KR20010042722A - 진공 공정의 오버헤드가 거의 0인 동기 다중화 방법 및 장치 - Google Patents

진공 공정의 오버헤드가 거의 0인 동기 다중화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

작업물은 다수의 다운스트림 또는 실내 반응기간의 공용 무선 전원 주파수(22)를 교대로 반복해 스위칭하고, 공정실 중 동작하는 진공의 공정실에서 작업물을 실제로 처리하는 동시에 로봇이 대기압에서 다른 하나의 공정실의 다음 다른 하나의 작업물 처리와 관련된 오버헤드 작업을 수행하는 방법으로 연속적으로 제조된다. 교대로 공정실에서 작업물을 실제로 처리하는 것은 중복되지 않으며, 로봇은실제로 처리 단계 동안 모든 준비 작업을 시작하고 끝냄으로써, 사실상의 0 오버헤드(zero overhead)를 제공한다. 시스템 구조는 함께 작동하는 2중 공정실을 제외하고는 모든 불필요한 성분을 제거해 준다. 바람직한 형태는 공용 극초단파 전원(22)과 공용 진공 펌프(6) 및 공용 스로틀 밸브를 포함한다.

Description

진공 공정의 오버헤드가 거의 0인 동기 다중화 방법 및 장치 {SYNCHRONOUS MULTIPLEXED NEAR ZERO OVERHEAD ARCHITECTURE FOR VACUUM PROCESSES}
a. 플라스마 생성
플라스마를 생성하는 근본 이유는 국소 영역에 강한 열을 생성하여 기체의 원자나 분자를 들뜬 상태로 여기시키기 위해서이며, 몇몇 공유 화합물을 분해할 정도로 에너지가 강할 수 있다. 예를 들어, 안정한 기체 화합물인 CF4에서 일부 불소 원자들을 떼어내어 반응성이 매우 강한 단원자 F를 형성한다. 산소의 경우, 자연상태에서 O1의 상태가 아닌 O2의 상태로 존재한다. 산소가 극초단파 방사에 의해 간혹 생성되는 강한 RF 전기장을 통과할 때, 실제 상당량이 단원자 O1으로 분리되고, 이는 O2보다 훨씬 반응성이 강하다. 단원자 산소는 플라스마장(plasma field)속에서 1,000℃ 이상으로 가열된다. 포토리지스트(photoresist)는 탄소 화합물 또는 유기 화합물이다. 웨이퍼를 통상적으로 220℃∼270℃로 가열하여 뜨거운 단원자 산소에 노출시키면, 포토리지스트는 두께 및 다른 변수에 따라 10∼15초 내에 연소된다. 형성된 새 화합물은 일반적으로 CO2, CO, H2O이며, 이들은 대기 조건에서 기체이다. 포토리지스트 배출물은 진공 펌프를 통하여 기체 상태로 배출된다. 식각 공정에서는 다른 휘발성 기체가 형성된다.
플라스마는 대기압에서도 만들어질 수 있지만, 이렇게 만들어진 플라스마는 점화하기가 매우 힘들고, 제어하기도 힘들고, 막대한 에너지를 소비하며, 강한 자외선을 생성하고, 가둬두기가 힘들다. 거의 모든 반도체 공정은 대기 조건에 비하여 매우 낮은 압력에서 진행된다. 일반적 경우에, 플라스마 공정은 통상적으로 낮게는 1 밀리 토르(mTorr)에서 높게는 10 밀리 토르의 범위에서 수행되는 것이 통상적이다. 예를 들어, 포토리지스트 애싱(ashing)이나 표면 세정(cleaning) 및 준비 압력 범위는 약 0.1 토르에서 2 토르까지이다.
저압에서 플라스마를 생성하는 방법의 예로는 용량 결합 전극(capacitively coupled elctrodes), 평행판 반응성 이온 식각기(reactive ion etchers, RIE), 공명 RF코일을 포함하는 유도 결합 플라스마(inductive coupled plasma, ICP) 방법, 극초단파 캐버티(macrowave cavities), 전자 사이클로트론 공명(electron cyclotron resonance, ECR)이 있다. 어떤 실시예는 또한 플라스마를 형성하기 위한 자기장을 포함하기도 한다.
b. 진공 처리
웨이퍼의 반도체층들을 실제로 식각하고 박리하고 증착하는 반도체 실리콘 웨이퍼 공정은 일반적으로 약 10-3토르 이하의 영역에서 수 토르의 범위의 매우 낮은 대기 압력 조건 아래에서 일반적으로 수행되며, 이는 RF 또는 극초단파 에너지로 공정 기체를 여기 시키는 플라스마 상태를 재빨리 얻기 위한 것이다. 플라스마 여기된 공정 기체들은 매우 들뜬 반응 레벨을 가지고 있어 처리될 반도체 층과의 결합을 가속화한다. 이러한 진공 처리는 본질적으로 반도체 공정 설비 그 자체의 높은 비용(진공 펌프의 비용만 약 $40,000.00임)뿐 아니라, 진공 펌핑, 대기로의 배기, 웨이퍼의 이송, 문의 개폐, 출입 기체의 계량 등의 오버헤드 작업에 소요되는 비교적 과도한 양의 시간(통상적으로 전체 싸이클의 65-80%임)에 기여한다. 게다가 이러한 부 시스템 각각이 보통 다중 공정실 기계 내에 포함되어 있어 설비 비용과 공간을 많이 소비하면서 100%의 리던던시(redundancy)를 제공한다.
Nakane의 미국특허 제4,483,651호(2:10-13) 참고.
c. 반도체 설비 비용
반도체 웨이퍼 공정 설비에 드는 비용을 조사해 보면, 비교적 적은 수의 시스템 부품들이 전체 설비 비용의 대부분을 차지하고 있다는 것을 알 수 있다. 공정 기체 질량 흐름 제어기, 극초단파 및 저주파수 RF 전원 등의 RF 전원 및 진공 펌프는 실제 공정 반응기 다음가는 가장 비싼 비용 항목들이다. 비용이 매우 많이 드는 선택한 항목을 2중 복제함으로써 처리량을 증가시키는 단 하나의 공정을 개발함으로써 간단히, 즉시 비용을 현저히 절감할 수 있다.
따라서, 본 발명의 과제는 2중의, 나란한 웨이퍼 공정실을 제외한 다른 복수의 설치 작업의 모든 불필요한 요소들을 제거함으로써 반도체 공정 설비와 특히 대기를 진공화하는 설비에 드는 전체 비용절감을 현저히 줄이는 것을 목적으로 한다.
d. 오버헤드 시간
한편, (1) 카세트로부터 공정실 입구로의 웨이퍼 이송 및 환송, (2) 공정실 문의 개폐, (3) 공정실로부터의 또는 공정실로의 웨이퍼 교환, (4) 웨이퍼의 가열 또는 냉각 준비, (5) 희망 진공 수준 또는 역으로 상승된 압력으로의 공정 반응실 펌핑이나 배기 등, 반도체 웨이퍼 공정 설비에 의하여 수행되는 통상적인 오버헤드 작업을 조사하면, 오버헤드 작업을 수행하는 공용 필수 지원 부어셈블리(common material support sub-assembly)를 제어 및 공유, 즉 동기적으로 다중화함으로써 즉시, 현저하게 비용을 절감함을 금방 알 수 있다.
포토리지스트 애싱 장비 등 한 유형의 반도체 공정 장비에 대한 상대 속도의 한 예를 들면, 오늘날 시장에서 가장 빠른 고속 포토리지스트, 박리, 2중 공정실 모듈 장치는 한 시간에 보통 110에서 130개의 웨이퍼를 처리한다.
따라서, 단지 작은 비용만을 늘이면서 단일한 공정 장비의 하나의 결정적 단계에 리던던시를 부가하고 처리 시스템의 나머지 요소를 동기적으로 다중화함으로써 웨이퍼의 화학적 처리를 위한 환경 준비와 공통으로 관계 있는 웨이퍼 교환 오버헤드, 펌프/배기 오버헤드, 웨이퍼 온도 조절 오버헤드의 거의 100%를 제거하거나 막는 것이 본 발명의 과제이다.
e. 현재의 대기-진공 동기 다중화 반도체 웨이퍼 연속 이송 시스템
(1) 단일(solo) 웨이퍼, 이전의 시도
고비용, 고오버헤드 웨이퍼 처리의 문제를 해결하기 위한 이전의 시도들이 Uehara의 미국특허 제4,149,923호 및 앞에서 언급한 Nakane의 '651에 나타나 있다. Uehara 특허에서는 각각 독립적으로 펌핑되는 단일 웨이퍼, 단일 공정실이 하나의 공통 진공 상태에서 단일 웨이퍼들을 차례로 처리하는 다중 공정실로 대체되었다. 그리고 Nakane 특허의 시스템에서는 컴퓨터가 다수의 플라스마 반응기와 병행하여 동작하는 공통의 주 웨이퍼 이송 기구를 제어한다. 여기에서 각 반응기는 각자 자신의 종(branch) 왕복(shuttle) 웨이퍼 이송 기구에 의해 웨이퍼를 공급받고, 또한 각각은 그 자신의 진공 펌프를 가지고 있다. Uehara 및 Nakane는 공통의 진공과 자동 병렬 구조를 채용함으로써 어느 정도의 경제성을 이룰 수 있지만 전체 시스템에 너무 많은 중복된 요소를 남겼다.
(2)그룹 묶음 공정(group batch process)
일반적으로 사용되는 또 다른 방법은 하나의 로드락(load lock)에서 웨이퍼 그룹 전체, 즉 통상 한 카세트에 담긴 25개 이상의 웨이퍼를 모두 한번에 펌핑 및 배기시킴으로써 펌프 및 배기 오버헤드 시간을 줄인다. Blake의 미국특허 제5,019,233호의 시스템에서는 다수의, 독립적으로 펌핑되는, 단일 공정 공정실이 중앙의 내부 기판 처리 로봇의 도움을 받는다. 그 로봇은 25개의 웨이퍼 묶음 (batches)이 교대로 로딩되는 2중 로드락 공정실를 보조한다. 하나의 묶음(batch)이 열을 제거(desorpsion)하는 로드락 진공화 상태에 있는 동안 이미 진공상태에 있는 다른 묶음은 중앙의 내부 로봇에 의해 한번에 하나씩 선택된 공정실로 이송된다. 따라서 로드락에서 머무는 시간은 실제 (도포) 공정에 따라 정해진다. 그리고 로드락에서 머무는 시간이 연장되더라도, 배치락(batch lock)에 머무는 시간이 개별 카세트 전체 묶음의 연속 처리에 필요한 시간을 초과할 때까지는 설비의 생산성이 떨어지지 않는다.
공기에 노출되면 공정에 영향이 있는 연속 공정에서의 유독 가스 조절, 습기가 표면에 얼어 붙을 수 있는 냉각 공정에서의 습기 조절을 포함하는 진공 환경 안에 웨이퍼를 이송시키는 데에는 충분한 이유가 있다. 게다가 진공과 동등화된 환경 안에서의 웨이퍼 이송 시간이 더 빠름에도 불구하고, 그것은 계속 전체 생산 웨이퍼 처리 시간의 상당한 부분이 되고 있다.
따라서 Blake의 시스템이 전체 시스템 처리량을 증가시킴에도 불구하고, 카세트 진공 로드락의 비용이 매우 비싸고 진공 웨이퍼 이송 로봇 또한 비싸기 때문에 사용하기에 적정하지 않다. 그리고 다수의 공정실을 통하여 기판을 쌓는 연속 공정에서 본질적으로 필요한 오버헤드 때문에 절대 진정한 제로 오버헤드(zero over head)를 얻을 수 없다.
Begin의 미국특허 제5,310,410호에 의한 더 최근의 시도에서는, 연속 처리 공정에서 내부 중앙 로봇의 지원을 받는 서로 다른 기능을 위한 다수의, 개별 펌핑식 연속 공정실 사이에 대기 레벨 공정실이 배치되어 있다. 이 시스템이 필요로 하는 유연성을 증가시켰다는 것은 의심할 여지가 없지만, 그 대가로 설비 비용과 오버헤드가 크게 증가하였다.
마지막으로 Higashi의 미국특허 제5,611,861호에 의한 훨씬 더 최근의 예를 살펴보면, 충분한 수율을 얻기 위한 초기의 단일 웨이퍼 처리 시스템의 실패에 대하여 기재하고, 충분한 균일성과 수율을 얻기 위한 초기의 묶음 웨이퍼 처리 시스템의 실패에 대하여 기술하였다. 또한 수율을 충분히 높이기 위한 초기의 다중 공정실 웨이퍼 처리 시스템은, 이송 오버헤드 시간이 공정실의 처리 시간을 초과하여 작업이 끝난 웨이퍼가 이송을 위하여 기다려야 하기 때문에 실패한 것으로 기재하였다. 따라서 다중 공정실 처리 시스템에서도 수율을 증가시키기 위한 더 많은 노력으로서, Higashi는 다수의 공정실을 회전식 컨베이어(carousel) 위에 올려 놓을 것을 제안하였다. 회전식 컨베이어는, 공간적으로 서로 떨어져 있고 고정되어 있으며 회전식 컨베이어에 인접한 두 개의 스테이션으로 지지된다. 스테이션 사이에서 웨이퍼 처리가 진행되는 동안 회전식 컨베이어가 공정실을 회전시켜 하나 또는 다른 하나의 스테이션과 차례로 정렬시키면, 스테이션 중 하나는 처리되지 않은 웨이퍼들을 밀폐하여 봉합된 형태로 공정실로 이송하고, 다른 하나는 처리된 웨이퍼들을 밖으로 이송한다. Higash의 공정실은 자신의 플라스마 반응기용 고주파 전원을 각각 가지고 있다. 우리는 다시 종래의 기술이 기계 구성 요소의 효율이나 이용도를 크게 개선하지 못한 채로 각각의 공정실에서의 매우 비싼 항목의 완전한 100% 리던던시를 구현하고 설비 비용을 매우 증가시키는 대가로 수율을 증가시키는 것을 알 수 있다.
f. 현재의 반도체 이중 공정실 교대식 전원 공급 시스템
이스라엘에 위치한 Oramir의 반도체 교대식 2중 공정실 시스템에서, 대기압 오존 환경에서 스캔 레이저를 사용하여 반도체 웨이퍼상의 포토리지스트를 벗겨 낼 때 전원을 2중 공정실에 번갈아 인가하는 것이 알려져 있다. 그러나 이 일은 단순히 거울을 이용하여 한 공정실에서 다른 공정실로 레이저 빔을 번갈아 반사시킴으로써 수행된다. Oramir의 시스템은 지극히 값비싸고 느리며 시장의 종래 장비와도 가격이나 수율 경쟁력이 없다는 것은 명백하다. 게다가 전체 공정은 통상적인 저압 진공 레벨이 아니라 대기압이나 대기압 근방의 조건에서 수행된다. 더구나 고진공 처리 및 RF 전원 스위칭이 유별나게 복잡하기 때문에 Oramir가 제시하는 것은 아무 것도 없다. 따라서 교대로 대기-진공 2중 공정실과 교대로 동기 다중화되는 스위칭할 수 있는 무선 주파수 전원을 제공하는 것이 본 발명의 과제이다.
무선 주파수 전력을 공정의 중복 없이 2중의, 인접한, 다운스트림 또는 실내 플라스마 반응기에 교대로 공급하고, 두 반응기 중 하나에서 앞서 말한 오버헤드 작업을 수행하고 있는 동안에 그 곳에서의 공정과 중복되지 않고 다른 하나에서 실제 공정을 진행함으로써 설비 비용을 크게 줄이면서 전체 장비의 수율을 현저히 증가시키는 것이 오랫동안 느껴왔던 필요성이자 본 발명의 과제이라는 것은 앞에서 충분히 설명하였다.
본 발명은 일반적으로 제조 공정에서 작업물(workpiece)의 실제 처리 시간과 관련 있는 작업물 처리 오버헤드(overhead)를 감소시키는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 웨이퍼(wafer)의 반도체층을 식각(etching), 박리(stripping), 증착(depositing)하는 등 공정실(processing chamber)에서 웨이퍼를 실제로 처리하는 데 드는 시간은 상대적으로 증가시키고, 반도체 웨이퍼 공정실에서 진공으로 펌핑(pumping)하고 대기로 배기시키고 공정실로 또는 공정실로부터 웨이퍼를 이송하는 데 드는 시간을 상대적으로 줄이는 것에 관한 것이다. 본 발명은 특히 무엇보다도, 두 개의 다운스트림(downstream) 또는 실내(in-chamber) 플라스마 반응기 사이에서 교대로 공용 무선 주파수 또는 극초단파 전원을 스위칭하고 한 반응기에서 앞서 말한 오버헤드 작업을 수행하는 동안 다른 반응기에서는 실제 공정을 수행하는 것을 교대로 행함으로써, 종래의 2중 또는 다중 반응기 시스템과 견주어 볼 때, 전체 기계의 작업 수율을 현저하게 증가시키면서도 설비 비용은 전반적으로 절감하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2중실 형태의 전체 어셈블리를 나타낸 좌측 정면 사시도이다.
도 2는 도 1의 후면 사시도이다.
도 3은 도 1의 정면도이다.
도 4는 도 1의 좌측면도이다.
도 5는 도 1의 배면도이다.
도 6은 도 1의 평면도이다.
도 7은 도 2의 확대도이다.
도 8은 본 발명에 따른 공정 기체 분배 상자의 확대도이다.
도 9는 본 발명에 따른 극초단파 생성기의 확대도이다.
도 10은 본 발명에 따른 극초단파 스위치의 확대도이다.
도 11은 본 발명에 따른 플라스마원(plasma sources) 중 하나의 확대도이다.
도 12는 본 발명에 따른 웨이퍼 공정실 중 하나의 확대도이다.
도 13a-13e는 각각 본 발명의 진공 펌프 중 하나의 평면도, 저면도, 배면도, 우측면도 및 좌측면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 2중 다운스트림 반응기 형태의 일반적인 구조도로서, 단일 진공 펌프를 사용한다.
도 15는 본 발명에 따른 2중 다운스트림 반응기 형태의 상세 구조도로서, 단일 진공 펌프와 2중 스로틀 밸브를 사용한다.
도 16은 본 발명에 따른 2중 반응기 형태의 펌프/배기 시스템의 상세 구조도로서, 2중 진공 펌프와 단일 스로틀 밸브를 사용한다.
도 17은 본 발명에 따른 2중의, 동일 단일 공정, 다운스트림 반응기 형태의 제1 작업례의 상세 작업 기능 시간도를 나타낸 막대 그래프로서, 진공에 대하여 외부에 있는 두 개의 25-웨이퍼 카세트와 한 개의 앞 팔과 한 개의 뒷 팔을 가진 하나의 외부 로봇을 사용한다.
도 18은 두 개의 카세트를 사용하여 로봇의 동작을 추적하고 도 17에 도시한 작업례에 따라 처리하는 방법을 나타낸 개략도이다.
도 19 및 20은 로봇이 공정실 인접 한쪽 면에서 하나의 팔과 카세트 인접 다른 면에서 다른 팔을 가진 채 항상 서있는 것으로 그리고 웨이퍼들을 특정기능을 수행하기 위하여 한 팔에서 다른 팔로 왕복하는 것으로 보일 수 있는 도 17에서의 제2 작업례에서 본 발명의 수정된 형태의 로봇 동작을 나타내는 개략도이다.
도 21은 각 도면이 도 30에서 완전히 나타나는 본 발명의 제3 작업례의 부분을 나타내는 도 22 내지 29의 각각의 확대된 막대 그래프가 도 30에서 매우 줄여진 것으로 나타나는 단일의 큰 막대 그래프을 만들기 위하여 어떻게 결합하는가에 대한 개략도이다.
도 22는 도 30에서 완전히 나타나는 진공과 관련하여 단일의 외부 25-웨이퍼 카세트와 좌우 두 앞 팔을 가진 단일 외부 로봇을 사용하는 본 발명의 2중의, 동일 단일 과정, 다운 스트림 반응기 형태의 두 번째 실시예의 첫 번째 부분의 자세한 작업 기능 시간도의 막대 그래프이다.
도 23은 도 30의 작업례의 두 번째 부분의 자세한 작업 기능 시간도의 막대 그래프이다.
도 24는 도 30의 작업례의 세 번째 부분의 자세한 작업 기능 시간도의 막대 그래프이다.
도 25는 도 30의 작업례의 네 번째 부분의 자세한 작업 기능 시간도의 막대 그래프이다.
도 26은 도 30의 작업례의 다섯 번째 부분의 자세한 작업 기능 시간도의 막대 그래프이다.
도 27은 도 30의 작업례의 여섯 번째 부분의 자세한 작업 기능 시간도의 막대 그래프이다.
도 28은 도 30의 작업례의 일곱 번째 부분의 자세한 작업 기능 시간도의 막대 그래프이다.
도 29는 도 30의 작업례의 여덟 번째 부분의 자세한 작업 기능 시간도의 막대 그래프이다.
도 30은 진공과 관련하여 단일 외부 25-웨이퍼 카세트와 좌우 두 앞 팔을 가진 단일 외부 로봇을 사용하는 본 발명의 2중의, 동일 단일 과정, 다운스트림 반응기 형태, 도 22 내지 29에서 확대되어 보이는 여덟 개의 개별 부분의 두 번째 작업례의 전체의 자세한 작업 시간도의 막대 그래프이다.
도 31은 본 발명의 도 21 내지 30의 제3 작업례에서 사용되는 2중 팔 로봇의 확대된 사시도이다.
도 32는 공통된 변환판을 사용하는 2중 공정실을 교대로 서비스하는 단일 플라스마 도포기의 개략 평면도이다.
아래의 서술은 여기에서 구현하고 개괄적으로 설명할 본 발명의 구조, 기능 및 결과에 따라, 앞서 말한 과제와 또 다른 과제를 달성하고, 앞서 말한 그리고 지금부터 말할 이점이나 장점을 제공하는 본 발명의 간단한 요약이다. 출원인의 발명은 본 발명의 이점과 과제를 달성하는, 여기에 기재한 장치와 방법 양자를 독립적으로 포함한다. 발명의 두 형태를 모두 아래에서 기술한다. 그리고 아래에서 비록 명확하고 간결하게 설명할 목적으로 출원인이 때때로 한 가지 형식만 사용하여 발명의 다양한 측면과 특징을 기술하더라도 출원인의 의도는 두 가지 형태를 모두 청구하는 것이다.
발명의 첫 번째 측면은 다수의 작업물을 연속적으로 처리하는 방법으로서, 한 쌍의 공정실 중 하나의 공정실에 무선 주파수 전력을 공급하는 단계, 상기 하나의 공정실에서만 고진공에서 하나의 작업물을 실제로 처리함과 동시에 상기 다른 공정실에서의 상기 다른 작업물의 처리와 관련된 거의 모든 전후 처리 오버헤드 작업을 실질적인 대기압에서 동시에 수행하는 단계, 다른 공정실에 전력을 공급하고 그 안에서 고진공에서 다른 작업물을 실제로 처리함으로써 상기 단계들을 역으로 행하는 것과 동시에 상기 하나의 공정실에서의 제3작업물의 처리와 관련된 거의 모든 전후 처리의 오버헤드 작업을 동시에 수행하는 단계, 그리고 상기 단계들을 순서대로 모두 계속하여 반복하는 단계를 포함한다.
발명의 이러한 측면에서의 다른 특징은 공정실들을 인접하게 두는 것과, 극초단파 전력 공급, 공통 무선 주파수 전원을 한 쌍의 공정실 사이에 다중화시키는 것, 다운스트림 또는 실내 플라스마 반응기에서의 실제 작업물 처리, 한 공정실에서의 한 작업물의 처리와 중복하지 않고 다른 공정실에서 다른 작업물을 실제로 처리하는 것, 다음에 처리할 작업물이 들어 있는 공정실의 문을 닫음으로써 실제 처리 단계를 시작하고 그 작업물의 처리를 완료하였을 때 그 공정실 문을 엶으로써 그 단계를 끝내는 것, 그리고 실제 처리 단계의 시작과 끝 사이에 로봇이 모든 오버헤드 작업을 시작하고 완료하는 것을 포함한다.
발명의 두 번째 측면은 다수의 작업물을 연속적으로 제조하는 방법으로서, 다수의 공정실간에 공용 무선 주파수 전원을 교대로 스위칭하는 단계, 상기 공정실 중 작동하는 하나의 공정실에서 고진공에서 하나의 작업물을 실제로 처리하는 단계, 그리고 상기 단계들을 순서대로 모두 계속하여 반복하는 단계를 포함한다.
발명의 이러한 측면의 다른 특징은 2중 공정실에서의 처리 단계, 공정실을 근접하게 위치시키는 단계, 극초단파 전원을 공정실의 쌍 사이에서 동기적으로 다중화시키는 단계, 다운스트림 또는 실내 플라스마 반응기에서 실제로 작업물을 처리하는 단계, 한 공정실에서의 한 작업물의 처리와 중복하지 않고 다른 공정실에서 다른 작업물을 실제로 처리하는 단계, 다음에 처리할 작업물을 가진 공정실의 문을 닫음으로써 실제 처리 단계를 시작하는 단계와 그 작업물의 공정을 완료하였을 때 그 공정실 문을 엶으로써 그 단계를 끝내는 단계, 그리고 실제 처리 단계의 시작과 끝 사이에 로봇이 앞서 언급한 모든 작업을 시작하고 완료하는 단계를 포함한다.
발명의 세 번째 측면은 2중 공정실을 통해 작업물을 처리하는 연속적인 방법으로서, 상기 제1 공정실이 ON되고 상기 제2 공정실이 OFF되도록 공용전원을 스위칭하는 단계(a), 처리된 상기 작업물을 상기 제2 공정실에서 꺼내고 처리할 다른 작업물을 상기 제2 공정실에 다시 넣는 것과 동시에 상기 제1 공정실에서 상기 작업물의 처리를 완료하는 단계(b), 상기 제1 공정실이 OFF되고, 상기 제2 공정실이 ON되도록 공용전원을 스위칭하는 단계(c), 처리된 작업물을 상기 제1 공정실에서 꺼내고 처리할 다른 작업물을 상기 제1 공정실에 다시 넣는 동시에 상기 제2 공정실에서 상기 작업물의 처리를 완료하는 단계(d), 상기 (a)-(d)의 단계를 계속하여 반복하는 단계(e)를 포함한다.
이 발명의 네 번째 측면은 단일한 제1 스테이지 처리 장치와 제2 스테이지 처리 장치의 두 공정실을 통하여 작업물을 처리하는 연속 방법으로서, 상기 제1 스테이지 처리장치의 배출물을 상기 제1 경로로 스위칭하면서 상기 제1 스테이지 처리장치의 배출물이 상기 제2 경로로 가지 못하도록 차단하고 상기 제2 경로를 닫는 단계(a), 제2 스테이지의 상기 제1 공정실에서 작업물의 처리를 완료함과 동시에 제2 스테이지의 상기 제2 공정실에서 처리된 작업물을 꺼내고 처리할 다른 작업물을 제2 스테이지의 상기 제2 공정실에 다시 넣는 단계(b), 상기 제1 스테이지 처리장치의 배출물을 상기 제2 경로로 스위칭하면서 상기 제1 스테이지 처리장치의 배출물이 상기 제1 경로로 가지 못하도록 차단하는 단계(c), 상기 제1 스테이지의 배출물을 이용해 상기 제1 경로를 열고 제2 스테이지의 상기 제2 공정실에서 작업물의 처리를 완료함과 동시에 제2 스테이지의 상기 제1 공정실에서 처리된 작업물을 꺼내고 제2 스테이지의 상기 제1 공정실에 처리할 다른 작업물을 다시 넣는 단계(d), 상기 (a)-(d)의 단계를 계속하여 반복하는 단계(e)를 포함한다.
본 발명의 많은 장점 중 일부는
1. 전체적인 시스템 구조는 불필요한 부분과, 구성요소의 공유가 허락되더라도 두 공정실 사이에 청산될 압도적 다수의 예를 들어, 스위칭 할 수 있는 공용 무선 주파수 전력 공급, 스로틀 밸브, 기체 상자, 압력 분배기, 그리고 진공 펌프를 포함하는 고비용 부 시스템을 제거한다
2. 이 발명은 증착 및 식각의 반도체 공정 및 예를 들어 포토리지스트 제거, 웨이퍼 세정 등에 적용할 수 있다.
3. 전원 공급 스위칭과 교대식 동기 다중화 처리와 더불어 두 공정실 반응기를 이용하는 시스템 구조는 새로운 것이다.
4. 진공 내에서 연속적으로 웨이퍼를 이송할 것을 요구하지 않는 웨이퍼 공정에 대해서는 적어도 시스템은 로드-락과 진공 웨이퍼 이송 로봇에 드는 추가 비용 없이도 진공 로드-락 시스템보다 나은 결과를 얻는다.
5. 시스템은 대기 및 진공 조건 사이에서의 웨이퍼 이송과 관련 있는 통상의오버헤드를 모두 본질적으로 부정하는 실질적으로 연속적인 논-스톱(non-stop) 웨이퍼 처리를 구현한다.
6. 시스템은 대기-진공 공정에 드는 시스템 비용을 크게 증가시키지 않고 전체 장비의 수율과 이용도를 현격히 증가시킨다.
7. 두 개의 공정 반응기의 교대 이용이 사실상 단일 공정 모듈을 실행하는 것이라는 것을 인식하면, 계획된 시스템 수율은 시스템 비용을 통상 10-20 % 만을증가시키면서 시간당 200 웨이퍼 이상까지로 두 배 이상이 될 수 있다.
1. 개요
도 15, 17 및 18에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 대한 동기 다중화 0 근접 오버헤드 시스템 구조(10)는 공정 기체를 조절하는 한 그룹의 유량 조절기(mass flow controller)(20)와 극초단파 및 무선 주파수(RF) 전력원(22)과 단일 진공원(34)(선택적임)으로 이루어진 전형적인 것이다. 중요한 차이는 두 공정실(30, 32)중 두 번째 것을 추가한다는 점이다. 두 공정실(30, 32)에서 교대로 웨이퍼가 처리된다. 하나의 반응실 또는 공정실(30)이 웨이퍼를 처리하고 있는 동안에, 다른 하나의 공정실(32)이 대기로 배기되고(43)(도 15), 처리된 웨이퍼가 처리되지 않은 새로운 웨이퍼와 교환되며, 다른 하나의 공정실(32)이 원하는 진공도로 다시 펌핑된다. 선택 사항인 웨이퍼 온도 조절기(31, 33)는 펌핑 직전이나 진공 펌핑 중에 사용된다. 공정 기체와 진공원은 계전기 및/또는 극초단파 스위치(24)를 통하여 관련 극초단파 또는 무선 주파수 전원(22)과 함께 적정한 공정실(30, 32)에 교대로 작용한다(20).
적정한 극대치에 도달하기 위해서는 로봇 이송 오버헤드와 펌핑 및 배기 오버헤드 시간의 합이 실제 웨이퍼 처리 전체 시간보다 짧아야 한다(도 17). 짧은 공정 시간에 대하여 통상적인 설비 이용률이 30% 또는 그 이하인 데 비해, 이러한 형태에서 실제 공정에 대하여 거의 100%의 설비 이용률이 달성된다. 공정실(30, 32)을 추가하면 시스템 비용이 증가하나, 설사 그러하다고 해도 전체 시스템 비용의 10∼20%만이 증가할 뿐이다. 오늘날 시장의 개선된 시스템에 대해서는, 본 발명은 종래 기술의 통상 처리량의 거의 두 배로 전체 처리량이 실질적으로 증가한다.
더 특별하게는 도 1 내지 도 13에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 진공 공정의 오버헤드가 거의 0인 컴퓨터 제어 동기 다중화 구조의 전체 어셈블리가 바람직한 실시예에 나타나 있다. 이 실시예는 도 7에 도시한 가장 일반적인 형태의 컴퓨터, 앞판(12)(도 1, 3), 하나 이상의 카세트(14, 16)(도 1, 3, 6), 로봇(15)(도 4, 6), 뒷판(18)(도 2, 7), 공정 기체 분배 상자(20)(도 2, 7, 9), 극초단파 생성기(22)(도 1, 2, 7, 9), 극초단파 스위치(24)(도 2, 5, 7, 10), 하나 이상의 플라스마원(26, 28)(도 2, 5, 7, 11), 둘 이상의 공정실(32, 32)(도 1, 7, 12), 하나 이상의 진공 펌프(34)(도 7, 13)를 포함한다.
도 14, 17 및 18에 나타낸 본 발명의 일반적인 공정에서, 두 공정실(30, 32)은 진공에서 동일 또는 유사한 공정을 행하기 위해 설치된 동일한 단일 공정실이다. 공정 사이클은 로봇(15)의 움직임을 검토함으로써 가장 잘 설명될 수 있다. 먼저, 사이클 중에 로봇(15)이 이미 처리된 웨이퍼를 이미 배기된(20) 공정실(30)에서 한 손잡이로 꺼내고, 다른 손잡이로 카세트(14, 16)(하나 이상의 카세트도 사용가능)에서 이미 꺼낸 미처리 웨이퍼로 이를 대체하는 것을 볼 수 있다. 공정실(30)을 진공(34)으로 만들고, 공용 극초단파 발생기(22)에 있는 스위치(24)를 스위칭하여, 그 공정실의 플라스마(26)를 점화함으로써 실제 웨이퍼 처리 공정을 시작한다. 첫 번째 웨이퍼를 공정실(30)에서 처리하고 있는 동안, 로봇(15)은 가지고 있는 처리된 웨이퍼(포토리지스트 애싱의 경우 아직도 뜨거운)를 식히면서 카세트(14, 16)로 이동하여 그 웨이퍼를 카세트(14, 16)에 실으면서 처리되지 않은 두 번째 웨이퍼를 꺼내어 이미 내부에서 웨이퍼 증착 처리를 막 마친 배기된(20) 다른 공정실(32)로 향한다. 로봇(15)은 다른 공정실(32)로부터 처리된 웨이퍼를 꺼내고, 다른 손잡이로 이를 처리되지 않은 두 번째 미처리 웨이퍼로 대체한다. 두 번째 웨이퍼를 공정실(32)에서 처리하고 있는 동안, 로봇(15)은 가지고 있는 처리된 웨이퍼(아직도 뜨거운)를 식히면서 카세트(14, 16)로 이동하여 그 웨이퍼를 카세트(14, 16)에 실으면서 처리되지 않은 세 번째 웨이퍼를 꺼내어 이미 내부에서 웨이퍼 증착 처리를 막 마친 배기된(20) 다른 공정실(30)로 향한다. 이러한 과정을 반복한다.
전원이 켜지고 꺼지는 시간 사이에 각 공정실(30, 32)이 교대로 동기적으로 실제 웨이퍼 처리를 시작해 마치는 동안, 공정실(30, 32) 오버헤드 공정과 로봇(15) 오버헤드 공정(즉, 모든 실제 처리 전후 준비 단계)이 모두 시작되고 끝나면, 오버헤드는 거의 0이 된다.
아래에서 더욱 상세히 설명하는 것처럼, 전원, 진공 펌프 및 스로틀 밸브는 모두 한 쌍의 공정실이 공유하고 공정실(30, 32)의 작동에 시간을 맞추어 교대사용이 가능하다. 그러나 앞에 언급한 부품들뿐 아니라 시스템의 다른 부품들, 즉 이에 한정되지는 않지만 종점 탐지기(end-point detector), 압력 변환기(pressure transducer)(공정실 압력을 측정하는 압력계), 기체실(gas box), 재충전 압력 탱크 및 관, 저장조와 압력 장치 및 관 등도 공유할 수 있다. 여기에서 보여준 것 이외에 다른 부품들도 공유가 가능하다.
2. 전원
플라스마 전원은 여러가지 형태로 나타난다. 본 발명의 바람직한 실시예에 서는 극초단파 에너지를 이용하여 낮은 압력의 공정 기체를 여기시키지만, 부가적 전원을 사용하여 플라스마 조건을 만들어 내는 것도 본 발명에서 가능하다. 많은 수의 무선 주파수 스펙트럼이 통신용으로 예약되어 있지만, 실제로 미국연방통신위원회(FCC)는 특정 주파수만을 고전력 비통신용으로 상용하게 하고 있다. 통상적으로 상업용 반도체 장치에 사용되는 무선 주파수는 보통 100KHz, 400KHz, 13.56MHz, 915MHz, 2.45GHz이다. 900MHz 이상의 대역들은 파장이 매우 짧기 때문에 일반적으로 극초단파 주파수라고 하지만, 사실상 이들은 모두 무선 주파수이며 본 발명은 모든 적용 가능한 무선 주파수를 포함하고자 한다.
3. 로봇의 중개 장치(Robotic Interfaces)
공정 반응기와 로봇의 중개 장치는 다양한 형태를 가질 수 있다. 도 19 및 20에 도시한 제2 작업례의 한 실시예를 보면 하나의 팔 및 두 개의 손잡이를 사용한다. 두 손잡이는 하나의 팔에 연결되었으나 한번에 두 웨이퍼를 잡을 수 있다. 바람직한 로봇의 형태는 각각 손잡이가 있는 두 개의 팔을 가진 로봇으로, 아래의 제3 작업례에서 기술하는 것처럼, 두 개의 웨이퍼 전체에 대하여 각 팔로 웨이퍼를 하나씩 잡는다. 웨이퍼 하나만을 잡는 하나의 손잡이와 연결된 하나의 팔을 사용하면 대부분의 경우에 너무 느리지만, 장시간의 공정에서는 적절할 수 있다.
여기에 사용되는 특수한 구조는 90° X-Y 좌표 위의 카세트와 공정실이 있다는 점이다. 이는 로봇이 한쪽에 있는 카세트와 다른 한쪽에 있는 공정실을 연결하는 직선에 수직인 직선 경로로 움직인다는 것을 의미하며, 이때 로봇의 한 손잡이는 두 카세트 사이의 통로로, 다른 손잡이는 두 공정실 사이의 통로로 움직인다.
원형 배열을 사용한다면, 로봇이 직선 이동할 필요가 없다. 원형 배열에서 로봇이 중심에 있고 카세트 및 공정 반응기는 한 원주상에 있다. 신형 로봇은 90°X-Y 좌표상에 있는 카세트 및 공정 반응기와 함께 작동할 때 이동의 자유도가 더 있긴 하지만, 중심의 고정된 자리에 위치한다. 로봇의 모든 형태를 포함하려는 것이 본 발명이 의도하는 바이다.
4. 공정 기체 흐름
도 15의 개략도에 잘 나타나 있는 것처럼, 본 발명의 공정 기체는 선택된 후 공정 기체 분배 상자(20)에 장착되어 있는 다수의 밸브의 위치에 따라 다수의 관을 따라 흐르며, 컴퓨터 프로그램(도시되지 않음)에 따라 제어된다. 본 발명에서 사용하는 기체와 분배 기기(20)는 모두 통상적인 것이지만, 시스템 구조와 기체의 흐름을 조절하는 소프트웨어 공정은 독특한 것이다.
공정 기체는 한 쌍의 공정실(31, 32) 모두에 대하여 동일한 곳에서 나온다. 그러나 기체는 플라스마 도포기(plasma applicator)(26, 28)와 공정실(30, 32)의 각 조합에 대하여 별개인 서로 분리된 관을 통하여 교대로 흐를 수 있다. 이러한 기체 흐름은 처리되지 않은 웨이퍼를 로봇(15)으로 공정실에 넣는 것, 공용 펌프(34)로 공정실(30, 32)을 진공으로 만드는 것, 척(chuck)(31, 33) 위에서의 웨이퍼 가열, 공용 극초단파 전원(22)의 공용 극초단파 스위치(24)에 의한 스위칭 온, 스로틀 밸브(36, 37)에 의한 공정실(30, 32) 압력의 안정화, 공정실(30, 32)의 배기(41, 43) 그리고 로봇(15)이 공정실(30, 32)에서 처리된 웨이퍼를 꺼내는 것과 동기적으로 이루어진다. 당업계에서 잘 알려진 것처럼, 고립 밸브(38, 39)를 닫고, 우회 밸브(45, 47)를 열고, 오리피스(49, 50)를 통하여 공정실(30, 32)을 진공(34)으로 만들면 스로틀 밸브(36, 37)를 우회하는 간단한 저속 펌핑이 이루어진다. 이 단계는 단열 팽창의 속도를 줄이고, 궁극적으로 공정실(70, 72)의 온도를 떨어뜨린다. 초기에 고속 펌핑을 하면 응축이 일어나고 미립자가 생성되기 때문에 이와 같이 저속 펌핑을 하는 것이다.
5. 펌핑 시스템
도 16에 잘 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 펌프/배기 시스템의 펌핑 부 시스템(40)은 두 공정실(70, 72)에 대하여 두 개의 펌프(96, 98) 및 하나의 스로틀 밸브(94)를 포함한다. 이 구조는 어떤 경우라도 두 공정실(70, 72) 중 오직 하나만이 공정을 진행하는 조건에 기초한다. 공정실(70, 72)의 펌핑을 위해, 정지 밸브(86, 92) 중 적절한 하나가 열리고 습식 펌프(98)가 작동된다. 압력계(64)는 정지 밸브(66, 68) 중 적절한 하나가 열려서 공정이 진행되는 공정실(70, 72)의 압력을 나타낸다. 공정실 압력을 안정화하기 위해, 스로틀 밸브는 공정실 압력이 너무 낮다면 이에 대응하여 닫히고, 공정실 압력이 너무 높으면 이에 대응하여 적절히 열린다.
펌프 부 시스템(96, 98)은 하나의 공정실 설비에 쓰이는 하나의 진공 펌프와 비교해 볼 때, 다음과 같은 부가적인 중요한 작동 특성과 이점을 제공한다.
a. 건식/습식 펌프가 동작의 희생 없이 비용을 절감한다.
도 16의 실시예에서 두 펌프(96, 98) 중 하나는, 다른 펌프가 오직 웨이퍼 처리 동안에만 사용되는 동안, 공정실 펌핑 다운에 단독으로 사용된다.
공정실(70, 72)을 펌핑 다운 할 때는 습식 펌프(98)가 작동하고 정지 밸브(86, 92) 중 적절한 하나가 열리며 관련 정지 밸브(88, 90)가 닫힌다. 습식 펌프(98)는 펌핑 과정을 매끄럽게 하기 위해 윤활유를 필요로 하므로, 역류 때문에 공정실(70, 72)이 윤활유로 오염될 가능성이 매우 높다. 그러나, 윤활유의 역류는 적은 수의 기체 분자가 펌핑관에 존재하는 고진공의 상태에서 일어나는데, 윤활유 분자가 공정실(70, 72)로 역류하기 위해서는 약간의 시간이 걸린다. 펌핑 다운 동안에 공정실 압력은 760 토르에서 1 토르까지 감소하고 한 펌핑 주기는 3∼5초 내에 완료된다. 압력이 더 높을수록 많은 기체 분자가 산출되며, 짧은 시간에 쓸어버리는(sweeping) 효과가 나타나 결국 역류 효과가 사라진다.
웨이퍼를 처리할 때에는, 건식 펌프(96)가 스로틀 밸브(94)와 함께 작동하고, 정지 밸브(88, 90) 중 적절한 하나가 열리며 관련 펌프다운(pump-down) 정지 밸브(86, 92)가 닫힌다. 건식 펌프(96)는 펌핑 과정상 윤활유를 필요로 하지 않으므로, 펌핑관을 통하여 공정실(70, 72)로 윤활유가 역류하여 발생하는 공정 오염의 가능성을 없애주기 때문에 공정 펌프로서 바람직하다. 건식 펌프(96)는 습식 펌프(98)보다 거의 두 배의 비용이 든다. 건식/습식 펌핑 시스템 설비는 시스템의 전체 비용을 줄이고 펌프(96, 98)의 기능을 효율적으로 이용한다.
b. 단일 스로틀 밸브는 비용을 더 절감한다
도 16의 실시예에서, 언제든지 공정실(70, 72) 중 오직 하나만이 공정을 진행하므로 스로틀 밸브(94)가 오직 하나만 필요하다. 이러한 구조는 정지 밸브(88, 90) 중 하나를 열고 다른 하나를 닫고 정지 밸브(86, 92)를 닫음으로써 하나의 공정실로부터 다른 공정실로 스로틀 밸브를 스위칭할 수 있게 해 준다.
c. 공정실 사이의 공정 편차가 적다
한 쌍의 공정실(70, 72)이 같은 스로틀 밸브(94)와 공정 펌프(96)를 공유하기 때문에 공정실과 공정실 사이의 공정 편차는 현저히 준다.
d. 펌프-다운시 스로틀 밸브를 우회함으로써 전체 공정 시간이 줄어든다.
펌핑 다운이 스로틀 밸브(94)를 통하여 이루어진다면 펌핑 다운을 더 빨리하기 위하여 스로틀 밸브(94)가 활짝 열려 있어야 한다. 공정실(70, 72)이 기본 압력에 달하면, 스로틀 밸브(94)는 공정 기체가 흐르기 시작하는 동안 감압 위치(throttling position)로 이동하기 시작한다. 스로틀 밸브(94)를 조절하여 공정실이 원하는 공정실 압력에 도달하는 데는 약 5초가 걸린다. 공정 압력을 더욱 빠르게 안정화 하기 위하여 스로틀 밸브를 희망하는 위치에 미리 설정할 수 있기 때문에, 펌프-다운시 스로틀 밸브(94)를 우회함으로써 이 5초 전부가 거의 절약될 수 있다.
6. 배기 시스템
도 16에서 잘 도시하였듯이, 본 발명의 한 실시예에서, 펌프/배기 시스템의 배기 부 시스템(40)은 통상적인 기체 상자(42)를 통하여 시스템 내로 들어오는 N2기체원을 포함한다. 이러한 기체 상자(42)는 압력 계기(44), 정지 밸브(46), 조절 범위가 0∼100 psig인 압력 조절기(48), 필터(50) 및 정지 밸브(52)를 갖는다. 기체 상자(42)는 N2기체를 재충전 압력 탱크(53)에 분배한 다음, 한 쌍의 평행 밸브(56, 60)를 통하여 공정실(70)에, 그리고 한 쌍의 평행 밸브(58, 62)를 통하여 공정실(72)에 분배한다. 미니 콘벡톤(miniconvectorn)(78, 80)은 수 mTorr의 기본 진공에서 760 Torr의 대기압 수준까지의 넓은 범위의 공정실(70, 72) 압력을 밸브(82, 84)를 통하여 측정할 수 있다.
배기 부 시스템은 다음의 부가적인 동작 특성과 이점을 제공한다.
a. 오염 입자의 저속 초기 배기
공정실(70, 72)에서의 공정을 마치면, 작은 오리피스(0.25인치) 밸브(60, 62) 중 적절한 하나를 엶으로써 초기 저속 배기를 행한다.
b. 압력 재충전 탱크에 의한 고속 배기
전술한 짧은 초기 저속 배기 단계 바로 다음에 고속 배기가 이루어지며, 이는 작은 오리피스 밸브(60, 62)를 닫고 재충전 압력 탱크(53)로부터의 N2로 공정실을 재충전하는 큰 오리피스 밸브(56,58) 중 적절한 하나를 여는 방법으로 행한다. 재충전 압력 탱크(53)는 압력 계기(54)에서 30 psig의 좋은 압력으로 유지된다.
c. 재충전 압력 탱크는 관의 압력 감소를 줄인다.
배기는 많은 N2를 필요로 한다. 만약 압력 탱크(53) 없이 제2 공정실이 공정을 진행하는 동안 제1 공정실이 배기를 한다면, 제2 공정실에 연결된 기체관의 N2압력이 떨어질 수 있고, 이러한 경우 제2 공정실의 공정 기체 흐름이 교란될 수 있다. 재충전 압력 탱크(53)는 전기 회로의 축전기와 동일한 역할을 하여, 에너지를 짧은 주기의 시간 내에 충전시키고 방전시킴으로써 공정 중의 교란을 최소화한다.
d. 계속적인 정화를 통하여 습기가 공정실로 유입하는 것을 방지한다.
습기는 부식의 근본 원인이다. 도 15에 도시한 게이트 밸브(41, 43)를 열어 공정실(70, 72)을 대기로 배기하고 로봇(15)이 공정실(70, 72) 내외로 웨이퍼를 이송시킬 때, 펌프/배기 시스템의 배기 부 시스템은 도 16에 도시한 블리드 밸브(bleed valve)(60, 62)를 통하여 N2기체를 조금씩 정화시켜 공기와 습기가 공정실(70, 72)로 유입되는 것을 막는다.
7. 진공조 등가물(Vacuum Reservoir Equivalent)
하나의 공정실은 웨이퍼를 처리하고 다른 하나의 공정실은 진공 펌프로 펌핑다운을 시작하는 경우, 펌핑된 공기 덩어리가 진공관을 타고 다른 하나의 펌프로 이동할 뿐만 아니라 웨이퍼를 처리중인 다른 공정실로 역류하여 상호작용이 일어날까 보아, 하나의 진공 펌프에 두 개의 공정실을 연결하는 것을 꺼릴 필요가 없다. 최부압(most negative pressure)은 펌프 상부(head)에 걸리게 될 것이다. 진공관이 충분히 길고 그 직경이 충분히 크다면, 압력이 균일하게 되고 퍼져서 공간을 채울 것이다. 펌핑 다운되는 쪽이 펌프에 다다르면, 압력이 매우 낮게 될 것이다. 한편, 공정 기체가 웨이퍼가 유량 조절기를 통해 처리되는 쪽에 전달된다. 애싱의 경우 전체 공정 기체 유량은 분당 5 리터이다. 따라서 처리되는 공정실을 통과하는 기체는 관 내부의 기체에 비해 고압에 놓여질 수밖에 없다. 이 작업의 핵심은 충분히 긴 진공관을 사용하여 두 공정실을 상호 격리시키는 데 있다. 격리가 잘 되기 위해서는, 펌핑 다운되는 공정실로부터 팽창하는 공기에 충분한 공간을 제공하도록 진공관의 직경이 충분히 커야 한다. 게다가 펌핑 다운되는 공정실로부터의 초기 공기 분출(air burst)이 천천히 진행되도록 우회 밸브가 1/4 인치의 진공관에 설치되어 있다. 1∼2초 후, ISO 80 주 밸브(main valve)를 열어 공기의 통과를 늘임으로써 공정실에 남아 있는 공기를 빠르게 펌핑한다.
8. 종점 탐지기(End-Point Detector)
광섬유 케이블(fiber optic cable)은 작업 중인 공정실로부터의 자외선을 전달한다. 또한, 한 번에 오직 한 공정실만이 웨이퍼를 처리하기 때문에 두 광섬유 케이블은 두 공정실의 신호가 더해지는 광합점(optical suming junction)에서 만난다. 한 번에 오직 하나의 공정실만이 자외선을 생성하는 것이 명백하므로 광스위치는 불필요하다. 종점 탐지기는 단색화장치(monochromator)인데, 단 하나의 스펙트럼 방출선, 즉 통상적으로 OH선(OH line)인을 가려낸다. 종점 탐지기는 비교적 고가이며 보통 공정실마다 하나씩 필요하다.
10. 제1 작업례
도 17 및 18에 도시한 바와 같이, 막대 그래프는 본 발명의 실시예에 따른 제1 작업례의 한 주기에 대해 작업 함수를 Y좌표에, 시간(time)을 x 좌표에 나타내고 있다. 제1 작업례에서는 동일 또는 유사한 공정을 각각 수행하는 두 개의 다운스트림 반응기가 (진공에 대하여) 외부에 위치하는 두 개의 25-웨이퍼 카세트와 앞 팔 및 뒷 팔을 각각 하나씩 가지고 있는 외부 단일 로봇의 지원을 받는다. 하나 의 25-웨이퍼 카세트를 이용할 때도 동일한 순서로 진행한다.
실제로 공정 반응기는 서로 다를 수 있지만 여전히 오버헤드 및 공정 작업을 교대로 수행할 수 있다. 웨이퍼는 제1 공정실에서 제1 카세트로, 제2 공정실에서 제2 카세트로 이동한다.
도 17에 나타나 있으며 앞에서 개괄적으로 설명한 것처럼, 공정 사이클은 도 18에 도시되어 있는 로봇(15)의 동작을 관찰함으로써 잘 설명될 수 있다. 도 17의 제일 첫 작업부터 시작하면 제1 공정실을 대기압으로 다시 채운다. 제1 공정실의 핀(pin)을 들어올리고 문을 열면 로봇(15)은 뒷 손잡이로 제1 공정실에서 이미 처리된 제1 웨이퍼를 꺼내 180°회전하며, 앞 손잡이로 제1 카세트(하나 또는 두 개의 카세트도 사용 가능)에서 미리 꺼낸 미처리된 제3 웨이퍼를 제1 공정실에 넣는다. 제1 공정실의 문을 닫고 핀을 내리며 척(31)에 진공(34)을 인가하고 제1 공정실을 펌핑한다. 이후, 공정 기체를 주입하고 스로틀 밸브(36)(또는 도 16에 도시한 단일 펌프 공정의 도면 부호 94)를 조절함으로써 공정 기체를 안정화한다. 공용 극초단파 발생기(22)의 도면부호 24를 제1 공정실쪽으로 스위칭하여 플라스마(26)를 점화함으로써 제3 웨이퍼의 실제 처리 공정을 시작한다. 한편, 로봇은 처리할 새 제3 웨이퍼를 제1 공정실에 넣은 후, 제3 웨이퍼가 제1 공정실에서 처리되는 동안, 로봇은 여전히 뜨거운 제1 웨이퍼를 보유한 채 제2 카세트로 이송한다. 이 때 로봇은 냉각 스테이션에 위치하는데 이는 실제로 블로어(blower)(도 15의 도면 부호 35)에서 로봇을 향하는 차가운 공기와 결합된 로봇 몸체의 흡열 영역에 해당한다. 그러고 나서 로봇은 뒷 손잡이로 제1 웨이퍼를 제2 카세트에 넣고 물러나 새 슬롯에 인덱싱하여 뒷 손잡이로 제2 카세트에서 미처리된 제4 웨이퍼를 꺼내고, 이미 증착된 제2 웨이퍼의 처리를 막 끝내고 배기된 제2 공정실의 문이 열리기를 기다린다. 로봇(15)은 앞 손잡이로 제2 공정실에서 처리된 제2 웨이퍼를 꺼내고 180°회전한 후, 뒷 손잡이로 미처리 제4 웨이퍼를 제2 공정실에 넣는다. 여전히 뜨거운 제2 웨이퍼를 냉각하면서 제1 카세트로 이송한 뒤, 제1 카세트에 제2 웨이퍼를 넣고 물러나 미처리 제5 웨이퍼를 제2 공정실에 인덱싱하여 꺼낸 다음, 제3 웨이퍼의 처리를 막 마치고 배기된 제1 공정실의 문이 열리기를 기다린다. 이러한 과정을 반복한다.
만약 로봇(15)이 다른 손잡이와 교환할 준비가 된 손잡이로 공정실(1, 2)에 인접한 카세트로부터 새로운 웨이프를 꺼내는 작업을 완료함과 동시에 각 공정실(1, 2)이 교대로 웨이퍼 처리를 완료하고, 공정실 오버헤드가 공정 시간보다 짧다면, 오버헤드는 거의 0이다. 다른 말로 하자면, 대기 시간(wait time)이 0이면 오버헤드는 거의 0이고 장비의 처리 효율이 100%가 될 수 있다. 대기 시간을 0에 가깝게 하는 것은 단순히, 인접한 공정실의 처리 시간을 줄이고 동일하게 하는 한편, 그와 동일 또는 비슷한 시간에 로봇이 작업을 마치도록 작업 속도를 증가시키는 것을 행하는 것이다.
제1 작업례에서 한 쌍의 카세트를 동시에 처리하며, 모든 웨이퍼들은 처리 전 하나의 카세트로부터 꺼내지지만 처리 후에는 다른 카세트에 되돌려진다.
11. 제2 작업례
도 19 및 20에 도시한 바와 같이, 로봇의 동작은 도 17의 작업례를 변형한 형태이지만, 많은 면에서 여전히 비슷하다. 도 19 및 20에서 로봇은 도 19의 제1단계에 도시한 바와 같이 제1 공정실에 왼팔, 제1 카세트에 오른팔을 가까이 두고 언제나 제2 공정실과 제2 카세트 쪽을 향해 서 있고, 카세트에서 공정실로 그리고 공정실에서 카세트로 웨이퍼를 옮길 때 180°로 회전하지 않는 것처럼 보인다. 다른 모든 면에서 제1 및 제2 작업례는 동일하다.
따라서 도 19 및 20에 차례로 나타낸 바와 같이 작업은 다음 순서로 진행된다. 제1 웨이퍼를 제1 카세트에서 꺼내어(#1) 처리를 위해 제1 공정실에 넣고(#2), 제2 웨이퍼를 제1 카세트에서 꺼내어(#3) 처리를 위해 제2 공정실에 넣는다(#4). 제3 웨이퍼를 제1 카세트에서 꺼낸 다음(#5), 제1 공정실이 처리를 마치면, 제1 웨이퍼를 제1 공정실에서 꺼내어(#6) 제3 웨이퍼로 대체한다(#7). 제1 웨이퍼를 제1 카세트의 원래 슬롯에 저장하고(#8), 제4 웨이퍼를 제1 카세트에서 꺼낸다(#9). 제2 공정실이 처리를 마치면, 제2 웨이퍼를 제2 공정실에서 꺼내어(#10) 제4 웨이퍼로 대체한다(#11). 이어, 제1 카세트의 원래 슬롯에 저장한다(#12). 이러한 과정을 반복한다.
본 작업례에서는 두 카세트를 이용하지만, 모든 웨이퍼들을 오직 하나의 카세트에서만 꺼내어, 동일 카세트의 원래 슬롯에 되돌려주며, 한 카세트의 작업을 끝낸 후에야 다른 카세트의 웨이퍼 공정을 시작한다는 점을 주목하라. 공장에서 기계를 끊임없이 사용하기 위하여 작업자 또는 작업 로봇들이 통상적으로 매 10분 또는 15분 정도마다 카세트를 바꾸러 오기 때문에, 이러한 과정은 일반적이다. 반면에 제1 작업례에서는 한 쌍의 카세트를 동시에 처리하고, 모든 웨이퍼들을 처리 전 하나의 카세트로부터 꺼내어 처리 후에는 다른 카세트에 되돌려준다.
12. 제3 작업례
도 30에 2중 다운스트림 또는 실내 반응기가 동일한 단일 공정을 행하는 본 발명의 실시예에 따른 제3 작업례의 동작들이 도시되어 있다. 본 작업례에서는 진공에 대하여 외부에 존재하는 하나의 25-웨이퍼 카세트와 도 19 및 20의 제2 작업례의 로봇처럼 두 개의 앞 팔을 가진 하나의 외부 로봇을 사용한다. 동작 단계를 알기 쉽게 하기 위하여, 도 22 내지 29에 동작 단계의 8개 부분을 확대 도시하였다. 본 작업례에서 홀수 번째 웨이퍼들은 모두 제1 공정실에서 처리되고, 짝수 번째 웨이퍼들은 모두 제2 공정실에서 처리되나, 모든 웨이퍼들은 하나의 카세트의 원래 슬롯으로 되돌아간다. 그러나 처리 단계는 전의 작업례와 같다. 본 작업례에서는 극초단파 에너지가 쓰여진다. 덧붙여, 하나의 카세트에 대한 작업 순서만이 나타나 있으나, 실제로는 원하면 제2, 제3, 제4 카세트뿐만 아니라 6 개의 카세트 또는 이보다 많은 카세트에 대하여도 이 순서로 작업할 수 있다.
13. 실시예의 변수
본 발명의 통상적인 공정 결과와 동작 변수의 명세는 다음과 같다.
극초단파 주파수 : 2,450 MHz
극초단파 전력 : 1,000 watts
작동압력 : 1.2 Torr
전체 유속비 : 4,400 sccm (O2: 4,000 sccm, N2: 400 sccm)
14. 부가 실시예
본 발명은 다른 형태를 취할 수 있다. 예를 들어 도 32에 도시한 바와 같이, 하나의 공용 플라스마 도포기(plasma applicator)(26)를 사용하여 전체 비용을 절감할 수 있으며, 이러한 플라스마 도포기에서 나온 플라스마 여기 공정 기체는 서로 분리된 한 쌍의 공정실(14, 16) 중 하나에 교대로(100) 선택적으로 흘러간다. 이러한 실시예에서, 도시되어 있지는 않으나, 플라스마 배기가 몹시 뜨거운데도 불구하고 이러한 강한 열 폭풍을 견딜 수 있고 다운스트림 플라스마 여기 공정 기체 유속을 오염시키지 않는 재료가 존재한다. 본 실시예에서 진공 상태를 유지하기 위해 미처리 공정실과 연결된 통로를 밀봉(102, 104)하는 것이 동시에 요구된다. 꽤 큰 오리피스 정지 밸브(102)가 미처리 공정실과 연결된 다른 통로를 동기적으로 닫는다. 앞에서 언급한 열저항 물질로 만들어진 공용 전환판(100)이 인접한 플라스마 배기 부근에 장착되어 기계적 또는 전기적으로 작동함으로써 두 공정실 중 하나의 처리 작업과 동기되어 열린 대형 오리피스 정지 밸브(104)를 통하여 플라스마 배기를 한 통로로 교대로 편향시킨다. 이때 대형 오리피스 정지 밸브(104)는 처리중이 아닌 다른 공정실로 통하는 통로를 동시에 막아버린다. 이의 역도 성립한다. 하나의 플라스마 도포기를 전부 완전히 제거하는 것은 값비싼 중복 부분을 제거하는 것일 뿐 아니라 본 발명의 과제와도 일치하는 것이다.
출원시에 출원인이 알고 있는 발명의 바람직한 실시예와 최상 형태에 대한 앞에서의 설명은 발명을 설명하고 이해하기 위한 것이다. 발명을 앞에서 설명한 그대로의 형태로 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니며, 앞서의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 수정하거나 변경할 수 있으리라는 것 또한 분명하다. 본 발명의 원리와 그 적용을 가장 잘 설명할 수 있도록 실시예를 선택하고 설명하였으며, 이렇게 함으로써 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람들이 계획하고 있는 특수한 곳에 사용하기 적합하도록 본 발명을 다양하게 구현하고 변경할 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구범위에 의하여 정해진다.

Claims (69)

  1. 다수의 작업물을 연속적으로 처리하는 방법으로서,
    한 쌍의 공정실 중 하나의 공정실에 무선 주파수 전력을 공급하는 단계,
    상기 하나의 공정실에서만 고진공에서 하나의 작업물을 실제로 처리하는 단계,
    다른 공정실에 전력을 공급하고 그 안에서 고진공에서 다른 작업물을 실제로 처리함으로써 상기 단계들을 역으로 행하는 단계, 그리고
    상기 단계들을 순서대로 모두 계속하여 반복하는 단계,
    를 포함하며,
    상기 실제 처리 단계에서, 상기 다른 공정실에서의 상기 다른 작업물의 처리와 관련된 거의 모든 전후 처리 오버헤드 작업을 실질적인 대기압에서 동시에 수행하고,
    상기 역으로 행하는 단계에서, 상기 하나의 공정실에서의 제3 작업물의 처리와 관련된 거의 모든 전후 처리의 오버헤드 작업을 동시에 수행하는
    작업물 처리 방법.
  2. 제1항, 제9항 또는 제15항에서,
    상기 공정실을 서로 인접하게 두는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항, 제9항 또는 제15항에서,
    상기 무선 주파수 전력 공급 단계는 극초단파 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제1항, 제9항 또는 제15항에서,
    상기 무선 주파수 전력 공급단계는 상기 한 쌍의 공정실간에 공용 무선 주파수 전원을 동기 다중화하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제1항, 제9항 또는 제15항에서,
    상기 작업물이 반도체 웨이퍼이고 각 실제 처리 단계는 다운스트림 플라스마 반응기 내에서 상기 작업물을 실제로 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제1항, 제9항 또는 제15항에서,
    상기 작업물이 반도체 웨이퍼이고 각 실제 처리단계는 실내 플라스마 반응기 내에서 상기 작업물을 실제로 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제1항, 제9항 또는 제15항에서,
    상기 한 번에 하나의 공정실에서만 실제로 처리하는 단계는, 다른 공정실의 다른 작업물의 처리와 중복되지 않고 하나의 공정실에서 하나의 작업물을 실제로 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제1항, 제9항 또는 제15항에서,
    상기 한 번에 하나의 공정실에서만 실제로 처리하는 단계는,
    다음에 처리할 작업물이 든 공정실의 문을 닫는 것으로 상기 실제 처리단계를 시작하고, 상기 작업물의 처리 완료시 상기 공정실의 문을 여는 것으로 끝나는 단계를 포함하는 단계를 포함하며,
    상기 모든 오버헤드 작업을 동시에 수행하는 단계는,
    상기 실제 처리 단계의 시작과 끝 사이에 상기 모든 작업을 로봇이 시작하고 마치는 단계를 포함하는 방법.
  9. 다수의 작업물을 연속적으로 제조하는 방법으로서,
    다수의 공정실간에 공용 무선 주파수 전원을 교대로 스위칭하는 단계,
    상기 공정실 중 작동하는 하나의 공정실에서 고진공에서 하나의 작업물을 실제로 처리하는 단계, 그리고
    상기 단계들을 순서대로 모두 계속하여 반복하는 단계,
    를 포함하며,
    상기 실제 처리 단계에서, 상기 공정실 중 작동하지 않는 다른 하나의 공정실에서 상기 다른 작업물의 다음 처리와 관련된 전후 처리 오버헤드 작업을 실질적인 대기압에서 동시에 수행하는
    작업물 제조 방법
  10. 제1항, 제9항 또는 제15항에서,
    상기 다수의 공정실이 2개인 방법.
  11. 두 개의 공정실을 통하여 작업물을 처리하는 연속 방법으로서,
    ⒜ 처리할 첫 번째 작업물을 제1 공정실에 최초로 넣는 단계,
    ⒝ 상기 제1 공정실이 ON되고, 제2 공정실이 OFF되도록 공용 전원을 스위칭하는 단계,
    ⒞ 처리할 두 번째 작업물을 상기 제2 공정실에 최초로 넣는 것과 동시에 상기 제1 공정실의 작업물 처리를 마치는 단계,
    ⒟ 상기 제1 공정실이 OFF되고, 상기 제2 공정실이 ON되도록 전원을 스위칭하는 단계,
    ⒠ 처리된 상기 첫 번째 작업물을 상기 제1 공정실에서 꺼내고, 처리할 세 번째 작업물을 상기 제2 공정실에 다시 넣는 동시에, 상기 제2 공정실에서 상기 두 번째 작업물의 처리를 완료하는 단계,
    ⒡ 상기 제1 공정실이 ON되고, 상기 제2 공정실이 OFF되도록 전원을 스위칭하는 단계,
    ⒢ 처리된 상기 두 번째 작업물을 상기 제2 공정실에서 꺼내고, 처리할 네 번째 작업물을 상기 제2 공정실에 다시 넣는 동시에, 상기 제1 공정실에서 상기 세 번째 작업물의 처리를 완료하는 단계,
    ⒣ 다음의 각 작업물에 대하여 상기 (d)-(g)의 단계를 차례로 계속하여 반복하는 단계를 포함하는 연속 방법.
  12. ⒜ 상기 제1 공정실이 ON되고 상기 제2 공정실이 OFF되도록 공용전원을 스위칭하는 단계,
    ⒝ 처리된 상기 작업물을 상기 제2 공정실에서 꺼내고, 처리할 다른 작업물을 상기 제2 공정실에 다시 넣는 것과 동시에, 상기 제1 공정실에서 상기 작업물의 처리를 완료하는 단계,
    ⒞ 상기 제1 공정실이 OFF되고, 상기 제2 공정실이 ON되도록 공용전원을 스위칭하는 단계,
    ⒟ 처리된 작업물을 상기 제1 공정실에서 꺼내고 처리할 다른 작업물을 상기 제1 공정실에 다시 넣는 동시에, 상기 제2 공정실에서 상기 작업물의 처리를 완료하는 단계,
    ⒠ 계속하여 상기 (a)-(d)의 단계를 반복하는 단계
    를 포함하는 연속 방법.
  13. 단일한 제1 스테이지 처리 장치와 제2 스테이지 처리 장치의 두 공정실을 통하여 작업물을 처리하는 연속 방법으로서,
    ⒜ 처리할 작업물을 제1 공정실에 최초로 넣는 단계,
    ⒝ 상기 제1 스테이지 처리장치의 작동을 준비하는 단계,
    ⒞ 제1 경로를 열고 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물을 상기 제1 경로로 스위칭하면서 상기 제1 스테이지 처리장치의 배출물이 제2 경로로 가지 못하도록 차단하고 상기 제2 경로를 닫는 단계,
    ⒟ 상기 제1 스테이지 처리장치가 ON이 되도록 공용 전원을 스위칭하는 단계,
    ⒠ 상기 제1 스테이지의 배출물을 이용하여 상기 제2 스테이지의 상기 제1 공정실에서 작업물의 처리를 마침과 동시에 상기 제2 스테이지의 상기 제2 공정실에 처리할 작업물을 최초로 넣는 단계,
    ⒡ 상기 제2 경로를 열고 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물을 상기 제2 경로로 스위칭하면서 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물이 상기 제1 경로로 가지 못하도록 차단하고 상기 제1 경로를 닫는 단계,
    ⒢ 상기 제1 스테이지의 배출물을 이용하여 상기 제2 스테이지의 상기 제2 공정실에서 작업물의 처리를 완료함과 동시에 상기 제1 공정실에서 처리된 작업물을 꺼내고 상기 제1 공정실에 처리할 다른 작업물을 다시 넣는 단계,
    ⒣ 상기 제1 경로를 열고 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물을 상기 제1 경로로 스위칭하면서 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물이 상기 제2 경로로 가지 못하도록 차단하고 상기 제2 경로를 닫는 단계,
    ⒤ 상기 제1 공정실에서 작업물의 처리를 완료함과 동시에 상기 제2 공정실에서 처리된 작업물을 꺼내고 상기 제2 공정실에 처리할 다른 작업물을 다시 넣는 단계, 그리고
    ⒥ 상기 (f)-(i)의 단계를 계속하여 반복하는 단계
    를 포함하는 연속 방법.
  14. 단일한 제1 스테이지 처리 장치와 제2 스테이지 처리 장치의 두 공정실을 통하여 작업물을 처리하는 연속 방법으로서,
    ⒜ 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물을 상기 제1 경로로 스위칭하면서 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물이 상기 제2 경로로 가지 못하도록 차단하고 상기 제2 경로를 닫고, 상기 제1 경로를 여는 단계,
    ⒝ 상기 제1 경로를 열고 제2 스테이지의 상기 제1 공정실에서 작업물의 처리를 완료함과 동시에 제2 스테이지의 상기 제2 공정실에서 처리된 작업물을 꺼내고 처리할 다른 작업물을 제2 스테이지의 상기 제2 공정실에 다시 넣는 단계,
    ⒞ 상기 제1 스테이지 처리장치의 배출물을 상기 제2 경로로 스위칭하면서 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물이 상기 제1 경로로 가지 못하도록 차단하고 상기 제1 경로를 닫는 단계,
    ⒟ 상기 제1 스테이지의 배출물을 이용하여 상기 제1 경로를 열고 제2 스테이지의 상기 제2 공정실에서 작업물의 처리를 완료함과 동시에 제2 스테이지의 상기 제1 공정실에서 처리된 작업물을 꺼내고 제2 스테이지의 상기 제1 공정실에 처리할 다른 작업물을 다시 넣는 단계,
    ⒠ 상기 (a)-(d)의 단계를 계속하여 반복하는 단계
    를 포함하는 연속 방법.
  15. 다수의 작업물을 연속하여 처리하는 방법으로서,
    ⒜ 한 쌍의 공정실 중 하나의 공정실에 무선 주파수 전원을 공급하는 단계,
    ⒝ 상기 하나의 공정실에서만 고진공에서 첫 번째 작업물을 실제로 처리함과 동시에 상기 다른 공정실에서의 두 번째 작업물의 처리와 관련된 거의 모든 전처리 오버헤드 작업을 실질적인 대기압에서 수행하는 단계,
    ⒞ 상기의 다른 하나의 공정실에 무선 주파수 전력을 공급하고 그 안에서만 고진공에서 두 번째 작업물을 실제로 처리함과 동시에 상기의 공정실에서 꺼낸 첫 번째 작업물과 관련된 거의 모든 후처리 오버헤드 작업과 상기 하나의 공정실에 넣어진 세 번째 작업물과 관련된 거의 모든 후처리 오버헤드 작업을 실질적인 대기압에서 수행하는 단계,
    ⒟ 상기 하나의 공정실에 무선 주파수 전력을 공급하고 그 안에서만 고진공에서 세 번째 작업물을 실제로 처리함과 동시에 상기의 공정실에서 꺼낸 두 번째 작업물과 관련된 거의 모든 후처리 오버헤드 작업과 상기 하나의 공정실에 넣어진 네 번째 작업물과 관련된 거의 모든 후처리 오버헤드 작업을 실질적인 대기압에서 수행하는 단계,
    ⒠ 순서대로 그 안에서 적당한 홀짝수 번째의 연속된 작업물을 대체하면서 순서대로 상기 (c), (d)의 단계를 계속하여 반복하는 단계
    를 포함하는 작업물 처리 방법.
  16. 제9항 또는 제15항에서,
    상기 실제 처리 및 동시 수행 단계는,
    로봇이 다른 손잡이와 교환 준비가 된 한 손잡이로 한 공정실에 인접한 카세트에서 새 웨이퍼를 꺼내는 작업을 마칠 때 상기 공정실에서의 웨이퍼 처리를 교대로 동기적으로 마치는 단계를 더 포함하며,
    상기 공정실의 오버헤드가 공정 시간보다 짧은
    방법.
  17. 제16항에서,
    상기 실제 처리 및 동시 수행 단계는 상기 로봇 대기 시간을 실질적으로 0으로 만드는 단계를 더 포함하는 방법
  18. 제16항에서,
    상기 실제 처리 및 동시 수행 단계는 상기 로봇 대기 시간을 거의 0으로 만드는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 로봇 대기 시간을 거의 0으로 만드는 단계는,
    상기 인접한 공정실에서 공정 시간을 줄이고 동일하게 하는 한편 상기 공정 시간과 동일하거나 비슷한 시간에 상기 로봇이 작업을 마치도록 작업 속도를 증가시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제16항에서,
    상기 실제 처리 및 동시 수행 단계는,
    두 카세트에서 교대로 동기적으로 작업물을 꺼내고 반환하여 모든 작업물을 처리 전에는 하나의 카세트로부터 꺼내고 처리 후에는 다른 하나의 카세트로 반환하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 제9항 또는 제15항에서,
    상기 실제 처리 및 동시 수행 단계는,
    두 카세트에서 교대로 동기적으로 작업물을 꺼내고 반환하여 다른 카세트에서의 다른 작업물이 처리되기 전에 모든 작업물을 처리 전에는 하나의 카세트로부터 꺼내고 처리 후에는 동일 카세트의 원래 슬롯으로 반환하는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 제9항 또는 제15항에서,
    상기 실제 처리 및 동시 수행 단계는,
    한 카세트에서 교대로 동기적으로 작업물을 꺼내고 반환하여, 모든 홀수 번째 작업물들은 하나의 공정실에서 처리되고 모든 짝수 번째 작업물들은 다른 하나의 공정실에서 처리되나, 모든 작업물들을 단일 카세트의 원래 슬롯으로 반환하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 제9항 또는 제15항에서,
    전용 공정실 펌핑 진공 펌프를 작동시키고 공정실 펌핑 다운 동안 스로틀 밸브를 우회하고, 웨이퍼 처리 중 공정실 작동 압력을 안정시키기 위해 상기 스로틀 밸브와 연결된 전용 공정실 공정 기체 진공 펌프를 작동하는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제9항 또는 제15항에서,
    다른 공정실의 공정 기체 유속을 교란하지 않고 하나의 공정실을 대기로 배기하는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 제24항에서,
    상기 하나의 공정실을 초기에 저속 배기하고, 곧 상기 공정실을 고속 배기하는 단계를 더 포함하는 방법.
  26. 제25항에서,
    상기 초기 저속 배기 단계는 작은 오리피스 밸브를 여는 단계를 더 포함하며,
    상기 고속 배기 단계는, 상기 열려 있는 작은 오리피스 밸브를 닫는 단계, 큰 오리피스 밸브를 여는 단계, 재충전 압력 탱크로부터 기체를 상기 공정실에 재충전하는 단계를 더 포함하는 방법.
  27. 제9항 또는 제15항에서,
    공정실로 공기와 수분이 유입되는 것을 막기 위해 약간씩 제거하며 상기 공정실에 기체를 공급하여 상기 공정실을 대기로 배기하는 단계를 더 포함하는 방법.
  28. 제9항 또는 제15항에서,
    진공조 등가물을 설치하여, 양 공정실을 단일의 진공 펌프에 연결시 하나의 공정실을 다른 하나의 공정실로부터 격리시켜 상호작용을 방지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  29. 제28항에서,
    상기 진공조 등가물을 설치하여 상호작용을 방지하는 단계는,
    하나의 공정실 배기시의 공기 덩어리가 진공관을 따라 진공 펌프로 이동하고 웨이퍼 처리중인 공정실에 연결된 다른 진공관으로 역류하는 것을 방지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  30. 제29항에서,
    상기 진공조 등가물을 설치하여 상호작용을 방지하는 단계는,
    상기 진공관을 충분히 길고 직경이 충분히 크도록 만들어 공기 분출 압력이 균일하게 되고 공간을 채우도록 퍼지며 펌핑측의 펌프에 다다를 때 압력이 매우 낮아지게 하는 단계를 더 포함하는 방법.
  31. 제29항에서,
    상기 진공조 등가물을 설치하여 상호작용을 방지하는 단계는,
    공정실로부터의 공기 덩어리를 작은 오리피스 밸브에 통과시키고 1∼2초 후에 통과가 잘 되는 큰 오리피스 밸브에 통과시켜 상기 공정실에 남은 공기를 고속 펌핑하여 초기 공기 분출 속도를 줄이는 단계를 더 포함하는 방법.
  32. 제9항 또는 제15항에서,
    광섬유로 각 공정실로부터 단색화장치에 광방출을 전송함으로써 공정의 종점을 탐지하는 광을 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
  33. 제32항에서,
    상기 광방출을 전송함으로써 공정의 종점을 탐지하는 광을 수신하는 단계는,
    두 공정실의 신호가 합해지는 스위치 없는 광접점을 통하여 각 공정실에서 처리되는 경우에 한하여 각 공정실로부터의 광방출을 통과시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  34. 단일한 제1 스테이지 처리 장치와 제2 스테이지 처리 장치의 두 공정실을 통하여 작업물을 처리하는 연속 방법으로서,
    ⒜ 처리할 작업물을 상기 제2 스테이지 처리 장치의 제1 공정실에 최초로 넣는 단계,
    ⒝ 상기 제1 스테이지 처리 장치의 작동을 준비하는 단계,
    ⒞ 제1 경로를 열고 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물을 상기 제1 경로로만 향하게 하면서 제2 경로를 닫는 단계,
    ⒟ 상기 제1 스테이지 처리 장치가 ON이 되도록 공용 전원을 스위칭하는 단계,
    ⒠ 상기 제1 스테이지의 배출물을 이용하여 상기 제1 공정실에서 작업물의 처리를 마침과 동시에 상기 제2 스테이지의 제2 공정실에 처리할 작업물을 최초로 넣는 단계,
    ⒡ 상기 제2 경로를 열고 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물을 상기 제2 경로로만 향하게 하면서 상기 제1 경로를 닫는 단계,
    ⒢ 상기 제1 스테이지의 배출물을 이용하여 상기 제2 공정실에서 작업물의 처리를 완료함과 동시에 상기 제1 공정실에서 처리된 작업물을 꺼내고 상기 제1 공정실에 처리할 다른 작업물을 다시 넣는 단계,
    ⒣ 상기 제1 경로를 열고 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물을 상기 제1 경로로만 향하게 하면서 상기 제2 경로를 닫는 단계,
    ⒤ 상기 제1 공정실에서 작업물의 처리를 완료함과 동시에 상기 제2 공정실에서 처리된 작업물을 꺼내고 상기 제2 공정실에 처리할 다른 작업물을 다시 넣는 단계, 그리고
    ⒥ 상기 (f)-(i)의 단계를 계속하여 반복하는 단계
    를 포함하는 연속 방법.
  35. 단일한 제1 스테이지 처리 장치와 제2 스테이지 처리 장치의 두 공정실을 통하여 작업물을 처리하는 연속 방법으로서,
    ⒜ 상기 제1 스테이지 처리 장치의 배출물이 제1 경로로만 향하게 하고 제2 경로를 닫는 단계,
    ⒝ 제1 공정실에서 작업물의 처리를 완료함과 동시에 제2 공정실에서 처리된 작업물을 꺼내고 처리할 다른 작업물을 상기 제2 공정실에 다시 넣는 단계,
    ⒞ 상기 제2 경로를 열고 상기 제1 스테이지의 배출물이 상기 제2 경로로만 향하게 하고 상기 제1 경로를 닫는 단계,
    ⒟ 상기 제1 스테이지의 배출물을 이용하여 상기 제2 공정실에서 작업물의 처리를 완료함과 동시에 상기 제1 공정실에서 처리된 작업물을 꺼내고 상기 제1 공정실에 처리할 다른 작업물을 다시 넣는 단계,
    ⒠ 상기 (a)-(d)의 단계를 계속하여 반복하는 단계
    를 포함하는 연속 방법.
  36. 제34항 또는 35항에서,
    상기 향하게 하는 단계는 단일의 플라스마 도포기에서 플라스마 여기 기체의 배출 유속을 편향시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  37. 제34항 또는 제35항에서,
    상기 편향 단계는 상기 배출물이 상기 한 쌍의 공정실 중 하나에 이르는 경로로 유입되는 것을 교대로 막는 단계를 더 포함하는 방법.
  38. 제37항에서,
    상기 교대로 막는 단계는 상기 배출물을 공용 전환판으로 전환하는 단계를 더 포함하는 방법.
  39. 제34항 또는 제35항에서,
    상기 닫는 단계들은 다른 하나의 공정실로 경로에 있는 밸브를 닫음으로써 처리 중인 상기 공정실의 진공을 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.
  40. 스위치 ON 될 때 고진공하에서 다른 작업물의 처리를 완료하는 제2 공정실,
    상기 제1 및 제2 공정실 간에 스위칭될 수 있는 공용 전원,
    상기 제1 공정실에서 작업물이 처리되는 동안 제2 공정실에서 처리된 작업물을 실질적 대기압에서 꺼내고 처리할 다른 작업물을 상기 제2 공정실에 넣으며, 상기 제2 공정실에서 작업물이 처리되는 동안 상기 제1 공정실에서 처리된 작업물을 실질적 대기압에서 꺼내고 처리할 다른 작업물을 상기 제1 공정실에 넣는 로봇, 그리고
    상기 전원 공급, 상기 로봇의 이동, 상기 공정실 처리를 반복해서 동기적으로 교대로 제어하는 컴퓨터
    를 포함하는 작업물 연속 처리 장치.
  41. 제40항에서,
    상기 공정실이 서로 인접해 있는 장치.
  42. 제40항에서,
    상기 전원이 극초단파인 장치.
  43. 제40항에서,
    상기 전원이 상기 제1 및 제2 공정실간에 동기 다중화되는 공용 무선 주파수 전원인 장치.
  44. 제40항에서,
    상기 각 작업물이 기판이고 상기 공정실이 다운스트림 플라스마 반응기를 더 포함하는 장치.
  45. 제40항에서,
    상기 각 작업물이 기판이고 상기 공정실이 실내 플라스마 반응기를 더 포함하는 장치.
  46. 제40항에서,
    상기 공정실 오버헤드 시간이 공정실 처리 시간과 실질적으로 중복되지 않는 장치.
  47. 제40항에서,
    상기 로봇은 두 손잡이를 가지고 있고 다른 손잡이와 교환 준비가 된 한 손잡이로 작업물 처리가 막 끝난 한 공정실에 인접한 카세트에서 새 웨이퍼를 꺼내는 작업을 교대로 동시에 마치며, 공정실 오버헤드가 공정 시간보다 짧은 장치.
  48. 제47항에서,
    상기 로봇 대기 시간이 실질적으로 0 인 장치.
  49. 제47항에서,
    상기 로봇 대기 시간이 거의 0 인 장치.
  50. 제40항에서,
    상기 공정실에 인접한 두 개의 카세트를 더 포함하며,
    처리 전 모든 작업물들은 하나의 카세트에서 교대로 동기적으로 꺼내어 지고, 처리 후에는 다른 하나의 카세트로 반환되는 장치.
  51. 제40항에서,
    상기 공정실에 인접한 두 개의 카세트를 더 포함하며,
    다른 카세트에서 어떤 작업물 처리를 시작하기 전에 처리 전 모든 작업물들은 하나의 카세트에서 교대로 동기적으로 꺼내어 지고, 처리 후에는 다른 하나의 카세트로 반환되는 장치.
  52. 제40항에서,
    상기 공정실에 인접한 한 개의 카세트를 더 포함하며,
    교대로 동시에 모든 홀수 번 째 작업물은 한 공정실에서 처리되고 모든 짝수 번 째 작업물은 다른 공정실에서 처리되며, 모든 작업물들은 상기 단일의 카세트의 원래 슬롯으로 반환되는 장치.
  53. 제40항에서,
    작업물 처리 중 스로틀 밸브와 연결되어 있으며 공정실 작동 압력을 안정화 하는 전용 공정실 공정 기체 진공 펌프, 그리고
    공정실 펌핑 다운중 스로틀 밸브를 우회하는 전용 공정실 펌핑 진공 펌프
    를 더 포함하는 장치.
  54. 제40항에서,
    다른 공정실의 공정 기체 흐름을 교란하지 않고 하나의 공정실을 대기로 배기하는 배기관을 더 포함하는 장치.
  55. 제54항에서,
    상기 배기관이 초기에 상기 하나의 공정실을 초기에 저속 배기하는 첫 번째 배기관, 그 후 곧 상기 공정실을 고속 배기하는 두 번째 배기관을 더 포함하는 장치.
  56. 제55항에서,
    상기 첫 번째 배기관은 작은 오리피스 밸브를 더 포함하고 상기 두 번째 배기관은 큰 오리피스 밸브를 더 포함하며,
    상기 배기관과 연결되어 상기 공정실을 기체로 다시 채우는 재충전 압력탱크를 더 포함하는 방법.
  57. 제40항에서,
    상기 공정실이 대기로 배기되는 동안, 상기 공정실로 공기와 수분이 유입되는 것을 막기 위해 기체가 약간씩 제거되며 각 공정실과 연결되어 있는 기체관
    을 더 포함하는 장치.
  58. 제40항에서,
    상기 진공관은,
    양 공정실을 단일의 진공 펌프에 연결할 때, 하나의 공정실로부터 다른 공정실을 격리시켜 상기 공정실간의 상호작용을 방지하는 진공조 등가물을 더 포함하는 장치.
  59. 제58항에서,
    상기 진공조 등가물은 하나의 공정실 배기시의 공기 덩어리가 진공관을 따라 진공 펌프로 이동하고 작업물을 처리중인 다른 공정실에 연결된 다른 진공관으로 역류하는 것을 방지하는 장치.
  60. 제59항에서,
    상기 진공조 등가물은,
    공기 분출 압력이 균일하게 되고 공간을 채우도록 퍼지며 펌핑 다운 쪽의 관에 있는 펌프에 다다를 때 압력이 매우 낮아지도록 길고 직경이 큰 진공관을 포함하는 장치.
  61. 제59항에서,
    상기 진공조 등가물은,
    초기에 공기 덩어리를 통과시켜 펌핑 다운되는 상기 공정실에서의 초기 공기 덩어리의 속도를 감소시키는 작은 오리피스 밸브,
    1∼2초 후에 공기 덩어리를 통과시켜 공정실에 남아 있는 공기를 급속 펌핑할 수 있는 큰 통과물을 가지는 오리피스 밸브
    를 포함하는 장치.
  62. 제40항에서,
    공정에 의해 발생한 광방출을 전송하고, 공정의 종점을 탐지하는 광을 수신하는 단색화장치와 각 공정실 사이에 연결되어 있는 광섬유를 더 포함하는 장치.
  63. 제62항에서,
    각각의 공정실의 상기 광섬유가 스위치 없는 광접점에 연결되어 있으며, 상기 두 공정실에서의 신호가 각각의 공정실이 처리를 진행하고 있을 동안에만 나타나는 각 공정실의 광방출이 상기 광접점을 통과할 때 더해지는 장치.
  64. 제40항에서,
    상기 전원 및 2중 공정실은 하나의 단일 제1 스테이지 처리 장치와 하나의 2중 제2 스테이지 처리 장치를 이루며,
    상기 제1 스테이지는 상기 제2 스테이지의 두 공정실에 인접하며, 상기 공정실 중 하나의 공정실에 연결된 첫 번째 경로 및 상기 다른 하나의 공정실과 결합된 두 번째 경로에 연결된 배출물을 가지며, 상기 경로들 중 어느 하나에 선택적으로 편향할 수 있고 선택적으로 각 경로를 여닫는 각 경로의 밸브를 더 포함하고,
    상기 제1 스테이지의 배출물을 상기 제1 경로로 배출하는 경우 상기 제2 경로가 닫히고 상기 제1 공정실에서 작업물의 처리가 완료됨과 동시에 처리된 공정물을 상기 제2 공정실에서 꺼내어 처리할 다른 작업물로 대체하며,
    상기 제1 스테이지의 배출물을 상기 제2 경로로 배출하는 경우 상기 제1 경로가 닫히고, 상기 제2 공정실에서 작업물의 처리가 완료됨과 동시에 처리된 공정물을 상기 제1 공정실에서 꺼내어 처리할 다른 작업물로 대체하는
    장치
  65. 제64항에서,
    상기 배출물이 단일의 플라스마 도포기의 플라스마 여기 공정 기체의 흐름을 더 포함하는 장치.
  66. 제65항에서,
    상기 배출물이 한 쌍의 공정실 중 하나의 경로로 배출하는 것을 교대로 막으며 배출물에 인접하게 장착된 공용 전환판을 더 포함하는 장치.
  67. 제40항에서,
    상기 각 작업물이 한 묶음으로 동시에 처리되는 다수의 기판을 가진 카세트인 장치.
  68. 제9항 또는 제15항에서,
    상기 각 작업물이 한 묶음으로 동시에 처리되는 다수의 기판을 가진 카세트인 방법.
  69. 제9항 또는 제15항에서,
    상기 각 작업물이 기판인 방법.
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