KR20000076707A - 조합 클램프 링 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자 장치 제작에서 플라즈마 및 다른 공정에 사용되기에 적합하며, 에칭 또는 증착 공정에서 사용하기에 특히 적합한 멀티-피스 클램프 링을 제공하는 것이다. 클램프 링은, 보통 에칭 공정에서 소모되는 상부 쉴드 부분, 및 상부 쉴드부에 의해 보호되어 재사용될 수 있는 하부 링 부분을 포함한다. 상부 쉴드 부분은 에칭 공정으로부터 하부 링 부분을 보호한다. 상부 쉴드 부분은 챔버 부재에 체결되어 에칭 공정중에 기판과의 얼라인먼트를 유지하기에 적합하다. 하부 링 부분은 움직일 수 있어서 자신과 상부 쉴드 부분과 정렬하거나, 또는 상부 쉴드 부분과 착탈식으로 체결된다.

Description

조합 클램프 링 { SECTIONAL CLAMP RING }
본 발명은 반도체 공정에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 공정 챔버 내에서 작업물 또는 기판을 고정하기 위한 클램프 링에 관한 것이다.
집적회로 및 다른 전자 장치의 제조에 있어서, 다층 유전체, 전도체, 및 반도체 재료는 기판 표면에 증착되고 에칭된다. 대체로, 기판은 플라즈마 반응이 수행되어 기판 위에 재료를 증착되거나 또는 기판으로부터 재료를 에칭하는 진공 공정 챔버 내에 배치된다. 기판의 엣지를 보호하기 위하여, 또한 공정중에 지지부재에 기판을 고정하기 위하여 종종 클램프 링이 사용되어 공정중에 기판의 엣지에 접촉한다. 오랜 시간, 보통 수백시간의 작동후, 클램프 링의 윗면은 에칭 공정에 의해 부식되거나 또는 증착 공정에서 증착 재료를 모을 수 있다. 그 결과, 클램프 링을 교환하여야 한다.
도 1 은 이 분야에서 사용되는 클램프 링의 한 형태의 사시도이다. 클램프 링(100) 은 통상적으로 하향 신장하는 플랜지(102)를 구비하여 에칭 공정에서 공정 챔버 부분들을 보호한다. 또한, 클램프 링은 공정 챔버 내에서 받침대와 같은 지지부재 상에 배치된 기판(24)의 엣지를 맞물리게 하는 탭(104), 다르게는 "핑거스(fingers)"로 알려진 것을 구비한다. 탭(104)은 클램프 링의 반경 방향의 안쪽으로 신장하며, 공정중에 기판을 취부하는데 사용된다. 클램프 링은 홀(108) 및 카운터보어(106)를 통해 스크류와 같은 패스너(fastener)를 삽입함으로서 챔버 내의 리프트 기구에 장착된다. 캡(110)이 사용되어 패스너를 덮어서 에칭 공정으로부터 패스너를 보호하는데 사용될 수도 있다. 클램프 링의 윗면(112)은 주로 에칭 공정에 노출되며 계속된 사용으로 부식되며 궁극적으로는 교환되어야 한다.
불행하게도, 어떤 공정에서 클램프 링을 만드는 재료는 매우 비싸다. 일 예로서, 어떤 에칭 공정에서 VESPEL클램프 링이 보통 사용된다. 클램프 링은 쉴딩(shileding) 부분 및 클램핑 부분뿐만 아니라 클램프 링용 지지체 및/또는 쉴드로서 작용하는 환상 링 부분을 포함한다. 어려운 가공성은 클램프 링의 원가를 올린다.
그러므로, 쉽게 교환될 수 있고 어려운 가공이 필요없는 클램프 링에 대한 요구가 있다.
본 발명은 전자 장치 제작에서 플라즈마 및 다른 공정에 사용되기에 적합하며, 에칭 또는 증착 공정에서 사용하기에 특히 적합한 멀티-피스 클램프 링을 제공하는 것이다.
도 1 은 에칭 공정 챔버와 함께 사용되는 표준 클램프 링의 사시도이다.
도 2 는 본 발명이 사용될 수도 있는 에칭 챔버의 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 클램프 링의 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 클램프 링의 단면도이다.
도 5 는 클램프 링의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 클램프 링의 또 다른 실시예의 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 챔버 5 : 캐소드 파워 스플라이
7 : 가스 채널 8 : 리드
9 : RF 파워 스플라이 13 : 리프트 기구
14 : 절연 플랜지 17 : 캐소드
18 : 받침대 21 : 리프트 핀
24 : 기판 44 : 챔버 부재
45 : 외부 튜브 47 : 내측 실린더
48 : 칼라 52 : 캡
60 : 클램프 링 62 : 하부 링 부분
64 : 상부 쉴드 부분 66 : 접경면
67 : 숄더 68 : 탭
69 : 디텐트(detent) 70 : 카운터보어
71 : 돌기부 72 : 홀
클램프 링은, 보통 에칭 공정에서 소모되거나 또는 증착 공정에서 증착 물질로 덮히는 상부 쉴드 부분, 및 상부 쉴드부에 의해 보호되어 재사용될 수 있는 하부 링 부분을 포함한다. 상부 쉴드 부분은 에칭 공정으로부터 하부 링 부분을 보호한다. 상부 쉴드 부분은 챔버 부재에 체결되어 에칭 공정중에 기판과의 얼라인먼트를 유지하기에 적합하다. 하부 링 부분은 움직일 수 있어서 자신과 상부 쉴드 부분과 정렬하거나, 또는 상부 쉴드 부분과 착탈식으로 체결된다.
한 측면으로, 본 발명은 공정 챔버에서 사용하기 위하여 U자 형상의 환상 하부 링 부분을 갖는 멀티-피스 소모성 클램프 링, 및 공정중에 접경식으로 하부 링 부분을 수용하기에 적합한 환상 상부 쉴드 부분을 포함한다.
본 발명의 상기의 특징, 장점, 및 목적이 달성되고 상세히 이해될 수 있도록, 상기에 간략히 요약된 본 발명의 더 구체적인 설명이 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 수행될 것이다.
그러나, 첨부된 도면은 단지 본 발명의 전형적인 실시예만을 도시하는 것이며, 본 발명은 효과면에에서 똑 같은 다른 실시예를 수용할 수도 있기 때문에 그 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다.
본 발명은 전자 장치 제작에서 플라즈마 및 다른 공정에 사용되기에 적합하며, 에칭 또는 증착 공정에서 사용하기에 특히 적합한 멀티-피스 클램프 링을 제공하는 것이다. 클램프 링은, 보통 에칭 공정에서 소모되는 상부 쉴드 부분, 및 상부 쉴드부에 의해 보호되어 재사용될 수 있는 하부 링 부분을 포함한다. 상부 쉴드 부분은 에칭 공정으로부터 하부 링 부분을 보호한다. 상부 쉴드 부분은 챔버 부재에 체결되어 에칭 공정중에 기판과의 얼라인먼트를 유지하기에 적합하다. 하부 링 부분은 움직일 수 있어서 자신과 상부 쉴드 부분과 정렬하거나, 또는 상부 쉴드 부분과 착탈식으로 체결된다. 본 발명에 따른 클램프 링은 다수의 챔버와 에칭 및 증착 공정을 포함하는 공정들에서 유리하도록 사용될 수 있다고 이해될 것이다. 에칭 및 증착 공정은 에칭 챔버, 물리적 기상 증착(PVD) 챔버, 화학적 기상 증착(CVD) 챔버, 및 장치 제조시에 사용하는 다른 공정 챔버를 포함한다. 어떤 링들은 기판을 제위치에 클램프하며, 다른 링들은 기판의 엣지에서 통상적으로 기판을 차폐하거나, 또는 "쉐도우(shadow)" 효과를 미친다. 그러므로, "클램프 링"이란 클램프 링과 그 내부의 쉐도우 링을 포함한다.
예로서, 도 2 는 캘리포니아주 산타클라라에 소재하는 Applied Materials 사로부터 구입 가능한, 유리하도록 본 발명이 사용될 수 있는 MxP+TM챔버와 같은 플라즈마 에칭 챔버의 사시도이다. 챔버(2)는 측벽(4), 바닥(6), 및 리드(8)를 포함한다. 측벽(4)은 기판을 챔버 안으로 및 챔버로부터 장입 및 취출하기 위한 슬릿(26)을 구비한다. 캐소드(17)는 절연 플랜지 위에 놓여 캐소드 파워 스플라이(5)에 연결된다. 캐소드 파워 스플라이(5)는 보통 캐소드를 음 전위로 바이어스 시켜 플라즈마로부터의 이온들이 기판(24)으로 끌린다. 절연 플랜지(14)는 기초 챔버를 캐소드(17)의 바닥으로부터 전기적으로 격리시킨다. 받침대(18)는 캐소드(17)에 장착되고 기판(24)용 지지면을 제공한다. 기판(24)은 받침대의 윗면 상에 배치되며 칼라(collar; 48) 내에 수평으로 배치된다. 클램프 링(60)은 헬륨 또는 다른 불활성 가스가 가스 채널(7)을 통해 기판의 뒷면에 가해질 때 기판을 받침대 면에 구속한다. 챔버 벽, 리드, 및 바닥은 보통 접지되어 있다. RF 파워 스플라이(9)는 리드(8) 위에 놓여 챔버 벽과 전기적으로 충전된 받침대(18) 사이의 반응영역(19)에서 플라즈마를 생성한다. 공정에서 생성된 과도한 공정 가스 및 휘발성 화합물은 가스 출구(36)를 통하여 소진된다.
어떤 챔버에서, 외부 튜브(45)는 캐소드 및 다른 소자를 둘러싸며 보통 챔버와 접지된다. 외부 튜브(45)는 "수정 파이프"로 알려진 절연 라이너(50)에 의해 캐소드로부터 절연된다. 캐소드와 접촉하여 전기적으로 충전된 내측 실린더(47)는 절연 라이너(50) 안쪽으로 배치된다. 캐소드, 절연 라이너, 외부 튜브, 및 내측 실린더는 보통 챔버에 고정되어 부착되고 공정중 정지한 체 유지된다.
리프트 기구(13)는 클램프 링(60)이 기판의 배치를 위하여 챔버 안으로 및 챔버로부터 상승 및 하강하는 것을 허용한다. 리프트 엑츄에이트(도시되지 않음)는 리프트 플랫폼(43)을 상승 및 하강시키는 축(3)에 부착된다. 복수의 리프트 핀(21)은 리프트 플랫폼에 연결되고, 받침대(18)의 리프트 핀 홀(22)과 착탈식으로 맞물린다. 클램프 링(60)은 환상 하부 링 부분(62)과 환상 상부 쉴드 부분(64)을 포함한다. 환상 상부 쉴드 부분(64)은 리프트 플랫폼(43)에 연결된 마운팅 링(44)에 부착된다.
동작시, 로봇 팔(도시되지 않음)은 기판(24)을 챔버 안으로 슬릿(26)을 통해 삽입한다. 리프트 기구(13)는 클램프 링(60) 및 리프트 핀(21)을 올려 클램프 링과 리프트 핀 사이의 수직 격리 부분에서 로봇 팔로부터 기판(24)을 수용한다. 리프트 핀은 기판과 맞닿은 후 계속 상승하여 기판은 로봇 팔로부터 제거된다. 로봇 팔은 챔버로부터 철수되고 도어(도시되지 않음)가 챔버를 밀봉한다. 그런 다음, 리프트 기구는 핀, 기판, 및 클램프 링을 내려서 기판을 받침대(18)로 전달한다. 리프트 기구가 계속해서 내려짐에 따라 리프트 핀은 리프트 핀 홀(22)을 통해 물러나고 클램프 링(60)은 기판(24)의 윗면과 접촉한다. 공정이 완료되면, 리프트 기구는 클램프 링, 및 기판을 받침대로부터 상부 위치로 들어올리는 리프트 핀을 올려서로봇 팔이 챔버 안으로 들어가서 기판을 수용할 수 있게 한다.
도 3 은 본 발명의 일 클램프 링의 사시도이다. 클램프 링(60)은 통상적으로 두 개의 부품, 즉 환상 하부 링 부분(62) 및 환상 상부 쉴드 부분(64)을 구비한다. 상부 쉴드 부분(64)은 상부 쉴드 부분 상의 숄더(67)에 의해 형성된 접경면(66)에서 하부 링 부분의 반경 방향의 안쪽 방향으로 배치된다. 숄더는 하부 링 부분에 대해 상부 쉴드 부분을 배치하는 것을 돕는다. 탭(68)은 상부 쉴드 부분의 반경 방향의 안쪽 방향으로 신장하며, 공정중에 받침대 상에서 기판(24)을 클램프하는데 사용된다. 카운터보어(70)가 상부 쉴드 부분에 부분적으로 형성되어 패스너(42)용 오목부를 제공한다. 패스너는 도 4 에 도시된 것처럼, 홀(72)을 통해 삽입되어 상부 쉴드 부분을 마운팅 링(42)에 연결하는 것이 바람직하다.
도 4 는 받침대(18) 상에 기판을 구비하는 본 발명의 크램프 링의 사시도이다. 이 실시예에서, 받침대(18)는, 받침대(18)를 통하여 받침대 위에 장착된 기판(24)의 뒷면으로 흐르게되는 열전달 가스를 퍼뜨리기 위해 일 이상의 홈을 포함할 수도 있는 평평한 윗면을 구비한다. 립 씰과 같은 씰(65)이 칼라의 반경 방향의 안쪽 방향으로 배치되어, 기판이 클램프 링에 의해 씰에 대해 눌러질 때, 기판의 뒷면과 받침대(18)의 평평한 기판 마운팅 표면 사이 영역을 밀봉하는 것을 돕는다. 받침대(18) 위에 배치된 기판(24)이 칼라(48)를 넘어 신장되고 클램프 링(60)에 의해 받침대에 대해 눌려지면 씰(65)을 변형시켜 기판과 받침대 사이의 영역을 밀봉한다.
클램프 링을 형성하기 위해서는, 상부 쉴드 부분(64)은 마운팅 링(44)의 마운팅 홀(46)에 체결되는 복수의 패스너(42)로 하부 링 부분(62)에 대해 제 위치에 취부된다. 패스너는 마운팅 링에 대한 상부 쉴드 부분의 얼라인먼트를 고정할 수도 있다. 하부 링 부분은 절연 라이너(50) 상에서 "부동(float)"하도록 허용된다. 즉, 하부 링 부분은 챔버 부재에 부착되지 않아서 상부 쉴드 부분이 패스너(42)에 의해 마운팅 링(44)에 연결될 때, 하부 링 부분이 자신을 상부 쉴드 부분 상의 숄더(67)와 정렬하기 위해 측방향으로 움직일 수 있도록 허용된다. 또한, 하부 링 부분은 챔버에 유연하게 부착되어서 하부 링 부분이 자신을 상부 쉴드 부분 상의 숄더(67)와 정렬하기 위해 허용가능 한계범위 내에서 측방향으로 움직일 수도 있다. 캡(52)은 각 패스너(42) 위에 덮혀 패스너(42)를 에칭 공정으로부터 보호한다.
하부 링 부분(62)은 절연 라이너(50)와 겹치는 두 개의 하향 신장 플랜지(61)를 구비한다. 외부 튜브(45) 및 내측 실린더(47)는 절연 라이너(50)의 어느 일 측에 배치된다. 하향 신장 플랜지(61)는 튜브(45)와 실린더(47) 사이의 아크 발생을 방지하기 위한 배리어로서 기능한다.
도 2 에 도시된 것처럼, 클램프 링을 받침대 위로 올리기 위해 리프트 플랫폼(43) 및 마운팅 링(44)과 함께 리프트 기구(13)를 사용하는 챔버에서, 상부 쉴드 부분(64)은 절연 라이너(50) 위로 올려질 수도 있다. 플랜지(61)는 하부 링 부분이 절연 라이너(50) 위의 상대 위치에서 유지되도록 충분한 길이로 하향 신장된 크기로 될 수 있다.
어떤 실시예에서, 하부 링 부분을 상부 쉴드 부분에 고정하여, 도 5 에 도시된 것처럼 상부 수리드 부분이 올려지고 내려짐에 따라 두 부품의 정렬이 유지되는 것이 바람직하다. 접경면(66)에서, 하부 링 부분 및 상부 쉴드 부분은 공정 중에 연결된 상태로 유지될 수 있으며, 상부 쉴드 부분의 교환을 위해 제거될 수 있다. 또한, 접경면(66)은 한 링 부분 상에 리브 또는 돌기부(71)를 포함하며, 다른 링 부분 상에는 디텐트(69)를 포함하여 링 부분들을 함께 고정한다. 링 부분들은 또한 핀, 접착제, 패스너에 의해 부착될 수 있으며, 추후에 상부 쉴드 부분의 교환을 위해 링 부분의 분리를 허용하는 다른 방법으로도 부착될 수 있다.
도 6 은 도 3 및 4 에 도시된 것처럼, 패스너를 위해 사용되는 카운터보어 및 홀과 탭이 없는 클램프 링의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 6 의 실시예는 PVD 챔버와 같이 클램프 링의 장착을 요하지 않는 공정 챔버 내에서 사용될 수 있다. 클램프 링은 받침대 위의 쉴드에 의해 지지될 수도 있으며, 받침대는 기판을 클램프 링 아래의 위치로 올리고 내린다.
본 발명에 따른 클램프 링은 Vespel과 같은 소모성 재료, 고밀도 플라스틱 재료, 폴리이미드, 폴리머, 및 에칭 및 증착 공정을 수행할 수 있는 다른 재료로 형성된 크램프 링에 특히 유용하다. 상술한 것들은 본 발명의 바람직한 실시예들이며, 본 발명의 또 다른 실시예들이 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 고안될 수도 있으며, 본 발명의 범위는 하기의 청구범위에 의해 결정된다.
하부 링 부분과 상부 쉴드 부분을 독립적으로 가공하여 클램프 링을 구성함으로서 가공이 간단해져서 원가를 낮출 수 있고, 에칭 및 증착 공정후에 상부 쉴드 부분만을 쉽게 교환할 수 있고, 하부 링 부분은 재사용할 수 있으므로 유지비를 저감할 수 있다.

Claims (13)

  1. 공정 챔버 내에서 사용하기 위한 멀티-피스 소모성 클램프 링으로서,
    U자 형상의 환상 하부 링 부분, 및
    상기 환상 하부 링 부분과 분리된 환상 상부 쉴드 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 클램프 링.
  2. 제 1 항에 있어서, 상부 쉴드 부분 상에 숄더를 추가로 구비하여 상기 상부 쉴드 부분과 하부 링 부분을 서로에 대해 정렬하는 것을 특징으로 하는 클램프 링.
  3. 제 1 항에 있어서, U자 형상의 하부 링 부분이 전기적으로 충전된 두 개의 부재 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 클램프 링.
  4. 제 1 항에 있어서, 상부 쉴드 부분을 하부 링 부분과 독립적으로 공정 챔버 내의 챔버 부재에 부착하기에 적합한, 상부 쉴드 부분 내의 복수의 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 클램프 링.
  5. 제 4 항에 있어서, 패스너의 헤드가 상부 쉴드 부분 안으로 적어도 부분적으로 들어가도록 하기에 적합한, 상부 쉴드 부분의 오목한 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 클램프 링.
  6. 제 5 항에 있어서, 패스너를 덮기에 적합한 캡을 구비하는 것을 특징으로 하는 클램프 링.
  7. 제 4 항에 있어서, 하부 링 부분이 챔버 부재에 부착되지 않고 하부 링 부분이 상부 쉴드 부분과 정렬되게 하는 것을 특징으로 하는 클램프 링.
  8. 제 7 항에 있어서, 하부 링 부분이 상부 쉴드 부분 상의 숄더에 정렬되도록 허용되는 것을 특징으로 하는 클램프 링.
  9. 제 1 항에 있어서, 하부 링 부분 및 상부 쉴드 부분은 함께 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 클램프 링.
  10. 바닥, 측벽, 및 상면을 구비한 챔버;
    챔버 내부의 기판 지지면;
    챔버 내에서 플라즈마를 생성하기에 적합한 파워 스플라이; 및
    공정 시스템 내의 공정으로부터 적어도 부분적으로 쉴드된 U자 형상의 하부 링 부분과 상부 쉴드 부분을 갖는 멀티-피스 클램프 링을 구비하는 것을 특징으로 하는 공정 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 클램프 링을 상승 및 하강시키기에 적합한 리프트 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 공정 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, U자 형상의 하부 링 부분이 절연 라이너와 겹치는 하향 신장 플랜지를 구비하는 것을 특징으로 하는 공정 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서, 하부 링 부분 및 상부 쉴드 부분이 링 부분을 함께 연결하도록 돌출부 및 디텐트를 구비하는 것을 특징으로 하는 공정 시스템.
KR1020000008494A 1999-02-22 2000-02-22 조합 클램프 링 KR100656727B1 (ko)

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