KR101891292B1 - 로드락 배치 오존 경화 - Google Patents

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제이 디. 핀슨 엘엘
키르비 에이치. 플로이드
애딥 칸
산카르 벤카타라만
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

배치 모드에서 복수의 웨이퍼들을 처리하기 위한 기판 처리 챔버. 일 실시예에서, 챔버는 내부 칸막이에 의해 분리된 제 1 및 제 2 처리 영역들을 갖는 수직으로 정렬된 하우징 - 제 1 처리 영역은 상기 제 2 처리 영역 바로 위에 위치됨 - ; 서로 독립적인 제 1 및 제 2 처리 영역들을 가열하기 위해 하우징에 동작가능하게 결합된 멀티-구역 가열기; 처리 챔버 내에서 복수의 웨이퍼들을 유지하고 제 1 및 제 2 처리 영역들 사이에 수직으로 이동하도록 적응된 웨이퍼 이송부; 오존을 제 2 영역 안으로 도입하고 증기를 제 1 처리 영역 안으로 도입하도록 적응된 가스 분배 시스템; 및 제 1 및 제 2 처리 영역들 안으로 도입된 가스들을 배기하도록 구성된 가스 배기 시스템을 포함한다.

Description

로드락 배치 오존 경화{LOADLOCK BATCH OZONE CURE}
본 출원은 2010년 6월 16일자로 출원된 미국 가출원 제61/355,527호를 우선권으로 주장하고, 이는 모든 목적들을 위해 인용에 의해 본원에 포함된다.
반도체 장치 기하형상들은 그것들이 수십 년 전에 도입된 이래 크기에서 극적으로 감소되어 왔다. 현대의 반도체 제조 장비는 통상적으로 250 ㎚, 180 ㎚, 및 65 ㎚ 피쳐 크기들로 장치들을 생산하고, 새로운 장비는 심지어 더 작은 기하형상들을 갖는 장치들을 만들기 위해 개발 및 실시되고 있다. 피쳐 크기들의 감소는 감소된 공간 치수들을 갖는 장치 상의 구조적 피쳐들을 초래한다. 감소된 치수들은, 결과적으로, 매우 낮은 비저항을 갖는 도전성 물질들 및 매우 낮은 유전 상수를 갖는 절연 물질들의 사용을 필요로 한다.
낮은 유전 상수 막들은 상호연결 금속화(metallization)의 RC 시간 지연을 감소시키기 위해, 금속화의 상이한 레벨들 사이의 누화를 방지하기 위해, 그리고 디바이스 전력 소모를 감소시키기 위해, PMD(premetal dielectric) 층들 및 IMD(intermetal dielectric) 층들에 대해 특히 바람직하다. 초기의 CVD 기법들을 사용하여 증착된 언도핑된(undoped) 실리콘 산화막들은 일반적으로 4.0 내지 4.2의 범위 내에 유전 상수(k)를 가졌다. 그에 반하여, 반도체 산업에서 이제 일반적으로 사용되는 다양한 -탄소-기반 유전체 층들은 3.0 미만의 유전 상수들을 갖는다. 이러한 탄소-기반 층들의 대부분은 처음 증착시 상대적으로 불안정하고, 막들의 안정성을 증가시키기 위해 그 후에 산소 환경에서 경화 및/또는 어닐링된다.
본 발명의 실시예들은 일군의 웨이퍼들을 동시에 경화하도록 적응된 챔버에 관한 것이다. 챔버는 복수의 기판들을 지지하는 웨이퍼 이송부에 의해 각각 제공되는 제 1 및 제 2 배치 처리 영역들을 포함하고, 각각은 병렬 적층으로 배열된 전용 웨이퍼 지지체들 상에 위치된다. 일 실시예에서, 제 1 배치 처리 영역은 제 2 배치 처리 영역 바로 아래에 있고, 웨이퍼 이송부는 제 1 및 제 2 처리 영역들 사이에서 이송부를 상승 및 하강시키는 회전 페데스탈(pedestal)에 동작가능하게 결합된다.
다양한 상이한 처리 동작들이 제 1 및 제 2 배치 처리 영역들에서 수행될 수 있지만, 본 발명의 일부 실시예들은 고온(예를 들면, 섭씨 100-200도), 제 2 배치 처리 영역에서의 가압된(예를 들면, 200-700 Torr) 오존 경화 공정 및 제 1 배치 처리 영역에서의 N2O 증기 어닐링 공정을 허용한다. 게다가, 제 1 배치 처리 영역은 웨이퍼들을 챔버 안으로 로딩 및 언로딩하기 위해 사용된다.
일 실시예에서, 본 발명은 배치 모드에서 복수의 웨이퍼들을 처리하기 위한 챔버에 관한 것이다. 상기 챔버는 내부 칸막이에 의해 분리된 제 1 및 제 2 처리 영역들을 갖는 수직으로 정렬된 하우징 - 상기 제 1 처리 영역은 상기 제 2 처리 영역 바로 위에 위치됨 - ; 서로 독립적인 상기 제 1 및 제 2 처리 영역들을 가열하기 위해 상기 하우징에 동작가능하게 결합된 멀티-구역 가열기; 상기 처리 챔버 내에서 복수의 웨이퍼들을 유지하고 상기 제 1 및 제 2 처리 영역들 사이에 수직으로 이동하도록 적응된 웨이퍼 이송부; 오존을 상기 제 2 영역 안으로 도입하고, 증기를 상기 제 1 처리 영역 안으로 도입하도록 적응된 가스 분배 시스템; 및 상기 제 1 및 제 2 처리 영역들 안으로 도입된 가스들을 배기하도록 구성된 가스 배기 시스템을 포함한다.
다른 실시예에서, 내부 칸막이에 의해 분리된 제 1 및 제 2 처리 영역들을 갖는 수직으로 정렬된 하우징 - 상기 제 1 처리 영역은 상기 제 2 처리 영역 바로 위에 위치됨 -; 서로 독립적인 상기 제 1 및 제 2 처리 영역들을 가열하기 위해 상기 하우징에 동작가능하게 결합된 멀티-구역 가열기; 처리를 위한 상기 제 1 또는 상기 제 2 처리 영역 중 어느 하나 내에서 복수의 웨이퍼들을 유지하도록 적응된 웨이퍼 이송부; 상기 제 1 처리 영역을 통하여 공정 가스를 도입하도록 적응된 제 1 가스 분배 시스템 및 상기 제 2 처리 영역을 통하여 공정 가스를 도입하도록 적응된 제 2 가스 분배 시스템; 상기 제 1 및 제 2 처리 영역들 안으로 도입된 공정 가스들을 배기하도록 구성된 가스 배기 시스템; 상기 웨이퍼 이송부에 동작가능하게 결합되고, 상기 복수의 웨이퍼들이 상기 제 2 처리 영역에 위치되는 상부 위치 및 상기 복수의 웨이퍼들이 상기 제 1 처리 영역에 위치되는 하부 위치 안으로 상기 웨이퍼 이송부를 이동시키기 위한 페데스탈; 및 웨이퍼들이 상기 웨이퍼 이송부로 로드될 수 있고 상기 웨이퍼 이송부로부터 제거될 수 있는 개방 위치와 폐쇄 밀봉된 위치 사이에서 이동될 수 있는 액세스 도어를 포함하는, 배치 모드에서 복수의 웨이퍼들을 처리하기 위한 기판 경화 챔버가 제공된다.
추가 실시예들 및 특징들은 후술하는 상세한 설명에 부분적으로 개시되고, 부분적으로는 명세서의 검토를 통하여 당업자에게 명백해질 것이거나 본 발명의 실시에 의해 알게 될 수 있다. 게다가, 본 발명의 본질 및 장점들의 추가적인 이해는 명세서의 나머지 부분들 및 도면들을 참조하여 실현될 수 있고, 여기서, 유사한 참조 부호들은 유사한 컴포넌트들을 나타내기 위해 몇몇의 도면들 전반에 걸쳐 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경화 챔버의 간략화된 단면도이고;
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 이송부(20) 및 페데스탈(22)의 간략화된 단면도이며;
도 3은 도 1에 도시된 A-A'선들을 따라 취해진 웨이퍼 이송부(20)의 간략화된 단면도이고;
도 4는 도 1에 도시된 B-B'선들을 따라 취해진 경화 챔버(10)의 간략화된 단면도이며;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 1에 도시된 가스 플레넘(32)의 간략화된 단면도이고;
도 6은 본 발명에 따른 배치 경화 챔버를 포함하는 예시적인 멀티-챔버 기판 처리 시스템의 간략화되고 예시적인 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경화 챔버(10)의 간략화된 단면도이다. 여기에서 설명된 바와 같이, 챔버(10)는 수직으로-지향되고 제 1 및 제 2 배치 처리 영역(30 및 40)을 포함한다. 웨이퍼들은 내부에 복수의 웨이퍼들(즉, 일군의 웨이퍼들)을 유지하는 웨이퍼 이송부(20)에 의해 배치 처리 영역들(30 및 40) 각각에 전달된다. 일 실시예에서, 웨이퍼 이송부는 기판 처리 동작들 동안 일군의 웨이퍼들이 처리 영역들(30 및 40) 내에서 회전가능하게 하는 회전 페데스탈(22) 상에 장착된다.
아래에 설명된 바와 같이, 페데스탈(22)은 추가로 웨이퍼 이송부(20)를 처리 영역(40) 안으로 및 밖으로 들어올리고 물러나게 하는 수직 액추에이터(24)에 동작가능하게 결합된다. 슬릿 밸브(45)는 인덱서(indexer; 또한 미도시)에 결합되는 로봇(미도시)이, 웨이퍼 이송부(20)가 영역(40) 내에 위치되는 경우, 개별 웨이퍼들을 웨이퍼 이송부(20)로부터 로드 및 언로드하게 한다. 웨이퍼들을 이송부(20) 안으로 로드하기 위해, 인덱서는 원하는 위치로 로봇을 상승 및 하강시키고, 그 다음 로봇은 슬릿 밸브(45)를 통하여 연장되며, 개별 웨이퍼를 이송부(20) 내의 웨이퍼 지지체 상에 놓는다. 일 실시예에서, 웨이퍼들은 웨이퍼 이송부(20)가 채워질 때까지 웨이퍼 이송부(20) 내의 빈 웨이퍼 지지체들에 한번에 하나의 웨이퍼씩 로드(및 언로드)된다. 다른 실시예에서, 로봇은 각각이 웨이퍼를 유지하는 복수의 개별 암들을 포함하고, 다수의 웨이퍼들을 이송부(20) 안으로 한번에 로드(및 언로드)할 수 있다.
챔버(10)는 처리 영역들(30 및 40)을 둘러싸는 외벽(12) 및 처리 영역들(30 및 40) 사이의 구분 경계를 표시하는 내부 칸막이(14)를 포함한다. 칸막이(14)는 웨이퍼 이송부(20)가 칸막이를 지나서 상승 및 하강되게 하는 내부 갭을 갖는다. 나중에 논의될 바와 같이, 웨이퍼 이송부(20)의 상부 또는 하부가 칸막이(14)와 정렬하는 경우, 영역(30)으로부터 영역(40)으로 및 그 반대로 가스들의 유동을 완전하게 방지하지 않지만 억제하는 의사 밀봉이 생성된다. 일 실시예에서, 압력 평형 선(미도시)은 웨이퍼 이송부가 수직 액추에이터(24)에 의해 하나의 처리 영역에서 다른 곳으로 이동됨에 따라 생성될 수도 있는 압력 그레이디언트들에 기인하여 웨이퍼 이송부 상에 유발될 수도 있는 큰 힘들을 방지하기 위해 제 1 및 제 2 배치 처리 영역들 사이에 연장되는데, 그렇지 않으면 웨이퍼 이송부 상에 큰 힘들이 유발될 수 있다.
가스들은 가스 플레넘(32)을 통하여 배치 처리 영역(30) 안으로 도입될 수 있고, 배치 처리 영역(30)으로부터 배기 플레넘(34)을 통하여 배기될 수 있다. 유사하게, 가스들은 가스 플레넘(42)을 통하여 배치 처리 영역(40)안으로 도입될 수 있고, 배치 처리 영역(40)으로부터 배기 플레넘(44)을 통하여 배기될 수 있다. 아래에 논의된 바와 같이, 가스 플레넘들(32 및 42) 각각은 챔버(10)의 내면을 따라 수평 및 수직 모두로 다수의 가스 유입부들을 포함한다. 유사하게, 배기 플레넘들(34 및 44) 각각은 챔버(10)의 대향하는 내면을 따라 수평 및 수직 모두로 배열된 다수의 배기 배출부들을 포함한다. 일 실시예에서, 배치 처리 영역(30)은 특히 배치 오존 경화 동작에 대해 적응되고, 오존(O3), 산소(O2) 및 질소(N2)의 소스들은 가스 플레넘(32)에 결합되는 반면, 배치 처리 영역(40)은 특히 증기 어닐링 동작에 대해 적응되고, 질소(N2), 산소(O2) 및 증기(H2O) 분자의 소스들은 가스 플레넘(42)에 결합된다.
챔버(10)의 밀봉 특성(nature) 및 진공 펌프는 각각의 영역에서 수행되는 기판 처리 동작에 기반하여 선택된 원하는 압력들로 각각의 영역들(30 및 40) 내에서 진공 처리를 가능하게 한다. 특정 예들로서, 일 실시예에서, 진공 펌프는 오존 경화 동안 약 600 Torr로 챔버를 진공배기 하고, 챔버 세정 단계 동안 1-5내지 Torr로 챔버를 진공배기 한다.
게다가, 원격 플라즈마 시스템(50)이 챔버(10)의 상부 면에 장착될 수 있고, 세정 가스들(예를 들면, 질소 삼불화물) 중 하나 또는 둘 이상의 소스들에 동작가능하게 결합될 수 있다. 원격 플라즈마 시스템은 처리 동안 챔버(10)의 내면들 상에 증착될 수 있는 입자들을 제거하기 위한 챔버 세정 동작 동안 활성화된 세정 종들을 각각의 처리 영역들(30 및 40) 안으로 도입하기 위해 처리 영역들(30 및 40)에 유동적으로 결합될 수 있다. 챔버 세정 동작은, 예를 들면, 챔버들(30 및 40) 각각에서 하나 또는 많은 배치 경화 단계들 및/또는 배치 어닐링 단계들 다음에 일정한 간격들로 발생할 수 있다. 일 실시예에서, 세정 단계 동안, 아르곤 및 NF3의 플라즈마는 원격 플라즈마 시스템(50) 내에 형성되고, 활성화된 세정 종들은 원격 플라즈마 시스템으로부터 처리 영역(30) 안으로 직접 유동될 수 있다. 추가 세정 가스들(예를 들면, 추가의 NF3)은 또한 가스 플레넘(32) 내의 가스 라인들에 의해 영역(30) 안으로 도입될 수 있다.
가열기(미도시)는 경화 및 어닐링 동작들 동안(및 원하는 경우 세정 동작들 동안) 가열 챔버(10)에 동작가능하게 결합된다. 가열기는 처리 영역(30) 내의 온도가 처리 영역(40)의 온도와 상이한 온도로 설정되게 하는, 독립적으로 제어되는 적어도 제 1 및 제 2 가열 구역들을 포함한다. 독립적인 온도 센서들(미도시)은 각각의 처리 영역들(30 및 40) 내의 온도를 감지하기 위해 위치되고, 영역들(30 및 40) 각각의 온도를 필요에 따라 독립적으로 조정하기 위해 컴퓨터 제어 시스템(미도시)에 의해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 가열기는 챔버의 상부 벽(12a) 및 하부 벽(12b)에 결합된 가열 부재들과 함께 외벽(12)에 결합된 원통형 밴드 가열기를 포함한다. 다른 유형들의 가열기들은 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 다른 실시예들에서 사용될 수 있다. 또한, 열 블랭킷은 일부 실시예들에서 열 손실을 최소화하기 위해 챔버(10) 및 그 가열 부재들 둘레에 둘러싸일 수 있다.
게다가, 본 발명의 일부 실시예들은 영역들 바로 아래의 온도 차이들을 보상하기 위해 가열된 질소(N2)를 처리 영역들(30 및 40)에 제공하기 위해 사용될 수 있는 전용 가스 라인을 처리 영역(30)의 하부 일부에 및/또는 처리 영역(40)의 하부에 제공한다. 예로서, 일부 예시들에서, 처리 영역(40)에서 수행되는 처리 동작들은 섭씨 100도 또는 영역(30)에서 수행된 처리 동작들이 설정된 온도보다 높은 온도로 발생할 수 있다. 비록 칸막이(14) 및 플레이트들(26 및 28)이 2개의 처리 영역들 사이에 열 격리를 제공할지라도, 이러한 온도 차이를 더 잘 보상하기 위해, 복수의 전용 가스 유입부들이 칸막이(14) 바로 위의 챔버(10)의 내부 주변부 둘레에 위치된다. 웨이퍼들이 구역(40)의 온도보다 높은 온도로 구역(30)에서 처리되고 있는 경우, 챔버의 이러한 영역에 추가 열을 제공하기 위해, 가스는 가열될 수 있고, 이러한 유입부들을 통하여 도입될 수 있다. 대안적으로, 웨이퍼들이 구역(30)의 온도보다 낮은 온도로 구역(40)에서 처리되고 있는 경우, 챔버의 이러한 영역에 추가 냉각을 제공하기 위해, 실온 또는 냉각된 가스가 이들 유입부들을 통하여 도입될 수 있다. 다른 실시예에서, 가스 유입부들은 플레이트들(26 및 28)의 어느 하나 또는 모두 내에 위치될 수 있다.
장착된 웨이퍼 이송부(20)의 상부 일부의 간략화된 단면도인 도 2를 참조하면, 복수의 반도체 웨이퍼들(25)은 웨이퍼 이송부 내에 위치될 수 있다. 각각의 개별 웨이퍼(25)는 일반적으로 원형이고(예를 들면, 실리콘 반도체 웨이퍼), 전용 최소-접촉 웨이퍼 지지체(21)에 의해 지지된다. 일 실시예에서, 웨이퍼 지지체(21)는 그것의 외부 가장자리 부근에서 이송부(20) 내에 유지될 수 있는 각각의 웨이퍼를 지지하는 3개의 돌출부들(ledge; 21a, 21b 및 21c)을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 지지 선반들(21a-21c)은 웨이퍼 이송부(20) 주변부의 둘레에서 균등하게 이격된다. 일 실시예에서, 연속한 수평 위치의 각각의 웨이퍼는 개별 웨이퍼의 외부 주변부 둘레에 배열된 지지 포스트들 상에 지지된다. 하나의 특정 실시예에서, 웨이퍼 이송부(20)는 30개의 웨이퍼들을 유지하고, 그에 따라 30 세트의 웨이퍼 지지체들 선반들(21a-21c)을 갖는다.
웨이퍼 이송부(20)는 상부 열 격리 플레이트(26) 및 하부 열 격리 플레이트(28)를 더 포함한다. 열 격리 플레이트들(26 및 28) 각각은 이송부 내에 위치된 웨이퍼들의 직경보다 조금 큰 직경을 갖는다. 도 1은 웨이퍼들이 이송부로부터 로드 및 언로드될 수 있고, 일단 완전한 일군의 웨이퍼들이 이송부에 위치되면, 하부 처리 영역(40) 내에서 처리될 수 있는 하부 위치에서의 웨이퍼 이송부(20)를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 하부 위치에서, 상부 열 격리 플레이트(26)의 하부 면은 웨이퍼들(25)이 영역(40) 내에서 처리되고 있는 동안 일반적으로 하부 처리 영역(40) 내의 환경을 상부 처리 영역(30)과 격리하기 위해 칸막이(14)와 접촉한다.
유사하게, 웨이퍼 이송부(20)가 페데스탈(22) 및 수직 액추에이터에 의해 상부 처리 영역(30)에서 웨이퍼들(25)을 처리하기 위한 위치로 상승되고, 하부 열 격리 플레이트(28)의 상부 면은 일반적으로 상부 처리 영역(30) 내의 환경을 하부 처리 영역(40)과 격리하기 위해 칸막이(14)와 접촉한다. 게다가, 격리 플레이트들(26 및 28) 각각은 챔버 벽의 상부 및 하부 면들(12a 및 12b)에서 웨이퍼들(25)을 가열기들로부터 열적으로 격리하기 위해 낮은 열 전도성을 갖는 물질(예를 들면, 열 플라스틱 물질 또는 스테인리스 강)로 이루어질 수 있다. 칸막이들(14)은 또한 유사한 낮은 열 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 따라서, 칸막이들(14)과 상부 또는 하부 열 격리 플레이트들(26, 28) 중 어느 하나와의 결합은 처리 영역들(30 및 40)을 열적으로 격리하는 것을 돕고 따라서 처리영역들은 상이한 동작 온도들로 유지될 수 있다.
도 1에 도시된 B-B' 선들을 따라 취해진 경화 챔버(10)의 간략화된 단면도인 도 4, 및 가스 플레넘(32)의 간략화된 단면도인 도 5를 참조하면, 가스는 유입부(35)를 통하여 플레넘(32)으로 들어가고, 챔버의 내벽에 형성된 복수의 가스 유입부들(36)을 통하여 처리 영역(30) 안으로 순환된다. 일 실시예에서, 라이너(38)는 가스 유동이 모든 유입부들(36)에서 처리 영역(30) 안으로 균등하게 도입되도록 플레넘의 모든 위치들에서 압력을 균일하게 하는 것을 돕는다. 가스 플레넘(32)의 반대편에, 복수의 가스 배기부들(37)이 배기 플레넘(34)의 내벽에 형성되고, 가스 배출부들(39)은 가스들을 챔버(10)로부터 진공 포어라인(foreline) 안으로 배기하기 위해 사용된다. 유사한 가스 분배 배열이 가스 플레넘(42) 및 배기 플레넘(44)을 위해 형성된다. 가스 플레넘과 배기 플레넘 사이의 상반 관계는 가스 패널들로부터 배기 플레넘들까지 웨이퍼 이송부(20)에 배열된 웨이퍼들 각각을 가로지르는 가스들의 유동을 생성한다. 이송부(20)의 각각의 웨이퍼의 표면에 걸친 균일한 가스 분배를 보장하기 위해, 일 실시예에서, 도 4에 도시된 복수의 유입부들(36) 및 가스 배기부들(37)은 웨이퍼들을 유지하도록 구성되는 웨이퍼 이송부(20)의 수와 동일한 수의 수직 적층들로 배열된다. 따라서, 이송부(20)가 30개의 웨이퍼들을 유지하는 실시예에서, 배치 처리 영역들(30 및 40) 각각에서 이격되고, 웨이퍼 이송부(20) 상의 특정 위치에 위치된 웨이퍼의 표면을 가로지르는 균일한 가스 유동을 생성하도록 위치된 30 세트의 가스 유입부들(36) 및 가스 배기부들(37)이 있다.
이전에 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 특히 오존 경화 동작을 수행하는데 매우 적합하다. 웨이퍼들은 막 증착 또는 형성 챔버(예를 들면, 경화되어야 하는 탄소 도핑된 산화물 또는 다른 막이 증착되는 곳)로부터 배치 처리 영역(40)으로 직접 이송될 수 있다. 웨이퍼들이 매 90초 마다 한번에 하나의 웨이퍼씩 처리 영역 안으로 이송되고 이송부(20)가 30개의 웨이퍼들을 유지하는 경우, 이송부를 완전히 채우는 데는 30분이 넘게 소요될 것이다. 일부 예시들에서, 가스 배출은 막 증착 직후에 계속해서 발생할 수 있고, 따라서 이송부(20)로 이송된 마지막 웨이퍼로부터의 가스 배출의 양이 마지막 웨이퍼보다 30분 전에 자신 위에 증착된 층을 가졌을 수 있는 처음 웨이퍼로부터의 가스 배출의 양과 매우 근접하거나 동일한 정도로 가스 배출이 안정될 때까지 처리 영역(40)은 또한 웨이퍼들이 있는 유지 영역으로서 기능할 수 있다. 다른 실시예들에서, 웨이퍼들은 가스 배출의 평형이 허용되기 위해 개별 유지 영역에서 유지되고, 그 다음 처리 영역(40) 안으로 이송된다.
일단 웨이퍼들이 준비되면, 그 다음 이송부(20)는 플레이트(28)가 칸막이(14)와 의사 밀봉을 형성하는 처리 영역(40)까지 이동된다. 그 다음 웨이퍼들은 오존 경화 공정을 겪을 수 있다. 일 실시예에서, 웨이퍼들을 섭씨 105-200도 사이의 원하는 온도로 가열하기 위해 질소가 먼저 영역(40) 안으로 도입된다. 그 다음 200-700 Torr 사이의 압력(일 특정 실시예에서 600 Torr)에서 오존 경화를 수행하기 위해 오존이 도입된다. 경화 단계가 완료되면, 웨이퍼 이송부는 다시 처리 영역(30)으로 하강될 수 있고, 웨이퍼들은 더 낮은 온도의 증기 어닐 또는 다른 사후 경화 공정을 겪을 수 있거나, 챔버(10)로부터 다른 챔버로 완전히 이송될 수 있다.
경화 챔버(10)는 어플라이드 머티어리얼스에 의해 제조된 CenturaTM 또는 ProducerTM 시스템과 같은 멀티챔버 기판 처리 시스템에 동작가능하게 결합될 수 있다. 이러한 시스템에서, 액세스 도어(45)(예를 들면, 슬릿 밸브)는 멀티챔버 시스템의 내부 챔버에 개방할 수 있다. 웨이퍼들은 로봇에 의해 액세스 도어(45)를 통하여 챔버(10)의 안으로 및 밖으로 이동될 수 있다. 도 7은 챔버(10)가 시스템의 FOUP들(front opening unified pods) 중 하나에 통합될 수 있는 그러한 시스템의 일 예를 도시한다. FOUP들(402)은 로봇 암들(404)에 의해 수용되어 웨이퍼 처리 챔버들(408a-f) 중 하나 안으로 배치되기 이전에 저압 유지 영역(406) 안으로 위치되는 기판들(예를 들면, 300 ㎜ 직경 웨이퍼들)을 공급한다. 제 2 로봇 암(410)은 기판 웨이퍼들을 유지 영역(406)으로부터 처리 챔버들(408a-f) 안으로 및 그 반대로 이송하기 위해 사용될 수 있다. 처리 챔버들(408a-f)은 유전체 막들을 기판 웨이퍼 상에 증착하거나 각각의 챔버들(408a-f) 내에서 다른 기판 동작들을 수행하기 위한 하나 또는 둘 이상의 시스템 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 5 중 어느 하나에 도시되지 않았지만, 본 발명의 일부 실시예들은 가열되거나 냉각된 비-반응성 가스(예를 들면, N2)를 칸막이들(14) 둘레의 영역들로 전달하도록 적응된 챔버 벽(12)의 일부 내에 가스 유입부 채널 또는 튜브를 포함한다. 가스는 영역들(30 및 40)에서 수행된 공정들이 상이한 온도들에서 그렇게 수행되는 경우 온도 비-균일성들을 보상하기 위해 이러한 영역들에서 채널들 내의 챔버 벽들 내에서 순환될 수 있다. 이러한 예들에서, 이러한 온도 제어 가스의 유동은, 예를 들면, 하부 챔버의 상부 일부를 냉각시키기 위해 사용될 수 있고, 그래서 처리 영역(40)에서의 챔버의 상부 일부의 온도는 처리 영역(40)에서 챔버의 하부 일부의 온도와 보다 근접하게 일치한다.
챔버(10)에서 하나 또는 둘 이상의 일군들의 웨이퍼들을 처리한 후, 챔버는 원격 플라즈마 시스템(50)에서 생성된 활성화된 불소 라디칼들을 챔버(10) 안으로 유동시킴으로써 세정될 수 있다. 웨이퍼 이송부(20)는 상부 격리 플레이트(26) 또는 하부 격리 플레이트(28)중 어느 하나도 세정 단계 동안 칸막이(14)와 접촉되지 않도록 일반적으로 중간 위치에 배치된다. 이러한 위치에서, 웨이퍼 이송부의 상부 일부는 처리 영역(30)에 있는 반면, 이송부의 하부 일부는 처리 영역(40)에 있고, 세정 가스들은 챔버(10)의 상부 및 하부 일부들 모두에서 세정을 달성하기 위해 상부 플레이트(26) 둘레의 영역(30)에서 영역(40) 안으로 자유롭게 유동한다.
몇몇 실시예들에서 설명되었지만, 다양한 변형들, 대안적인 구성들, 및 등가물들이 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 이용될 수 있음이 당업자들에 의해 인식될 것이다. 부가적으로, 많은 주지의 공정들 및 부재들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 함을 방지하기 위해 설명하지 않았다. 따라서, 상기 설명은 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
여기서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들 "일", "하나" 및 "그"는, 문맥이 명확히 다르게 지시하지 않는 한, 복수의 지시 대상들을 포함한다. 따라서, 예를 들면, "일 공정(a process)"에 대한 언급은 복수의 이러한 공정들을 포함하고, "그 전구체(the precursor)"에 대한 언급은 하나 또는 둘 이상의 전구체 및 당업자에게 알려져 있는 그 등가물들에 대한 언급을 포함하는 것 등등이다. 또한, 단어들 "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "구비하다(include)", "구비하는(includes)" 및 "구비하는(includes)"은, 본 명세서 및 다음의 청구항들에서 사용되는 경우에, 명시된 특징들, 정수들, 컴포넌트들, 또는 단계들의 존재를 특정하도록 의도되지만, 이들이 하나 또는 둘 이상의 다른 특징들, 정수들, 컴포넌트들, 단계들, 동작들, 또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니다.

Claims (13)

  1. 배치 모드에서 복수의 웨이퍼들을 처리하기 위한 기판 경화 챔버로서,
    내부 칸막이에 의해 분리된 제 1 및 제 2 처리 영역들을 갖는 수직으로 정렬된 하우징 - 상기 제 1 처리 영역은 상기 제 2 처리 영역 바로 위에 위치됨 -;
    상기 제 1 및 제 2 처리 영역들을 서로 독립적으로 가열하기 위해 상기 하우징에 동작가능하게 결합된 멀티-구역 가열기;
    처리를 위한 상기 제 1 또는 상기 제 2 처리 영역 중 어느 하나 내에서 복수의 웨이퍼들을 유지하도록 구성된 웨이퍼 이송부;
    상기 제 1 처리 영역을 통하여 공정 가스를 도입하도록 구성된 제 1 가스 분배 시스템 및 상기 제 2 처리 영역을 통하여 공정 가스를 도입하도록 구성된 제 2 가스 분배 시스템;
    상기 제 1 및 제 2 처리 영역들 안으로 도입된 공정 가스들을 배기하도록 구성된 가스 배기 시스템;
    상기 복수의 웨이퍼들이 상기 제 2 처리 영역에 위치되는 하부 위치 및 상기 복수의 웨이퍼들이 상기 제 1 처리 영역에 위치되는 상부 위치 안으로 상기 웨이퍼 이송부를 이동시키도록, 상기 웨이퍼 이송부에 동작가능하게 결합된 페데스탈; 및
    웨이퍼들이 상기 웨이퍼 이송부 상에 로드될 수 있고 상기 웨이퍼 이송부로부터 제거될 수 있는 개방 위치와 폐쇄 밀봉된 위치 사이에서 이동될 수 있는 액세스 도어;를 포함하며,
    상기 웨이퍼 이송부는 기판 처리 동안 상기 제 1 및 제 2 처리 영역들 사이에서 유체 소통(fluid communication)을 최소화하기 위해 상기 칸막이와 접촉하여 이동될 수 있는 상부 및 하부 격리 플레이트들을 포함하는,
    기판 경화 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서,
    활성화된 세정 종들(species)을 상기 경화 챔버 안으로 도입하도록 동작가능하게 결합된 원격 플라즈마 시스템을 더 포함하는,
    기판 경화 챔버.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 페데스탈은 기판 처리 동안 상기 웨이퍼 이송부를 회전시키도록 동작가능하게 결합되는,
    기판 경화 챔버.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 이송부가 복수의 웨이퍼들을 유지하되, 연속한 수평 위치의 각각의 웨이퍼는 개별 웨이퍼의 외부 주변부 둘레에 배열된 지지 포스트들 상에 지지되는,
    기판 경화 챔버.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 분배 시스템은 증기를 도입하고 상기 제 1 처리 영역에서 증기 어닐을 수행하도록 구성되고 상기 제 2 가스 분배는 오존을 도입하고 상기 제 2 처리 영역에서 오존 경화를 수행하도록 구성되는,
    기판 경화 챔버.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 처리 영역들의 경계 근처의 위치에서 온도 제어 가스를 도입하기 위한 하나 또는 둘 이상의 전용 가스 유입부들을 더 포함하는,
    기판 경화 챔버.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 이송부는 상기 이송부 내에서 수직으로 적층된 30개의 웨이퍼들을 유지하는,
    기판 경화 챔버.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 분배 시스템은 상기 챔버의 내부 원주의 일부 둘레에 배열된 복수의 가스 유입부들을 포함하고 상기 가스 배기 시스템은 상기 복수의 가스 유입부들에 대향하는 상기 챔버의 내부 원주의 일부 둘레에 배열된 복수의 가스 배기 배출부들을 포함하는,
    기판 경화 챔버.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 이송부는 상기 복수의 웨이퍼들을 상기 이송부 내의 복수의 수직으로 정렬된 웨이퍼 위치들에서 그리고 각각의 웨이퍼 위치에 대하여 유지하고, 상기 제 2 가스 분배 시스템은 대응하는 웨이퍼 위치와 정렬된 위치에서 상기 챔버의 내부 원주의 일부 둘레에 배열된 복수의 가스 유입부들을 포함하며, 상기 가스 배기 시스템은 상기 대응하는 웨이퍼 위치와 정렬된 상기 복수의 가스 유입부들에 대향하는 상기 챔버의 상기 내부 원주의 일부 둘레에 배열된 복수의 가스 배기 배출부들을 포함하는,
    기판 경화 챔버.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 액세스 도어는 상기 제 1 처리 영역에서 상기 챔버에 동작가능하게 결합되는,
    기판 경화 챔버.
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