KR101891383B1 - 처리 챔버, 처리 챔버와 로드락의 조합 및 기판 처리 시스템 - Google Patents

처리 챔버, 처리 챔버와 로드락의 조합 및 기판 처리 시스템 Download PDF

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Abstract

기판 처리 시스템에 있어서, 대기환경 프런트엔드, 진공환경 메인 프레임, 메인 프레임에 연결된 메인 처리 챔버, 프런트 엔드와 메인 프레임 사이에 위치된 로드락, 및 로드락에 부착된 적어도 하나의 보조 처리 챔버를 구비한다.

Description

처리 챔버, 처리 챔버와 로드락의 조합 및 기판 처리 시스템{PROCESSING CHAMBER, COMBINATION OF PROCESSING CHAMBER AND LOADLOCK, AND SYSTEM FOR PROCESSING SUBSTRATES}
본 발명은 반도체 부품 생산에 사용되는 클러스터 장치와 같은 진공 처리 시스템에 관한 것이다.
클러스터 장치는 반도체 산업에서 잘 알려져 있다. 클러스터 장치는 예컨대, 마이크로 프로세서, 메모리 회로, 발광다이오드(LED), 플랫 패널 디스플레이 등의 생산에 사용된다. 도 1을 참조하면, 그러한 시스템에서, 기판은 깨끗한 대기 환경에서 시스템으로 도입되고, 프런트 엔드(front end), 마이크로 환경 또는 도 1에서 참조부호 50으로 표시된 장비 프런트 엔드 모듈(equipment front end module : 이하, 'EFEM'이라 함)로 업계에서 명명되는 시스템의 영역에 배치된다. 그 후, 기판은 진공환경으로 전송될 필요가 있다. 이러한 작업은 로봇(70)을 이용하여 기판을 카세트(60)로부터 제거하여, 로드락(loadlock)(106)이라고 명명되는 챔버 내로 배치된다. 로드락(106)은 EFEM(50)과 메인 프레임(main frame) 또는 트랜스퍼 챔버(transfer chamber)(102)라고 불리우는 진공 챔버 사이에 위치된다. 로봇(104)은 기판을 로드락(106)으로부터 제거한 후, 처리 챔버들(108a, 108b, 110, 112a-112c) 중의 어느 하나에 배치시키는데 사용된다.
EFEM(50)은 대기압 환경으로 유지되고, 메인 프레임(102)은 진공환경으로 유지된다. 로드락(106)의 기능은 기판을 대기환경에서 진공환경으로 전송하거나 또는 역방향으로 전송하는 것이다. 로드락(106)은 EFEM (50)에 개구된 하나의 게이트 밸브 및 메인 프레임(102)에 개구된 하나의 게이트 밸브를 포함한다. 이러한 2개의 게이트 밸브들은 동시에 열리지는 않는다. EFEM 측의 게이트 밸브가 열리면 로드락(106)이 대기환경으로 유지되고, 기판은 EFEM과 로드락(16) 사이에서 교환될 수 있다. 메인 프레임 측의 게이트 밸브가 열리면 로드락(106)이 진공환경으로 유지되고, 기판은 메인 프레임(102)과 로드락(106) 사이에서 교환될 수 있다. 다른 한편으로, 일단 기판들이 메인 프레임에 진입하면 이러한 기판들은 메인 프레임과 각각의 처리 챔버 사이의 게이트 밸브들의 개방을 통하여 처리 챔버에 로딩될 수 있다.
몇몇 경우에는 기판이 표준 처리 챔버에 도입되어 처리되기 전 또는 처리된 후 기판에 대해 추가 처리를 수행해야 한다. 예를 들면, 때때로, 기판은 처리 챔버에서 에칭된 후, 박리되어야만 하는 층을 가진다. 이런 막은 포토레지스트 또는 기타 마스크 재료가 모두 가능하다. 표준 처리에서, 기판은 시스템으로부터 제거되어 박리될 다른 시스템으로 보내진다. 그러나 기판이 처리 챔버로부터 제거되기 전에 추가 처리를 진행하는 것이 바람직하다.
후술하는 요약은 본 발명의 몇몇 측면들 및 특징에 대한 기본적 이해를 돕기 위해 제공하는 것이다. 이러한 발명 요약은 본 발명에 대한 확장성 개요가 아니며, 본 발명의 중요한 또는 결정적인 요소를 특별히 지적하거나 본 발명의 보호범위를 한정하기 위한 것도 아니다. 그 유일한 목적은 본 발명을 자세히 설명하기 전에 본 발명의 일부 개념을 사전에 간단하게 서술하기 위한 것이다.
개시된 여러 가지 실시예들은 메인 프레임과 메인 프레임에 연결된 로드락을 가진 시스템을 제공한다. 표준 처리챔버들은 메인 프레임에 부착되고, 메인 프레임에 연통되어 메인 프레임과 처리챔버 사이에서 기판을 전송할 수 있는 게이트 밸브들을 가진다. 시스템은 메인 프레임 또는 진공로크 중의 어느 하나, 또는 양자에 동시에 연결된 추가 처리챔버들을 포함한다. 상기 추가 처리챔버들은 로드락에 직접 마주한 개구들을 구비한다. 이런 개구들은 게이트 밸브를 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다. 마찬가지로, 이러한 추가 처리챔버와 메인 프레임 사이에는 게이트 밸브들을 가진 추가 개구들이 제공될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 메인 프레임 내에 전송 로봇(transfer robot)이 제공됨은 물론, 전송 로봇은 로드락 내에도 배치된다.
구체적으로 개시된 실시예들에 있어서, 로드락/처리 챔버의 조합이 제공된다. 이 조합은, 대기환경 프런트엔드 모듈과 진공 메인 프레임 사이의 부착을 위해 구성된다. 제1 게이트 밸브 개구(first gate valve opening)는 로드락의 제1 측에 설치되어 프런트 엔드와 로드락 사이에서 기판의 전송을 가능하게 한다. 제2 게이트 밸브 개구는 상기 제1 측에 마주한 제2 측에 설치되어 로드락과 메인 프레임 사이에서 기판의 전송을 가능하게 한다. 로드락은 제3 측에 제3 개구를 포함하여, 로드락과 처리 챔버 사이에서 기판의 직접적인 전송을 가능하게 한다.
일부 실시예에 있어서, 제공된 처 리챔버는 로드락에 일체화되도록 구성된다. 처리 챔버는 로드락의 내부 공간에 직접 마주한 개구를 가진 진공 엔클로저를 구비함으로써, 로드락과 처리 챔버 사이에서 기판의 직접적인 교환을 가능하게 한다. 처리 챔버는 메인 프레임에 직접적으로 연결되어 처리 챔버와 메인 프레임 사이에서 기판의 직접적인 교환을 가능하게 하는 게이트 밸브 개구를 더 구비할 수 있다. 처리 챔버는 진공 엔클로저 내의 플라즈마 처리를 가능하게 하는 플라즈마 애플리케이터(applicator)를 더 구비할 수 있다.
더 상세히 개시된 기타 실시예들에 있어서, 통합된 로드락/처리 챔버를 가진 통합 구조가 제공된다. 이 통합 구조는 대기환경의 프런트 엔드 모듈과 진공환경의 메인 프레임 사이의 부착을 위해 구성된다. 이 통합 구조는 단일의 금속 블록(예컨대, 알루미늄)으로 제조된 단일체(single body)를 포함한다. 이 단일체는 로드락을 형성하는 제1 캐버티 및 처리 챔버를 형성하는 제2 캐버티를 포함한다. 제1 캐버티는 캐버티의 제1 측에 위치하여 프런트 엔드 모듈과 제1 캐버티 사이에서 기판 전송을 가능하게 하는 제1 게이트 밸브 개구를 포함한다. 제2 게이트 밸브 개구는 제1 측에 대향되는 제1 캐버티의 제2측에 제공되어 캐버티와 메인 프레임 사이에서 기판 전송을 가능하게 한다. 공동 개구는 제1 캐버티와 제2 캐버티 사이에 제공되어 제1 캐버티와 제2 캐버티 사이에서 기판의 직접적인 전송을 가능하게 한다.
개시된 본 발명 기타 특징과 장점은 후술하는 상세한 설명 및 예시적인 실시예에서 명백하게 설명한다.
첨부된 도면들은 명세서의 일부에 속하며, 본 발명의 실시예들을 설명하는 예이고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하고 예시는데 사용된다. 도면들은 도식적 방식으로 예시적 실시예들의 주요 특징들을 설명하는 것을 의도한다. 도면들은 묘사된 요소들의 실제 실시예들의 모든 특징들과 상대적인 치수들을 표현하는 것을 의도하지 않으며, 축척에 맞게 작도되지도 않았다.
도 1은 종래기술에 의한 처리시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 처리시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 처리시스템을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 평면도와 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 평면도와 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 평면도와 단면도를 도시한다.
도 7은 일 실시예 등측도법에 의한 단면도를 도시한다.
도 8은 일 실시예의 평면도 및 A-A라인에 따른 단면도를 보여주는 개략적 구성도로서, 각 시스템 요소들 사이에서 웨이퍼의 전송을 설명한다.
본 명세서에 개시된 발명의 실시예들은 진공 처리를 위한 종래기술의 방법과 장치에 대해서 다양한 장점을 제공한다. 대부분의 종래기술 시스템들은 모든 처리챔버들이 메인 프레임(main frame)에 연결되고 그 포트 개구들(port openings)이 메인 프레임만 향하고 있다. 따라서, 포트 게이트 밸브(port gate valve)가 개방되면 각각의 처리 챔버는 진공 환경을 메인 프레임과 공유한다. 만약, 처리 챔버 내에서 "더러운" 처리가 진행할 경우, 그들의 게이트 밸브가 개방되어 있을 때 일부 오염물질이 메인 프레임 내에 유입되어 다른 처리 챔버를 오염시킨다. 아래에 설명하는 다수의 실시예들은 로드락에 부착되고 로드락에 개구되는 포트를 가질 수 있는 보조 처리 챔버(secondary processing chamber)를 포함한다. 따라서, 기판들은 메인 프레임에 대한 게이트 밸브를 개방할 필요 없이, 보조 처리 챔버로부터 로드락으로 직접 로딩 또는 언로딩될 수 있다. 또한, 보조 처리 챔버에서의 공정처리 및 기판 로딩/언로딩은 메인 프레임의 메인 프레임 로봇(main robot)의 작동과 독립적으로 수행될 수 있다. 이를 통하여 시스템의 전체 처리량을 향상시킬 수 있다.
후술하는 실시예에 있어서, 로드락의 측벽에 인접하는 측벽을 가진 부속 또는 보조 처리 챔버가 처리 시스템에 추가된다. 구체적인 실시예들에 있어서, 부속 처리 챔버와 로드락은 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 단일 금속체로부터 형성됨에 의해 통합될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 보조 처리 챔버와 로드락은 측벽을 공유한다고 할 수 있다. 보조 처리 챔버가 "부속"으로 불리우는 이유는 그것이 메인 프레임에 연결된 표준 처리 챔버와 다르고, 이런 표준 처리 챔버는 메인 프레임에 연통된 포트만 포함하고 있기 때문이다. 이와는 대조적으로, 부속 처리 챔버는 로드락에 부착되고, 로드락에 연결된 연통 포트를 가지며, 메인 프레임에 연결되는 추가 연통 포트를 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 따라서, 보조 처리 챔버는 메인 프레임에 대한 보조라고 볼 수 있다. 보조 처리 챔버는 플라즈마 처리 챔버일 수 있으며, 예컨대, 박리 공정을 위해 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 시스템의 개략도이다. 도 2에 도시된 시스템은 보조 처리 챔버(secondary processing chamber)(114)를 포함하는 것을 제외하면, 도 1에 도시된 것과 거의 비슷하다. 도 2의 예에 있어서, 보조 처리 챔버(114)는 로드락(106)에 연결된다. 포트(port)(116)는 보조 처리 챔버(114)와 로드락(106) 사이의 기판 전송을 가능하도록 제공된다. 선택적으로, 보조 처리 챔버(114)와 로드락(106) 사이의 기판 교환을 수행하도록 전송 로봇(118)이 로드락(106)에 마련된다.
본 명세서에 개시된 여러 가지 처리 시스템의 구성들은 처리 챔버를 메인 프레임에 부착시킴으로써, 처리 전 또는 처리 후의 추가 공정 처리를 가능하게 한다. 따라서, 예를 들면, 기판이 처리 챔버들(110, 112a-112c) 중의 어느 하나에서 처리되지만, 마스크 물질을 제거할 필요가 있을 때, 이 기판을 제거 챔버를 가진 시스템에 전송하기보다는, 기판은 박리 챔버로서 기능하는 보조 챔버(114)에 로딩될 수 있다. 예를 들면, 처리 챔버(110)에서 기판 처리가 완료된 후, 메인 프레임 로봇(104)은 처리 챔버(110)로부터 기판을 제거하고, 로드락(106)으로 그것을 전송한다. 그 후, 로봇(robot)(118)은 기판을 잡아 보조 처리 챔버(114)로 전송한다. 한편, 메인 로봇(104)은 로드락(106)으로부터 새로운 기판을 꺼내어, 처리를 위해 처리 챔버(110)로 보낸다.
도 3을 참조하면, 다른 실시예를 보여주고 있다. 2개의 보조 처리 챔버들(114, 114')이 제공되고, 각각의 측면에 로드락(106)이 배치된다. 각각의 보조 처리 챔버(114, 114')는 로드락(106)에 연통되는 개구(opening)(116, 116')를 구비한다. 이 개구는 게이트 밸브(gate valves)를 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있으나, 밸브를 포함하면 처리 챔버와 로드락 사이의 상호 오염 방지에 유리하다. 도 3에 도시된 실시예 역시 본 발명의 유연성을 설명한다. 이 실시예에 있어서, 더블-기판 처리 챔버(404)가 이용되었고, 즉, 각각의 챔버(404)는 2개의 기판들을 동시에 처리할 수 있다. 따라서, 메인 프레임(102)의 메인 로봇(104)은 2개의 기판들을 동시에 취급할 수 있다. 따라서, 이 실시예에 있어서, 로드락(106)은 2개의 기판들을 취급하는 로봇(104)을 수용하도록 구성된다. 그러나, 더블-기판 처리 챔버가 사용되더라도 도 1 및 도 2의 그것과 유사하게, 메인 프레임은 여전히 단일-기판 전송을 수용할 수 있으므로, 로드락(106)은 더 좁게 될 수 있으며, 단일-기판 전송을 수용할 수 있다. 이러한 설계는 도 4에서 실례를 들어 설명한다.
도 3의 실시예에 있어서, 보조 처리 챔버는 플라즈마 애플리케이터(111)를 포함한다. 주의할 점은, 상기 모든 실시예들에 있어서, 모든 처리 챔버들이 플라즈마 애플리케이터를 포함할 수 있다. 플라즈마 애플리케이터는 유도성, 전기용량성, 마이크로파 등이 가능하며, 보조 처리 챔버의 내부 처리 공간에서 플라즈마 애플리케이터를 유지하도록 설계된다. 반대로, 플라즈마 애플리케이터(111)는 내부 처리 공간으로부터 멀리 떨어진 챔버에 플라즈마를 유지하도록 구성된 원격 플라즈마 소스일 수 있지만, 플라즈마로부터 내부 처리 공간으로 라디칼(radical)을 전송하도록 구성된다. 이 플라즈마 애플리케이터는 예컨대, 기판의 마스크 박리 제거에 사용될 수 있다.
도 4는 간략화된 평면도 및 실시예의 A-A라인을 따른 단면도로서, 로드락(106)은 예컨대, SCARA 또는 개구리 다리(frog-legs) 로봇과 같은 싱글 암 로봇(single arm robot)을 수용하며, 2개의 보조 처리 챔버들(114,114')의 양측에 위치된다. 이 특정의 실시예에 있어서, 보조 처리 챔버들의 각각은 메인 프레임(102)에 대응하는 개구(117, 117')를 포함하지만, 이들은 물리적으로 로드락에 부착되거나 심지어 로드락에 일체화된다. 이러한 실시예에 있어서, 게이트 밸브는 각각의 개구(117, 117')에 제공되어야 한다. 결과적으로, 이러한 설계에 있어서, 보조 처리 챔버들(114,114')은 메인 프레임(102)에 위치된 로봇에 의하여 로딩과 언로딩된다. 다른 게이트 밸브(122)는 로드락(106)과 메인 프레임(102) 사이의 포트에 마련된다. 게이트 밸브(124)는 로드락(106)과 프런트 엔드(50) 사이의 포트에 마련된다.
이 실시예에 있어서, 로드락은 파티션에 의해 탑(top) 부분(107)과 바닥 부분(109)으로 분리된다. 일 실시예에 있어서, 한 부분은 새로운 기판을 메인 프레임(102)으로 전송하는 것에만 사용되고, 다른 한 부분은 처리된 기판을 프런트 엔드(50)로 전송하는 것에만 사용된다. 예를 들면, 탑 부분(107)은 새로운 기판을 메인 프레임(102)으로 공정 처리를 위해 전송하는 것에만 사용된다. 바닥 부분(109)은 처리된 기판의 취급에만 사용할 수 있으며, 처리된 기판이란 메인 처리 챔버에 의해 처리가 끝난 기판 또는 보조 처리 챔버(114, 114')에 의해 처리가 끝난 기판을 의미한다. 따라서, 로드락(106)과 보조 처리 챔버(114, 114')(후술된 실시예 참조) 사이에 포트가 마련될 때, 바닥 부분(109)은 전송 로봇(transfer robot, 도 4 에 표기하지 않았으나 도 8 참조 가능)을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에 있어서, 파티션은 탑 부분(107)과 바닥 부분(109)을 다른 대기환경 또는 진공환경으로 유지할 수 있다. 즉, 이러한 실시예에 있어서, 파티션은 유체가 탑 부분(107)과 바닥부분(109) 사이에서 유동하거나 교환되는 것을 방지한다.
도 5는 실시예의 평면도 및 A-A 라인을 따른 단면도이며, 로드락(106)은 싱글 암 로봇(single arm robot)을 수용하고 있으며, 그들 사이에서 기판을 교환하는 포트들을 가진 2개의 보조 처리 챔버들(114, 114')이 그 좌우 양측에 위치된다. 즉, 이 실시예에 있어서, 각각의 보조 처리 챔버는 메인 프레임(102)에 연통되는 포트들(117, 117')을 포함한다. 그러나, 각각의 보조 처리 챔버는 로드락(106)에 연통되는 포트들(116, 116')을 포함한다. 결과적으로, 본 실시예에 있어서, 보조 처리 챔버들(114, 114')은 메인 프레임(102)에 위치된 로봇과 로드락(106) 내(즉, 바닥 부분(109))에 위치된 로봇에 의하여 로딩 또는 언로딩된다.
도 6은 실시예의 개략적 평면도 및 A-A 라인을 따른 단면도로서, 로드락(106)은 싱글 암 로봇(118)을 수용하고, 그들 사이에서 기판들을 교환하는 포트들을 가진 2개의 보조 처리 챔버들(114, 114')이 좌우 양측에 위치된다. 즉, 이 실시예에 있어서, 각각의 보조 처리 챔버는 로드락(106)에 연통된 포트들(116, 116')을 포함하지만, 메인 프레임(102)에 연결된 포트는 없다. 결과적으로, 이 실시예에 있어서, 보조 처리 챔버들(114, 114')은 로드락(106) 내(즉, 바닥부분(109) 내)에 위치된 로봇에 의하여 로딩과 언로딩된다.
도 7은 일체화된 로드락/처리 챔버를 형성하는 단일체(unitary body)의 등축적 단면도를 보여주고 있다. 이 실시예에 있어서, 로드락 및 양 측면에 위치된 2개 처리 챔버들의 본체들은 알루미늄 또는 스테인리스 스틸과 같은 단일 금속체로부터 기계가공된다. 변형 실시예로서, 로드락과 처리 챔버들은 개별 챔버 형식을 취한 후 하나로 통합될 수 있다. 이 실시예는 본 명세서에 개시된 모든 설계구조에 사용될 수 있으나, 본 실시예에 있어서, 포트들(716, 716')이 각각의 처리 챔버와 로드락(706) 사이에 설치된 경우는 제외된다. 실제 사용 과정에서 이들이 필요하지 않을 경우, 이러한 포트도 제거될 수 있다. 또한, 이 실시예에 있어서, 포트들(717, 717')은 메인 챔버(102)를 향하는 각각의 처리 챔버에 마련된다. 실제 사용 과정에서 이들이 필요하지 않을 경우, 이러한 포트도 제거될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 로드락의 탑 부분(707)은 새로운 기판을 위해 사용되고, 바닥 부분(709)은 처리된 기판을 위해 사용되며, 처리 챔버(714, 714')와 로드락(106) 사이에서 기판 교환을 위한 로봇을 수용한다.
도 8은 개략적인 평면도 및 A-A 라인을 따른 단면도로서, 로드락(106)은 싱글 암 로봇(118)을 수용하고, 각각의 개별 보조 처리 챔버들(114,114')을 로드락(106)에 부착하는 부착 메커니즘(예, 볼트, 나사 구멍 및 정렬 핀)을 가진 2개의 보조 처리 챔버들(114,114')에 의해 측면에 배치된다. 로드락(106)과 2개의 보조 처리 챔버들(114, 114')은 수평으로 나란히 배열되고, 프런트 엔드(50)와 메인 프레임(102) 사이에 위치된다. 보조 처리 챔버들은 로드락의 측벽에 부착되거나 또는 로드락과 함께 측벽을 공유할 수 있는 한편, 다른 실시예에서, 보조 처리 챔버들은 로드락과 함께 일체로 제조된다.
각각의 보조 처리 챔버(114, 114')는 메인 프레임(102)의 각각의 포트와 짝을 이루는 게이트 밸브들(117, 117')을 가진 처리 구역(814,814')을 가지며, 메인 프레임(102)으로부터 나오는 웨이퍼를 처리 챔버(114, 114')의 어느 하나로 직접 전송할 수 있도록 구성된다. 각각의 보조 처리 챔버(114, 114') 역시 로드락(106)에 있는 각각의 포트들과 짝을 이루는 게이트 밸브들(116, 116')을 가진 포트들을 포함하며, 로드락(106)과 보조 처리 챔버들(114, 114')의 어느 하나와의 사이에서 기판의 직접적인 전송을 가능하도록 구성된다. 이 실시예에 있어서, 로드락(106)은 메인 프레임(102)과 짝을 이루는 포트(122')를 포함한다. 이 특정된 실시예에 있어서, 포트(122')는 게이트 밸브를 가지지 않는다. 로드락(106) 역시 로드락(106)과 프런트 엔드(50) 사이에서 웨이퍼 전송에 대한 접근을 제공하기 위해 게이트 밸브를 가진 포트(124)를 포함한다. 처리 구역(814, 814')은 박리, 세정 및 회화(ashing)와 같은 공정들의 수행을 위해 구성된다. 이 목적을 실현하기 위하여, 보조 처리 챔버들은 플라즈마 애플리케이터, 예컨대, 전기 용량성 또는 인덕턴스 커플링 방식을 통하여 RF 에너지를 처리 구역에 연결하기 위한 전극들을 가진 RF 전원을 포함할 수 있다. 또한, 보조 처리 챔버는 샤워헤드 또는 가스 분사기와 같은 처리가스 전송기구를 포함할 수 있다. 대안적으로, 보조 처리 챔버들은 원격 모듈 내에서 플라즈마를 유지하고 처리구역에 활성입자를 제공하는 마이크로파 또는 환상 원격 플라즈마 모듈과 같은 원격 플라즈마 모듈을 포함할 수 있다.
도 8에서도 다양한 시스템 요소들 사이의 웨이퍼 전송에 대해 설명한다. 일 예에서, 새로운 웨이퍼들은 로드락(106)의 탑 부분(107)으로 전송된다. 이는 프런트엔드(50)에 위치된 로봇(70)에 의해 수행될 수 있다. 그곳으로부터 웨이퍼는 예를 들어, 메인 프레임(102)에 위치된 로봇(104)을 이용하여 메인 프레임으로 전송된다. 이런 단계들은 화살표(800)로 표시된다. 메인 프레임 로봇은 기판을 메인 처리 챔버(예, 도 1의 112a-112c)에 위치시켜 공정 처리를 진행한다. 공정 처리가 완료된 후, 추가적 처리가 필요할 경우, 메인 프레임 로봇은 기판을 다른 메인 공정 처리챔버로 전송할 수 있다. 그렇지 않으면, 메인 프레임 로봇은 도면의 화살표(805)에 의해 표시된 바와 같이, 기판을 보조 처리 챔버들의 어느 하나로 전송할 수 있다. 보조 처리 챔버 내의 기판 가공이 완료되면, 도면의 화살표(810)로 표시된 바와 같이, 로드락 로봇(118)은 기판을 보조 처리 챔버로부터 배출시켜, 로드락(106)의 바닥 부분(109)으로 전송한다. 그러면, 로드락 로봇(118) 또는 프런트 엔드 로봇(70) 중 어느 하나를 사용하여, 점선 화살표(820)에 의해 도시된 바와 같이, 바닥 부분(109)으로부터 프런트 엔드로 전송된다. 웨이퍼가 보조 처리 챔버에서 가공될 필요가 없을 경우, 도면의 점선 화살표(820)에 의해 표시된 바와 같이, 웨이퍼는 메인 프레임으로부터 로드락(106)의 바닥 부분(109)으로 직접 이송될 수 있다.
요약하면, 개시된 측면들은 메인 프레임과 로드락을 가진 반도체 처리 시스템기판의 처리를 위한 처리 챔버에 관한 것이고, 처리 챔버는 처리 구역을 구획하는 챔버 본체를 포함하고, 챔버 본체는 챔버 본체를 로드락에 부착하기 위한 준비 또는 부착 메커니즘을 가지며; 처리 구역과 메인 프레임 사이에서 기판을 전송하도록 구성된 제1 포트; 및 처리 구역과 로드락 사이에서 기판을 전송하도록 구성된 제2 포트를 구비한다. 게이트 밸브는 제1 포트 또는 제2 포트에 제공되거나 또는 양자 모두에 제공된다. 챔버 본체는 로드락과 측벽을 공유할 수 있으며, 로드락과 일체로 형성될 수 있으며, 또는 로드락과 처리 챔버는 예컨대, 로드락과 처리 챔버의 내부들을 형성하는 캐버티들의 기계가공에 의해 단일의 금속으로부터 제작된 단일체(unitary body)로 형성될 수도 있다. 처리 챔버는 플라즈마를 이용할 수 있으며, 이 경우, 처리 챔버에는 플라즈마 애플리케이터가 마련된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 메인 프레임과 대기환경의 프런트 엔드를 가진 반도체 처리 시스템 내에서 기판을 처리하기 위한 처리 챔버와 로드락의 조합이 제공되며, 조합은, 프런트(rear) 면에 있고 로드락과 메인 프레임 사이에서 기판을 전달하도록 구성된 프런트 포트 및 리어(rear) 면에 있고 로드락과 메인 프레임 사이에서 기판을 전송하도록 구성된 리어 포트를 가진 로드락 챔버를 포함하고; 상기 처리 챔버는 내부에 처리 구역을 구획하고, 처리 챔버는 로드락 챔버의 제1 측에 인접되고 프런트 면과 리어 면에 직교하거나 그 사이에 있고, 처리 챔버는 처리 구역과 로드락 사이에서 기판을 전달하기 위해 구성된 로딩 포트를 더 구비한다. 제2 처리 챔버가 마련될 수 있으며, 이것은 제1측에 반대되는 로드락 챔버의 제2 측에 인접되고, 제2 챔버와 로드락 사이에서 기판을 전송하도록 구성된 로딩 포트를 포함한다. 각각의 처리 챔버들의 챔버 본체는 로드락과 측벽을 공유할 수 있고, 로드락에 일체로 형성될 수 있고, 또는 로드락과 2개 처리 챔버들은 예컨데, 로드락과 2개의 처리 챔버들의 내부 공간을 형성하는 캐버티들의 기계가공에 의해 단일 금속으로부터 제작된 단일체로 형성될 수 있다. 2개의 처리 챔버는 각각 플라즈마를 이용할 수 있으며, 이 경우, 플라즈마 애플리케이터가 제공될 수 있다. 각각의 처리 챔버의 로딩 포트는 게이트 밸브를 포함할 수도 있다. 또한, 로드락은 로드락과 처리 챔버 및 보조 처리 챔버 사이에서 기판의 교환을 위해 구성된 로딩 로봇을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면들은 기판 처리 시스템을 제공한다. 처리 시스템은 기판을 받아들여 수용하도록 구성된 대기환경 프런트 엔드, 메인 로봇을 가지며 진공으로 유지되도록 구성된 메인 프레임; 메인 프레임에 부착되고 메인 프레임과 처리 챔버 사이에서 메인 로봇을 사용하여 기판을 교환하도록 구성된 로딩 포트를 각각 가진 다수의 메인 처리 챔버; 프런트 엔드에 부착된 프런트 면과 메인 프레임에 부착된 리어면을 가진 로드락 챔버; 및 프런트 면에 직교하거나 프런트 면과 리어 면 사이에 위치되고 로드락의 측면에 부착된 보조 처리 챔버를 포함한다. 시스템은 로드락의 제2 면에 부착되고 로드락의 측면에 연결된 포트를 가진 제2 보조 챔버를 더 구비할 수 있고, 포트는 제2 처리 챔버와 로드락 사이에서 기판을 교환하도록 구성된다. 제2 로봇은 로드락 내부에 수납될 수 있다. 보조 챔버, 제2 보조 챔버, 및 로드락은 단일 금속체로 형성된 단일체로 제조될 수 있다. 바람직한 실시예들로서, 로드락은 탑 부분과 바닥 부분, 및 탑 부분 또는 바닥 부분 중 어느 하나에 독점적으로 개방된 로드락의 일측 또는 양측 모두에 위치된 처리 챔버의 포트 또는 게이트 밸브를 구비한다.
본 발명의 또 다른 측면은 처리 시스템의 작동 방법에 관한 것으로서, 프런트 엔드 로봇을 사용하여 새로운 기판을 로드락에 로딩하는 단계; 메인 프레임 로봇을 사용하여 로드락으로부터 웨이퍼를 메인 프레임을 통하여 처리 챔버로 전송하는 단계; 메인 프레임 로봇을 이용하여 처리 챔버로부터 웨이퍼를 제거시킨 후 보조 처리 챔버에 웨이퍼를 삽입하는 단계; 보조 처리챔버 내에서 보조 공정 처리를 수행하는 단계; 로드락 로봇을 이용하여 기판을 보조 처리 챔버로부터 직접 로드락으로 전송하는 단계; 및 기판을 로드락으로부터 프런트 엔드로 전송하는 단계를 포함한다. 기판을 로드락으로부터 프런트 엔드로 전송하는 단계는 프런트 엔드 로봇 또는 로드락 로봇을 이용하여 수행할 수 있다. 로드락은 탑 부분과 바닥 부분을 포함할 수 있으며, 프런트 엔드 로봇을 이용하여 새로운 웨이퍼를 로드락에 로딩하는 단계는 웨이퍼를 탑 부분과 바닥 부분 중의 어느 하나로 전송하기 위해 수행될 수 있는 한편, 웨이퍼를 프런트 엔드로 전송하는 단계는 탑 부분과 바닥 부분 중의 다른 하나를 통해 수행될 수 있다.
본 명세서에서 서술한 공정과 기술은 어떠한 특정적 또는 구체적 장치와 관련되지 않으며 임의의 적당한 부품을 조합하여 실현할 수 있다. 더욱 상세히는, 본 명세서에서 서술한 내용에 근거하여 여러 가지 일반 장치를 사용할 수 있다. 특정된 장치를 구축하여 본 명세서에서 설명한 방법과 절차를 실현하고 그 우월성을 증명할 수 있다. 본 발명에서는 특정된 실시예를 통하여 설명하였으며, 이러한 실시예를 사용한 목적은 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하기 위함은 아니며, 여러 가지 기능 소자의 많은 부동한 조합을 통하여 본 발명을 실현할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 또한, 당업자에 있어서, 본 발명에서 개시된 상세한 설명에 대한 고려를 거쳐서 본 발명의 다른 구현 방식도 가능한 것이다. 본 발명에서 서술한 실시예에 있어서, 각 측면 및/또는 각 부품을 단독으로 사용하거나 또는 조합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 상세한 설명과 각각의 실시예의 목적은 단지 예를 제공할 뿐이고 본 발명의 범위와 정신은 특허청구범위로부터 정해진다.
50...프런트 엔드 102...메인 프레임
104...메인 로봇 107...탑 부분
109...바닥 부분 110...처리챔버
106...로드락 114...보조 처리 챔버
116...개구 117...개구
118...전송 로봇 111...플라즈마 애플리케이터
122,124...게이트 밸브

Claims (25)

  1. 진공 환경의 메인 프레임과 대기환경의 프런트 엔드에 각각 직접적으로 연결되는 로드락을 구비하는 반도체 처리 시스템 내에서 기판들을 처리하기 위한 처리 챔버에 있어서,
    내부에 처리 구역을 구획하고, 부착 메커니즘에 의해 상기 로드락의 측벽에 부착될 수 있는 챔버 본체;
    상기 처리 구역과 상기 메인 프레임 사이에서 기판들을 전송하도록 구성된 제1 포트;
    상기 처리 구역과 상기 로드락 사이에서 기판들을 전송하도록 구성된 제2 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 챔버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 포트에 마련된 게이트 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 처리 챔버.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 포트에 마련된 게이트 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 처리 챔버.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리 챔버는 플라즈마 애플리케이터 및 가스 전송기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 챔버.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버 본체는 상기 로드락과 측벽을 공유하는 것을 특징으로 하는 처리 챔버.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버 본체는 상기 로드락과 통합되게 형성된 것을 특징으로 하는 처리 챔버.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 로드락은 파티션에 의해 분리된 탑(top) 부분과 바닥 부분을 포함하고, 상기 탑 부분과 상기 바닥 부분 중의 어느 하나에 위치된 로봇을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 처리 챔버.
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