 위해 제공됨으로써, 백플레인 조립체(25)가 2 이상의 타입의 기판(23)을 수용하도록 조절될 수 있으며, 각 부가적인 면판은 반도체 처리 시스템(10)에 의해 처리될 각 부가적인 타입의 기판(23)의 크기 및/또는 구성과 일치하는 별개의 크기 및 구성을 가지는 것으로 이해된다. 예컨대, 약 100 mm, 125 mm, 150 mm, 200 mm 및 300 mm의 직경을 가진 접촉면을 갖는 5개의 면판은, 제각기, 약 100 mm, 125 mm, 150 mm, 200 mm 및 300 mm의 외부 직경을 가진 실리콘 웨이퍼와 같은 타입의 기판(23)을 수용하도록 백플레인 조립체(25)를 선택적으로 구성하는 백플레인 베이스(40)에 교환 가능하게 설치하기 위해 제공될 수 있다.
사용 중에, 처리 모듈(15-18) 중의 하나, 예컨대, 처리 모듈(18)의 백플레인 조립체(25)는 초기에, 예컨대, 배기 설치 볼트(85,88)에 의해 백플레인 베이스(40)에 설치된 면판(42)으로 구성됨으로써, 결합면(46)이 결합면(50)과의 적절한 열 접촉을 갖도록 한다. 가스 배기 파트(94)의 제 2 개방 단부(93b)는 열 전달 가스 배기 통로(74)와 연통하고, 가스 입구 파트(87)의 제 2 개방 단부(86b)는 열 전달 가스 입구 통로(72)와 연통한다. 면판(42)은, 처리 중에, 대응하는 제 1 크기 및/또는 구성의 기판(23)과의 효율적인 열 접촉을 제공하도록 크기가 정해지고 구성되는 접촉면(43)을 갖는다. 제 1 크기 및/또는 구성의 기판(23)은, 상술한 바와 같이, 폐쇄된 액세스 포트(30a), 부 대기압으로 배출되는 진공 처리 스페이스(38) 및 주 진공실(11)로 처리 단계를 실행하도록 면판(42) 상에 배치된다. 제 1 크기 및/또는 구성의 최종 기판(23)이 처리되어 면판(42)에서 제거된 후, 진공 처리 스페이스(38)는 배기되고, 프론트플레인 부분(27)은 액세스 포트(30a)를 들추어 내도록 분리된다. 스크루드라이버 또는 Allen 렌치와 같은 종래의 패스닝 도구를 이용하여 배기 설치 볼트(85,88)를 풀어냄으로써, 면판(42)은 백플레인 베이스(40)에서 분해된다. 면판(42)은 액세스 포트(30a)를 통해 제거되지만, 백플레인 베이스(40)는 진공실(11)에 계속 설치되어 있다. 백플레인 베이스(40)를 제거하지 않고, 면판(42)과 상이한 제 2 크기 및/또는 구성의 기판(23)과의 효율적인 열 접촉을 제공하도록 크기가 정해지고 구성된 접촉면(45)을 가진 면판(44)은 액세스 포트(30a)에 삽입된다. 면판(44)의 결합면(47)은, 백플레인 베이스(40)의 결합면(50)에 인접하여 배치되고, 회전 가능하게 지향됨으로써, 가스 입구 포트(110)가 열 전달 가스 입구 통로(72)와 연통하고, 가스 배기 포트(112)가 열 전달 가스 배기 통로(74)와 연통하며, 관통 홀(102)이 볼트 홀(80)과 실질적으로 정렬되도록 한다. 백플레인 베이스(40)와 면판(44)의 회전 정렬은, 예컨대, 정렬 고정구 또는 일치 정렬 마크, 또는 면판(44) 및 백플레인 베이스(40) 상에 제각기 위치되는 키 및 키웨이 또는 핀 및 홀과 같은 한쌍의 상보 위치 소자(120,122)의 맞물림에 의해 달성될 수 있다. 배기 설치 볼트(85)는 관통 홀(102)내에 삽입되고, 종래의 패스닝 도구를 이용하여 볼트 홀(80)내에 스레드하게 죄어져, 면판(44)을 백플레인 베이스(40)에 설치하고, 결합면(47)과 결합면(50) 사이에 적절한 열 접촉을 확립한다. 배기 설치 볼트(88)는 가스 입구 포트(87)내에 스레드하게 죄어진다. 프론트플 레인 부분(27)은 액세스 포트(30a)를 폐쇄 및 밀봉하도록 재부착되고, 진공 처리 스페이스(38)는 부 대기압으로 배출된다. 면판(44)이 설치된 후, 처리 모듈(18)은 상술한 방식으로 접촉면(45)상에 배치되는 제 2 크기 및/또는 구성의 기판(23)을 처리할 준비가 되어 있다. 제 2 크기 및/또는 구성의 기판(23)은 처리되지만, 액세스 포트(30a)는 폐쇄되고, 주 진공실(11) 및 진공 처리 스페이스(38)는 부 대기압으로 배출된다.
비교할 목적으로, 처리되는 기판의 크기 및/또는 구성의 변화에 순응하도록 기판 처리 시스템(10)내의 종래의 백플레인의 교체는, 적어도, 열전쌍 제어기 및 가열기의 케이블 및, 모든 유체 공급 시스템의 라인을 분리하고, 실로부터 종래의 백플레인을 분해하며, 새로운 종래의 백플레인을 설치하고, 새로운 종래의 백플레인의 정렬 및 진공 밀봉을 확인하며, 유체 및 전기 접속을 재확립하도록 케이블 및 라인을 재연결하며, 그리고 케이블의 전기 연속성 및 재연결된 라인의 유체 밀봉을 확인하는 단계를 필요로 한다.
본 발명이 실시예의 설명으로 예시되고, 이 실시예가 상당히 상세하게 기술되었지만, 첨부한 청구범위의 범주를 이와 같은 상세 사항으로 제한되지 않는다. 부가적인 이점 및 수정은 당업자에게는 명백해질 것이다. 예컨대, 본 발명의 백플레인 조립체는, 기판이 수직면보다는 수평면에 위치되는 기판 처리 시스템내에 배치될 수 있고, 백플레인 조립체는 기판의 배면과 접촉하기 위해 수직으로 이동할 수 있다. 그래서, 본 발명은 광위적인 견지에서 특정 상세 사항, 도시되고 기술된 장치 및 방법과 예시적인 예로 제한되지 않는다. 따라서, 출원인의 일반적인 발명의 개념의 정신 또는 범주에서 벗어나지 않고, 이와 같은 상세 사항으로부터 행해질 수 있다.

Claims (68)

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  14. 액세스 포트를 가진 배기 가능한 진공실을 포함하는 기판 처리 시스템에서 상이한 구성 및/또는 크기의 기판을 순차적으로 처리하는 백플레인 조립체로서,
    상기 기판 처리 시스템의 진공실내와, 기판을 처리하기에 적절한 위치에 설치 가능한 백플레인 베이스,
    상기 백플레인 베이스에 제거할 수 있게 설치 가능한 제 1 타입의 기판용 제 1 면판 및, 상기 베이스에 제거할 수 있게 설치 가능한 제 2 타입의 기판용 제 2 면판을 구비하는데, 상기 제 1 면판 및 상기 제 2 면판은, 진공실내에서 제각기 상기 제 1 및 2 타입의 기판을 선택적으로 처리하기 위해 결합 구성을 형성하도록 상기 베이스에 선택적으로 설치 가능한 백플레인 조립체에 있어서,
    상기 조립체는 상이한 구성 또는 크기의 기판을 순차적으로 처리하기 위한 백플레인 조립체이고, 상기 제 1 및 2 면판은 액세스 포트를 통해 삽입 가능하도록 크기가 정해지며, 상기 제 1 면판은 대응하는 크기 및/또는 구성의 제 1 타입의 기판과의 직접 열 접촉을 제공하도록 크기가 정해지고 구성된 제 1 접촉면을 가지며, 상기 제 2 면판은 대응하는 크기 및/또는 구성의 제 2 타입의 기판과의 직접 열 접촉을 제공하도록 상기 제 1 접촉면과 상이하게 크기가 정해지고 구성된 제 2 접촉면을 가지며, 상기 제 1 면판은 상기 제 1 접촉면과 대향한 제 1 결합면 및 제 1 패스닝 구조를 포함하고, 상기 제 2 면판은 상기 제 2 접촉면과 대향한 제 2 결합면 및 제 2 패스닝 구조를 포함하며, 그리고 상기 백플레인 베이스는 제 3 결합면 및 제 3 패스닝 구조를 더 포함하는데, 상기 제 1 면판이 상기 백플레인 베이스에 설치되고, 상기 제 1 및 3 패스닝 구조가 맞물릴 시에는 상기 제 1 및 3 결합면 사이로 열 에너지가 전달되고, 상기 제 2 면판이 상기 백플레인 베이스에 설치되고, 상기 제 2 및 3 패스닝 구조가 맞물릴 시에는 상기 제 2 및 3 결합면 사이로 열 에너지가 전달되며,
    상기 제 1 면판은 상기 제 1 결합면의 외부 주변을 둘러싼 제 1 플랜지를 포함하고, 상기 제 1 패스닝 구조는 상기 제 1 플랜지에 대한 다수의 제 1 관통 홀(82)을 포함하며,
    상기 제 2 면판은 상기 제 2 결합면의 외부 주변을 둘러싼 제 2 플랜지를 포함하고, 상기 제 2 패스닝 구조는 상기 제 2 플랜지에 대한 다수의 제 2 관통 홀(102)을 포함하며,
    상기 제 3 결합면은 다수의 스레드 홀(80)을 포함하고, 상기 다수의 제 1 관통 홀(82)은 스레드 홀(80)과 정렬할 수 있도록 구성되며, 상기 다수의 제 2 관통 홀(102)은 스레드 홀(80)과 정렬할 수 있도록 구성되며, 그리고
    다수의 스레드 패스너는 상기 다수의 제 1 관통 홀(82) 및 상기 다수의 제 2 관통 홀(102)내에 삽입 가능하고, 상기 스레드 패스너는 상기 제 1 및 2 면판 중의 하나를 상기 백플레인 베이스에 선택적으로 설치하는 스레드 홀(80)에 패스닝할 수 있는 것을 특징으로 하는 백플레인 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 플랜지는 원형이고, 상기 다수의 제 1 관통 홀(82)은 상기 제 1 플랜지의 주변에 배치되며,
    상기 제 2 플랜지는 원형이고, 상기 다수의 제 2 관통 홀(102)은 상기 제 2 플랜지의 주변에 배치되며,
    상기 다수의 스레드 홀(80)은 상기 제 3 결합면에 원형 패턴으로 배치됨으로써, 상기 다수의 제 1 관통 홀(82)은 스레드 홀(80)과 회전 가능하게 정렬할 수 있고, 상기 다수의 제 2 관통 홀(102)은 스레드 홀(80)과 회전 가능하게 정렬할 수 있는 것을 특징으로 하는 백플레인 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 다수의 제 1 관통 홀(82)은 상기 관통 홀 사이에 동일한 각도 스페이싱이 제공되도록 상기 제 1 플랜지의 주변에 배치되고,
    상기 다수의 제 2 관통 홀은 상기 관통 홀 사이에 동일한 각도 스페이싱이 제공되도록 상기 제 2 플랜지의 주변에 배치되며,
    상기 다수의 스레드 홀은 상기 스레드 홀 사이에 동일한 각도 스페이싱이 제공되도록 상기 제 3 결합면의 주변에 배치되는 것을 특징으로 하는 백플레인 조립체.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 결합면은 상기 제 1 면판이 상기 백플레인 베이스에 설치될 시에 상기 제 1 및 3 패스닝 구조를 정렬하는 제 1 위치 소자를 포함하고,
    상기 제 2 결합면은 상기 제 2 면판이 상기 백플레인 베이스에 설치될 시에 상기 제 2 및 3 패스닝 구조를 정렬하는 제 2 위치 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 백플레인 조립체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 위치 소자는 상기 제 1 면판이 상기 백플레인 베이스에 설치될 시에 상기 백플레인 베이스와 상기 제 1 면판 사이의 정렬을 반복적으로 행할 수 있으며,
    상기 제 2 위치 소자는 상기 제 2 면판이 상기 백플레인 베이스에 설치될 시에 상기 백플레인 베이스와 상기 제 2 면판 사이의 정렬을 반복적으로 행할 수 있는 것을 특징으로 하는 백플레인 조립체.
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  21. 액세스 포트를 가진 배기 가능한 진공실을 포함하는 기판 처리 시스템에서 상이한 구성 및/또는 크기의 기판을 순차적으로 처리하는 백플레인 조립체로서,
    상기 기판 처리 시스템의 진공실내와, 기판을 처리하기에 적절한 위치에 설치 가능한 백플레인 베이스,
    상기 백플레인 베이스에 제거할 수 있게 설치 가능한 제 1 타입의 기판용 제 1 면판 및, 상기 베이스에 제거할 수 있게 설치 가능한 제 2 타입의 기판용 제 2 면판을 구비하는데, 상기 제 1 면판은 상기 제 1 접촉면과 대향한 제 1 결합면을 포함하고, 상기 제 2 면판은 상기 제 2 접촉면과 대향한 제 2 결합면을 포함하며, 상기 제 1 면판 및 상기 제 2 면판은, 진공실내에서 제각기 상기 제 1 및 2 타입의 기판을 선택적으로 처리하기 위해 결합 구성을 형성하도록 상기 베이스에 선택적으로 설치 가능한 백플레인 조립체에 있어서,
    상기 조립체는 상이한 구성 또는 크기의 기판을 순차적으로 처리하기 위한 백플레인 조립체이고, 상기 제 1 및 2 면판은 액세스 포트를 통해 삽입 가능하도록 크기가 정해지며, 상기 제 1 면판은 대응하는 크기 및/또는 구성의 제 1 타입의 기판과의 직접 열 접촉을 제공하도록 크기가 정해지고 구성된 제 1 접촉면을 가지며, 상기 제 2 면판은 대응하는 크기 및/또는 구성의 제 2 타입의 기판과의 직접 열 접촉을 제공하도록 상기 제 1 접촉면과 상이하게 크기가 정해지고 구성된 제 2 접촉면을 가지며, 상기 백플레인 베이스는 제 3 결합면을 더 포함하고, 상기 제 1, 2 및 3 결합면은, 상기 제 1 면판이 상기 백플레인 베이스에 설치될 시에 상기 제 1 및 3 결합면 사이의 열 에너지의 전달, 또는 상기 제 2 면판이 상기 백플레인 베이스에 설치될 시에는 상기 제 2 및 3 결합면 사이의 열 에너지의 전달을 촉진시키도록 구성되며, 상기 제 1, 2 및 3 결합면은 무전해 니켈 층으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 백플레인 조립체.
  22. 액세스 포트를 가진 배기 가능한 진공실을 포함하는 기판 처리 시스템에서 상이한 구성 및/또는 크기의 기판을 순차적으로 처리하는 백플레인 조립체로서,
    상기 기판 처리 시스템의 진공실내와, 기판을 처리하기에 적절한 위치에 설치 가능한 백플레인 베이스,
    상기 백플레인 베이스에 제거할 수 있게 설치 가능한 제 1 타입의 기판용 제 1 면판 및, 상기 베이스에 제거할 수 있게 설치 가능한 제 2 타입의 기판용 제 2 면판을 구비하는데, 상기 제 1 면판은 상기 제 1 접촉면과 대향한 제 1 결합면을 포함하고, 상기 제 2 면판은 상기 제 2 접촉면과 대향한 제 2 결합면을 포함하며, 상기 제 1 면판 및 상기 제 2 면판은, 진공실내에서 제각기 상기 제 1 및 2 타입의 기판을 선택적으로 처리하기 위해 결합 구성을 형성하도록 상기 베이스에 선택적으로 설치 가능한 백플레인 조립체에 있어서,
    상기 조립체는 상이한 구성 또는 크기의 기판을 순차적으로 처리하기 위한 백플레인 조립체이고, 상기 제 1 및 2 면판은 액세스 포트를 통해 삽입 가능하도록 크기가 정해지며, 상기 제 1 면판은 대응하는 크기 및/또는 구성의 제 1 타입의 기판과의 직접 열 접촉을 제공하도록 크기가 정해지고 구성된 제 1 접촉면을 가지며, 상기 제 2 면판은 대응하는 크기 및/또는 구성의 제 2 타입의 기판과의 직접 열 접촉을 제공하도록 상기 제 1 접촉면과 상이하게 크기가 정해지고 구성된 제 2 접촉면을 가지며, 상기 백플레인 베이스는 제 3 결합면을 더 포함하고, 상기 제 1, 2 및 3 결합면은, 상기 제 1 면판이 상기 백플레인 베이스에 설치될 시에 상기 제 1 및 3 결합면 사이의 열 에너지의 전달, 또는 상기 제 2 면판이 상기 백플레인 베이스에 설치될 시에는 상기 제 2 및 3 결합면 사이의 열 에너지의 전달을 촉진시키도록 구성되며, 상기 제 1 및 3 결합면은 상기 제 1 면판이 상기 백플레인 베이스와 맞물릴 시에 전도성 열 전달 관계를 가지고, 상기 제 2 및 3 결합면은 상기 제 2 면판이 상기 백플레인 베이스와 맞물릴 시에 전도성 열 전달 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 백플레인 조립체.
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  29. 순차적으로 상이한 구성 및/또는 크기의 기판을 처리하는 기판 처리 시스템으로서,
    배기 가능한 처리 스페이스 및 액세스 포트를 가진 진공실,
    상기 진공실내에 위치되어, 처리하기에 적절한 위치 내에 기판을 지지하는 기판 홀더 및,
    백플레인 조립체를 포함하는 기판 처리 시스템에 있어서,
    상기 백플레인 조립체는,
    상기 진공실내에 설치되고, 열 전달 가스의 입구 통로를 포함하는 백플레인 베이스,
    상기 액세스 포트를 통해 삽입 가능하고, 상기 백플레인 베이스에 제거할 수 있게 설치 가능하도록 크기가 정해진 제 1 면판으로서, 상기 제 1 면판은 대응하는 크기 및/또는 구성의 제 1 타입의 기판과의 직접 열 접촉을 제공하도록 크기가 정해지고 구성된 제 1 접촉면을 가지며, 상기 제 1 면판은, 상기 제 1 면판이 결합 구성을 형성하도록 상기 백플레인 베이스에 설치될 시에 열 전달 가스를 상기 제 1 접촉면으로 흐르게 하는 입구 통로와 결합된 제 1 입구 포트를 포함하는 제 1 면판,
    상기 액세스 포트를 통해 삽입 가능하고, 상기 백플레인 베이스에 제거할 수 있게 설치 가능하도록 크기가 정해진 제 2 면판으로서, 상기 제 2 면판은 대응하는 크기 및/또는 구성의 제 2 타입의 기판과의 직접 열 접촉을 제공하도록 상기 제 1 접촉면과 상이하게 크기가 정해지고 구성된 제 2 접촉면을 가지며, 상기 제 2 면판은, 상기 제 2 면판이 결합 구성을 형성하도록 상기 백플레인 베이스에 설치될 시에 열 전달 가스를 상기 제 2 접촉면으로 흐르게 하는 입구 통로와 결합된 제 2 입구 포트를 포함하는 제 2 면판,
    상기 입구 통로 및, 결합 구성을 형성하도록 상기 제 1 및 2 면판 중의 하나를 백플레인 베이스에 설치하기 위한 상기 제 1 및 2 입구 포트 중의 하나 내에 스레딩하게 수용되는 배기 설치 볼트로서, 상기 배기 설치 볼트는 열 전달 가스를 상기 제 1 및 2 가스 입구 포트의 각각으로부터 상기 제 1 및 2 접촉면 중의 하나로 흐르게 하는 보어를 가진 배기 설치 볼트를 포함하는데,
    상기 제 1 면판 및 상기 제 2 면판은, 상기 진공실내에서 제각기 상기 제 1 및 2 타입의 기판을 선택적으로 처리하기 위해 결합 구성을 형성하도록 상기 백플레인 베이스에 선택적으로 설치 가능한 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 백플레인 베이스를 상기 진공실에 설치하기 위한 플랜지,
    상기 기판 및 백플레인 조립체의 온도를 선택적으로 상승시키기 위한 가열 소자(52) 및,
    상기 가열 소자(52)에 인접하여, 상기 플랜지를 냉각시키기 위해 냉장 유체의 흐름을 선택적으로 수용하는 냉각 소자(54),
    상기 가열 소자(52)에 전기적으로 결합된 가열 제어 유닛 및,
    상기 냉각 소자(54)에 유동적으로 결합되어, 냉장 유체의 흐름을 공급하는 유체 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    상기 기판의 노출면에 사용하기 위한 코팅 재료를 공급하는 코팅 재료원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
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