KR200485369Y1 - 기판 구동 시스템을 위한 알루미늄 코팅된 부품들 또는 세라믹 부품들 - Google Patents

기판 구동 시스템을 위한 알루미늄 코팅된 부품들 또는 세라믹 부품들 Download PDF

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Abstract

본 고안의 실시예들은 기판 캐리어들 및 프로세싱 챔버 내의 구성요소들을 세정하기 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다. 본 고안의 실시예에 따른 프로세싱 챔버는 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 재료들로 캡슐화되거나, 코팅되거나, 제조되는 구성요소들을 포함한다. 본 고안의 실시예들에 따른 기판 캐리어는 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 재료들로 형성되거나 코팅될 수 있다. 본 고안의 실시예들에 따라서, 하나 또는 둘 이상의 기판 캐리어들 및 챔버 구성요소들을 세정하기 위해서, 어떠한 기판들도 존재하지 않는 하나 또는 둘 이상의 기판 캐리어들을 갖는 프로세싱 챔버 내에서 플라즈마 세정이 실시될 수 있다.

Description

기판 구동 시스템을 위한 알루미늄 코팅된 부품들 또는 세라믹 부품들{ALUMINUM COATED OR CERAMIC PARTS FOR SUBSTRATE DRIVE SYSTEM}
본 고안의 실시예들은 일반적으로 대면적 기판들을 프로세싱하기 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 고안의 실시예들은 기판 캐리어들 및 대면적 기판 프로세싱 챔버 내의 구성요소들을 세정하기 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다.
평판 디스플레이들 및 태양전지 패널들의 제조는 일반적으로 대면적 기판들 상에 박막들을 증착하는 것을 포함한다. 박막들은 화학 기상 증착 프로세스들에 의해서 증착될 수 있을 것이고, 화학적 전구체들이 프로세싱 챔버 내로 도입되고, 화학적으로 반응하여 미리 결정된 화합물 또는 재료를 형성하고, 그리고 프로세싱 챔버 내에 배치된 기판 상으로 증착시킨다. 프로세싱 중에 대면적 기판들을 지지하는데 있어서 그리고 프로세싱 챔버들 내외로 대면적 기판들을 이송하는데 있어서, 기판 캐리어들이 때때로 이용된다. 증착 프로세스들 중에, 화학적 전구체들이 반응하고 박막들을, 대면적 기판들에 더하여, 기판 캐리어들 및 챔버 구성요소들 상에 형성할 수 있다. 기판 캐리어들 및 챔버 구성요소들 상의 박막의 형성이 입자 오염을 유발할 수 있다. 입자 오염은 플라즈마를 이용하여 챔버 구성요소들을 세정함으로써 감소될 수 있다. 대면적 기판들을 지지 및 핸들링하기 위한 전통적인 대면적 기판들용 기판 캐리어들 및 챔버 구성요소들은, 일반적으로, 대면적 기판들을 지지하기 위한 구조적 강도를 획득하기 위해서 스테인리스 스틸로 형성된다. 그러나, 스테인리스 스틸은 세정 플라즈마에 대해서 적합성(compatible)이 없다. 결과적으로, 대면적 기판들을 위한 전통적인 기판 캐리어들 및 프로세싱 챔버들이 개방형의(open) 챔버 수작업 세정을 필요로 할 수 있고, 이는 긴 시스템 중단시간을 초래한다. 그에 따라, 대면적 기판들을 프로세싱하기 위한 기판 캐리어 및 챔버 구성요소들을 세정할 필요성이 있다.
본 고안의 실시예들은 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 챔버 구성요소들을 갖는 수직 프로세싱 시스템에 관한 것이다. 본 고안의 실시예들은 또한 플라즈마 세정될 수 있는 기판 캐리어에 관한 것이다.
본 고안의 일 실시예는 기판 캐리어를 제공한다. 상기 기판 캐리어는 기판을 내부에 수용하고 지지하도록 구성된 프레임 본체를 포함한다. 상기 프레임 본체는 기판을 프레임 본체에 고정하기 위한 복수의 클램프들을 포함한다. 상기 기판 캐리어는 또한 상기 프레임 본체에 부착된 상부 레일을 포함한다. 상기 상부 레일은 자화가능 재료를 포함하고, 그리고 상기 프레임 본체 및 상기 상부 레일의 외부 표면들이 세정 플라즈마에 대해 적합할 수 있다.
본 고안의 다른 실시예는 대면적 기판들을 프로세싱하기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 내부 부피를 정의하는 챔버 본체, 상기 내부 부피를 제 1 프로세싱 영역 및 제 2 프로세싱 영역으로 분할하는 상기 내부 부피의 중간 영역 근처에 배치된 플라즈마 공급원을 포함한다. 상기 장치는 또한 기판 캐리어를 수직 배향으로 지지 및 운송하기 위한 제 1 프로세싱 영역의 하부 부분 내에 배치된 제 1 선형 롤러 트랙, 수직 배향으로 상기 제 1 선형 롤러 트랙 상에서 지지된 기판 캐리어를 안내하기 위한 제 1 프로세싱 영역의 상부 부분 내에 배치된 제 1 자기 레일, 및 상기 제 1 프로세싱 영역 내에 이동가능하게 배치된 제 1 백킹(backing) 플레이트를 포함한다. 상기 제 1 백킹 플레이트는, 상기 기판 캐리어의 후방 측부를 밀봉하기 위해서, 상기 제 1 선형 롤러 트랙 상의 기판 캐리어에 부착되도록 구성된다. 상기 장치는 또한 기판 캐리어를 수직 배향으로 지지 및 운송하기 위한 제 2 프로세싱 영역의 하부 부분 내에 배치된 제 2 선형 롤러 트랙, 수직 배향으로 상기 제 2 선형 롤러 트랙 상에서 지지된 기판 캐리어를 안내하기 위한 제 1 프로세싱 영역의 상부 부분 내에 배치된 제 2 자기 레일, 및 상기 제 2 프로세싱 영역 내에 이동가능하게 배치된 제 2 백킹 플레이트를 포함한다. 상기 제 2 백킹 플레이트는, 상기 기판 캐리어의 후방 측부를 밀봉하기 위해서, 상기 제 2 선형 롤러 트랙 상의 기판 캐리어에 부착되도록 구성된다.
본 고안의 다른 실시예는 대면적 기판들을 프로세싱하기 위한 시스템 레이아웃을 제공한다. 시스템 레이아웃은 이전의 실시예에서 개시된 바와 같은 대면적 기판들을 프로세싱하기 위한 장치, 제 1 로드 록(load lock) 챔버, 제 2 로드 록 챔버, 상기 제 1 로드 록 챔버에 이동가능하게 부착된 제 1 로드/언로드 캐리지, 및 상기 제 2 로드 록 챔버에 이동가능하게 부착된 제 2 로드/언로드 캐리지를 포함한다. 상기 제 1 로드 록 챔버는 기판 캐리어들을 상기 장치의 제 1 선형 롤러 트랙에 대해서 로드 및 언로드하도록 구성되고, 상기 제 2 로드 록 챔버는 기판 캐리어들을 상기 장치의 제 2 선형 롤러 트랙에 대해서 로드 및 언로드하도록 구성된다.
본 고안의 다른 실시예는 캐리어를 플라즈마 세정하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 기판이 없는 기판 캐리어를 수직 배향으로 하나 또는 둘 이상의 대면적 기판들을 프로세스하도록 구성된 프로세싱 챔버 내에 수용하는 단계, 및 상기 기판 캐리어 및 상기 프로세싱 챔버의 내부 표면들을 세정하기 위해서 상기 프로세싱 챔버 내에서 세정 플라즈마를 생성하는 단계를 포함한다. 본 고안의 일 실시예에 따라서, 증착 중에 기판의 후방 측부를 커버하도록 구성된 백킹 플레이트의 표면들이 또한 프로세싱 챔버의 내부 표면들과 함께 플라즈마 세정될 수 있다. 상기 백킹 플레이트는, 플라즈마 세정 중에, 기판 캐리어로부터 이격될 수 있다.
본 고안의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서서 간략히 요약된 본 고안의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 고안의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로, 본 고안의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 고안이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 시스템 레이아웃의 평면도이다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 화학 기상 증착 챔버의 단면도이다.
도 3a-3f는 본 고안의 일 실시예에 따른 기판 캐리어의 개략도들이다.
이해를 돕기 위해서, 가능한 경우에, 도면들에서 공통되는 동일한 요소들을 나타내기 위해서 동일한 참조 번호들을 사용하였다. 추가적인 언급이 없이도, 일 실시예에서 개시된 요소들이 다른 실시예들에서 유리하게 이용될 수 있다는 것이 이해된다.
본 고안의 실시예들은 기판 캐리어들 및 프로세싱 챔버 내의 구성요소들을 세정하기 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 고안의 실시예들은, 플라즈마 세정에 대해서 적합성 있는 챔버 구성요소들을 갖는 프로세싱 챔버들에 관한 것이다. 본 고안의 실시예들은 또한, 기판이 없는 상태의, 플라즈마 세정에 대해 적합성 있는 기판 캐리어들에 관한 것이다. 본 고안의 실시예들에 따른 프로세싱 챔버가, 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 재료들로 캡슐화되거나(encapsulated), 코팅되거나, 제조되는 구성요소들을 포함할 수 있다. 본 고안의 실시예들에 따른 기판 캐리어가 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 재료들로 형성되거나 코팅될 수 있다. 본 고안의 실시예들에 따라서, 하나 또는 둘 이상의 기판 캐리어들 및 챔버 구성요소들을 세정하기 위해서, 어떠한 기판들도 존재하지 않는 하나 또는 둘 이상의 기판 캐리어들을 갖는 프로세싱 챔버 내에서 플라즈마 세정이 실시될 수 있다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 시스템 레이아웃(100)의 평면도이다. 시스템 레이아웃(100)은, 대면적 기판들을 실질적으로 수직 배향으로 위치시키면서, 대면적 기판들을 프로세스하도록 구성된다. 시스템 레이아웃(100)은 약 90,000 mm2보다 큰 표면적을 갖는 기판들을 프로세스하도록 크기가 결정될 수 있다.
시스템 레이아웃(100)은 2개의 로더/언로더 캐리지들(102A, 102B), 2개의 로드 록 챔버들(104A, 104B), 및 프로세싱 챔버(106)를 포함한다. 시스템 레이아웃(100)은 대면적 기판들 상에서 화학 기상 증착을 실시하도록 구성된다. 프로세싱 챔버(106) 내의 진공 분위기와 대기 분위기 내에 배치된 로더/언로더 캐리지들(102A, 102B) 사이에서 기판들을 교환하기 위해서, 로드 록 챔버들(104A, 104B)이 이용된다.
프로세싱 챔버(106)는 프로세싱 챔버(106)의 내부 부피를 2개의 대칭적인 프로세싱 부피들(114A, 114B)로 분할하는 프로세싱 챔버(106)의 중간부 근처에 배치된 플라즈마 공급원(112)을 포함한다. 프로세싱 챔버(106)는 하나의 기판을 수용하고 프로세싱 부피들(114A, 114B)의 각각에서 하나의 기판을 프로세싱하도록 그리고 2개의 기판들을 동시에 프로세스하도록 구성된다. 로드 록 챔버들(104A, 104B)이 각각 슬릿 밸브 도어들(110A, 110B)을 통해서 이중 프로세싱 챔버(106)로 커플링된다. 각각의 로드 록 챔버(104A, 104B)가 상응하는 프로세싱 부피(114A, 114B) 내로 기판들을 로드 및 언로드하도록 구성된다. 로더/언로더 캐리지들(102A, 102B)이 프로세싱 챔버(106)의 대향 측부 상에서 로드 록 챔버들(104A, 104B) 다음에 이동가능하게 배치된다.
로더/언로더 캐리지들(102A, 102B)이, 로드 록 챔버들(104A, 104B)의 내외로, 기판들을 수직 배향으로 지지하고 이동시키기 위한 선형 롤러 트랙들(116A, 116B)을 포함한다. 각각의 로드 록 챔버(104A, 104B)가 2세트들의 선형 롤러 트랙들(118A, 120A, 118B, 120B)을 포함하고, 각각의 세트가 하나의 기판을 상부에서 지지하고 이동시키도록 구성된다. 2세트들의 선형 롤러 트랙들(118A, 118B)은 로드 록 챔버(104A, 104B)가 진입 기판 및 진출 기판을 동시에 수용할 수 있게 한다. 프로세싱 챔버(106)는 각각의 프로세싱 부피(114A, 114B) 내에서 선형 롤러 트랙들(122A, 122B)을 포함한다. 프로세싱 중에 프로세스되는 기판과 플라즈마 공급원(112) 사이의 거리를 조정하기 위해서 그리고 로딩 및 언로딩 중에 선형 트랙들(118A, 120A, 118B, 120B)과 정렬시키기 위해서, 선형 롤러 트랙들(122A, 122B)은 화살표들(124A, 124B)로 표시된 방향을 따라서 이동할 수 있다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버(106)의 단면도이다. 프로세싱 챔버(106)는 플라즈마 강화 화학 기상 증착과 같은 플라즈마를 이용하여 대면적 기판들을 프로세스하도록 구성된다.
프로세싱 챔버(106)는, 내부 부피(114)를 둘러싸는 챔버 상단부(202), 챔버 하단부(204), 및 챔버 측벽들(206)을 포함한다. 챔버 측벽들(206)은, 챔버 유지보수 중의 프로세싱 챔버(106)의 편리한 제거 및 개방을 위해서, 프레임(미도시)에 제거가능하게 부착될 수 있다. 챔버 상단부(202), 챔버 하단부(204) 및 챔버 측벽들(206)(하나만이 도시됨)이 NF3 플라즈마와 같은 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 내부 표면들을 가질 수 있다. 챔버 상단부(202), 챔버 하단부(204) 및 챔버 측벽들(206)이 알루미늄으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 챔버 상단부(202), 챔버 하단부(204) 및 챔버 측벽들(206)은, 알루미늄, TEFLON®, 또는 고순도 알루미늄 산화물과 같은 세라믹들의 코팅을 내부 표면들 내에 가질 수 있다. 일 실시예에서, 챔버 상단부(202), 챔버 하단부(204) 및 챔버 측벽들(206)이 96% 초과의 순도를 갖는 고순도 알루미늄으로 코팅될 수 있다.
플라즈마 공급원(112)이 프로세싱 챔버(106)의 중앙 평면(218)을 따라서 챔버 상단부(202) 및 챔버 하단부(204)에 커플링된다. 플라즈마 공급원(112)은 챔버 상단부(202) 및 챔버 하단부(204)를 통해서 내부 부피(114) 내에 수직으로 배치되는 복수의 파이프들(210)을 포함한다. 복수의 파이프들(210)은, 여기제 가스(excitant gas)의 통과들을 허용하기 위해서 천공부들이 관통 형성된 중실형(solid) 세라믹으로 형성될 수 있다. 복수의 안테나들(208)이 서로 평행할 수 있고 중앙 평면(218)의 길이를 따라서 균일하게 분포될 수 있다. 안테나(208)가 각각의 다공성 파이프(210)의 내부 부피(211) 내에 배치된다. 복수의 단부 커버들(212)이 프로세싱 챔버(106) 외부에서 파이프들(210)에 커플링되어 내부 부피들(211)을 밀봉한다. 가스 공급원(214)이 여기 가스를 제공하기 위해서 단부 커버들(212)을 통해서 내부 부피(211)로 연결될 수 있다. 각각의 안테나(208)가 플라즈마 생성을 위해서 전원(216)에 커플링될 수 있다. 전원(216)이 안테나에 대한 무선 주파수(RF) 전원, 초단파(VHF) 전원, 극초단파(UHF) 전원, 또는 마이크로파 전력일 수 있다.
Ar, Xe 및/또는 Kr과 같은 여기 가스가 가스 공급원(214)으로부터 내부 부피(211)로 공급될 수 있을 것이고, 상기 내부 부피에서 안테나(208)로 인가되는 전력에 의해서 플라즈마가 생성된다. 이어서, 프로세싱을 위해서, 플라즈마 내의 라디칼 종들이 다공성 파이프(210)를 통해서 프로세싱 부피들(114A, 114B) 내로 확산한다.
프로세스 가스 공급원(220)으로부터 하나 또는 둘 이상의 프로세싱 가스들을 전달하기 위해서, 복수의 가스 전달 튜브들(222)이 프로세싱 부피들(114A, 114B) 내에 배치된다. 복수의 가스 전달 튜브들(222)이 프로세싱 부피들(114A, 114B) 내의 중앙 평면(218)에 대해서 평행한 2개의 평면들 내에서 균일하게 분포될 수 있다. 프로세스 가스 공급원(220)이, 실리콘 질화물 증착을 위해서, SiH4, Si2H6 및 NH3 와 같은 여러 가지 프로세스 가스들을 제공할 수 있다. 프로세스 가스 공급원(220)이 또한 플라즈마 세정을 위해서 NF3 를 제공할 수 있다. 프로세싱 가스들이 프로세싱 부피들(114A, 114B) 내로 진입하여 플라즈마 공급원(112)으로부터 확산된 플라즈마와 반응하도록 허용하기 위해서, 가스 분배 길이(222A)를 따라서 분포된 복수의 홀들을 갖는 알루미늄 또는 세라믹으로부터 가스 전달 튜브들(222)이 형성될 수 있다. 플라즈마 공급원(112)의 파이프들(210)이 가스 전달 튜브들(222)의 가스 분배 길이(222A)보다 길 수 있다. 일반적으로, 가스 분배 길이(222A)가 기판(230)의 길이보다 더 길다. 파이프들(210)의 길이들, 가스 분배 길이들(222A), 및 기판(230)의 길이 사이의 차이들이 입자 성능에 있어서의 개선을 제공하고 그리고 또한 가스들의 이용에 있어서의 효율을 증대시킨다.
프로세싱 챔버(106)가, 프로세싱 부피들(114A, 114B) 내에 각각 배치되는 2개의 기판 지지 조립체들(224)을 포함한다. 각각의 기판 지지 조립체(224)가 프로세싱 부피(114A 또는 114B)의 하부 부분 내에 배치된 복수의 롤러들(226)을 포함한다. 복수의 롤러들(226)이 선형으로 배열되어 선형 롤러 트랙(122A, 122B)을 형성한다. 또한, 각각의 기판 지지 조립체(224)가 프로세싱 부피들(114A 또는 114B)의 상부 부분 내에 배치된 자기 레일(232)을 포함한다. 자기 레일(232) 및 복수의 롤러들(226)이 기판 캐리어(228)를 수직 배향으로 지지 및 이송하도록 정렬된다. 기판 캐리어(228)가 기판(230)을 고정 및 지지하도록 구성된다.
각각의 롤러(226)가 기판 캐리어(228)의 하부 엣지(242)를 수용하기 위한 홈(240)을 포함할 수 있다. 기판 캐리어(228)의 하부 엣지(242)가 롤러들(226)과 접촉한다. 각각의 롤러(226)가 샤프트(246)에 커플링된다. 샤프트(246)가 챔버 벽(206)을 통해서 연장하고 그리고 챔버 벽(206) 외부에 배치된 구동 메커니즘(248)에 연결된다. 구동 메커니즘(248)은, 기판 캐리어(228)를 프로세싱 챔버(106) 내외로 이동시키기 위해서 샤프트들(246) 및 롤러들(226)을 회전시키도록 구성된다. 구동 메커니즘(248)은 또한, 롤러들(226)이 함께 측방향으로 이동하도록, 샤프트들(246)을 내부 부피(114) 내로 추가적으로 연장시키고 샤프트들(246)을 내부 부피(114)로부터 후퇴시킬 수 있다. 롤러들(226)의 측방향 이동을 이용하여, 로딩 및 언로딩 중에, 롤러들을 선형 트랙들(108A/108B 또는 110A/110B)과 정렬시킬 수 있다. 또한, 롤러들(226)의 측방향 이동을 이용하여, 프로세싱 동안에, 기판(230)과 플라즈마 공급원(112) 사이의 거리를 조정한다.
자기 레일(232)은, 기판 캐리어(228)의 상부 레일(244)을 수용하기 위한 하향 대면 트렌치(238)를 포함한다. 자기 레일(232)이 플라즈마 적합성 재료(236) 내에서 캡슐화된 하나 또는 둘 이상의 자석들(234)에 의해서 형성될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 자석들(234)이 영구 자석들일 수 있다. 플라즈마 적합성 재료(236)가 NF3 플라즈마와 같은 세정 플라즈마를 견딜 수 있다. 플라즈마 적합성 재료(236)가 플라즈마의 유형에 따라서 상이한 재료들로부터 선택될 수 있다. NF3 플라즈마가 이용될 때, 플라즈마 적합성 재료(236)가 알루미늄, TEFLON®, 또는 고순도 알루미늄 산화물(예를 들어, 약 96% 초과의 순도를 갖는 알루미늄 산화물)과 같은 세라믹들일 수 있다. 기판 캐리어(228)를 수용하기 위한 트렌치(238)를 형성하도록, 플라즈마 적합성 재료(236)가 성형된다. 대안적으로, 자석(234)이 트렌치(238)를 형성할 수 있을 것이고 그리고 알루미늄, TEFLON®, 또는 고순도 알루미늄 산화물(예를 들어, 약 96% 초과의 순도를 갖는 알루미늄 산화물)과 같은 세라믹들과 같은 플라즈마 적합성 재료로 코팅될 수 있다. 자기 레일(232)이 하나 또는 둘 이상의 샤프트들(250) 상에 장착된다. 샤프트들(250)이 챔버 벽(206)을 통해서 연장하고 구동 메커니즘(248)에 연결된다. 구동 메커니즘(248)이 샤프트들(246)과 동기식으로 샤프트들(250)을 연장 및 후퇴시킬 수 있을 것이고, 그에 따라 자기 레일(232) 및 롤러들(226)이 동일한 평면 내에 체류한다. 기판 캐리어(228)의 상부 레일(244)은 자기화될 수 있는 재료를 포함하고, 그에 따라 상부 레일(244)과 자석들(234) 사이의 척력들에 의해서, 자기 레일(232)과의 접촉이 없이, 상부 레일(244)이 자기 레일(232) 내에서 유지된다. 기판 캐리어(228)가 자기 레일(232)에 대해서 이동하는 한편, 상부 레일(244)은 트렌치(238) 내에서 슬라이딩한다.
롤러들(226), 샤프트들(246) 및 샤프트들(250)이 또한 NF3 플라즈마와 같은 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 외부 표면들을 갖는다. 롤러들(226), 샤프트들(246) 및 샤프트들(250)이 알루미늄 또는 세라믹들로 형성될 수 있다. 대안적으로, 롤러들(226), 샤프트들(246) 및 샤프트들(250)이 알루미늄, TEFLON®, 또는 고순도 알루미늄 산화물(예를 들어, 약 96% 초과의 순도를 갖는 알루미늄 산화물)과 같은 세라믹들의 코팅을 포함할 수 있다. 예를 들어, 롤러들(226), 샤프트들(246) 및 샤프트들(250)이 알루미늄, TEFLON®, 또는 고순도 알루미늄 산화물(예를 들어, 약 96% 초과의 순도를 갖는 알루미늄 산화물)과 같은 세라믹들로 코팅된 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다.
프로세싱 챔버(106)는 또한, 프로세싱 중에 후방측부(230A) 상의 원치 않는 증착을 방지하기 위해서, 기판(230)의 후방측부(230A)를 커버하도록 구성된 백킹 플레이트 조립체(252)를 포함한다. 백킹 플레이트 조립체(252)는, 실질적으로 수직 위치에서 평면형 플레이트(254)를 지지하는 하나 또는 둘 이상의 비임들(256)에 커플링된 평면형 플레이트(254)를 포함한다. 기판(230)의 후방측부(230A)를 완전히 커버하기 위해서, 평면형 플레이트(254)가 프로세스되는 기판(230)보다 약간 더 큰 크기를 가질 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 비임들(256)이 챔버 벽(206)을 통해서 연장하고 구동 메커니즘(248)에 연결된다. 구동 메커니즘(248)이, 하나 또는 둘 이상의 비임들(256)을 연장 및 후퇴시키는 것에 의해서, 평면형 플레이트(254)를 측방향으로 이동시킨다. 측방향 이동은, 동작(operation) 중에 평면형 플레이트(254)가 위쪽으로 이동하도록 허용하고 그리고 기판 캐리어(228)에 부착되게 되도록 허용하며, 그리고 로딩 및 언로딩 중에 기판 캐리어(228)로부터 멀리 이동되도록 허용한다.
평면형 플레이트(254) 및 하나 또는 둘 이상의 비임들(256)이 NF3 플라즈마와 같은 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 외부 표면들을 갖는다. 평면형 플레이트(254) 및 하나 또는 둘 이상의 비임들(256)이 알루미늄 또는 세라믹들로 형성될 수 있다. 대안적으로, 평면형 플레이트(254) 및 하나 또는 둘 이상의 비임들(256)이 알루미늄, TEFLON®, 또는 고순도 알루미늄 산화물(예를 들어, 약 96% 초과의 순도를 갖는 알루미늄 산화물)과 같은 세라믹들의 코팅을 포함할 수 있다. 예를 들어, 평면형 플레이트(254) 및 하나 또는 둘 이상의 비임들(256)이 알루미늄, TEFLON®, 또는 고순도 알루미늄 산화물(예를 들어, 약 96% 초과의 순도를 갖는 알루미늄 산화물)과 같은 세라믹들로 코팅된 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다.
도 3a-3f는 본 고안의 일 실시예에 따른 기판 캐리어(228)의 개략도들이다. 기판 캐리어(228)가 프로세싱 중에 대면적 기판(230)을 이송 및 지지하도록 구성된다. 기판 캐리어(228)가 NF3 플라즈마와 같은 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 외부 표면들을 가지고, 그에 따라, 기판이 상부에 로딩되지 않은 상태에서도, 기판 캐리어(228)가 플라즈마를 이용하여 세정될 수 있다. 플라즈마 세정은 프로세싱 중에 기판 캐리어 상에 형성된 임의의 원치 않는 증착을 제거할 수 있고 그리고 원치 않는 증착에 의해서 유발되는 입자 오염을 감소시킬 수 있다. 부가적으로, 기판 캐리어(228)가 플라즈마에 의해서 세정될 수 있기 때문에, 전통적인 대면적 기판 프로세싱에서 실시되는 바와 같은 새도우(shadow) 프레임을 이용하여 기판 캐리어(228)를 커버할 필요가 없다.
도 3a는 프레임 본체(302)의 기판 로딩 측부(312)를 보여주는 기판 캐리어(228)의 개략도이다. 동작 중에, 기판 로딩 측부(312)가, 플라즈마 공급원 및 가스 전달 파이프들과 같은 프로세싱 분위기로부터 멀어지는 쪽을 향해서 대면한다(face). 프레임 본체(302)가 직사각형 내부 개구부(304)를 내부에서 프레임화하는(framing) 4개의 섹션들을 갖는다. 프레임 본체(302)가 기판 로딩 측부(312) 상에 형성된 단차부(308)를 갖는다. 단차부(308)가 내부 개구부(304)로부터 수직 벽들(306)까지 연장한다. 복수의 접촉 패드들(336)이 단차부(308) 상에서 프레임 본체(302)에 부착될 수 있다. 접촉 패드들(336)이 TEFLON®으로 형성될 수 있다. 수직 벽들(306)이, 기판보다 큰 크기를 갖는 직사각형 형태를 형성하고, 그리고 내부 개구부(304)가 기판보다 작은 크기를 가지고, 그에 따라 기판의 외부 엣지들이 단차부(308) 상의 복수의 접촉 패드들(336) 상에 놓인다. 내부 개구부(304)는, 프레임 본체(302)가 기판의 외부 엣지들을 커버하는 동안, 기판의 프로세싱 영역을 노출시키는 윈도우를 제공한다. 복수의 클램프들(316)이 기판 로딩 측부(312) 상에서 프레임 본체(302) 주위에 분포된다. 기판을 단차부(308)에 대해서 편향시켜(bias) 기판을 기판 캐리어(228) 내에 고정하도록, 복수의 클램프들(316)이 구성된다.
상부 레일(244)이 복수의 연결부들(314)을 통해서 프레임 본체(302)의 상부 섹션(302A)에 부착된다. 상부 레일(244)은, 기판 캐리어(228)가 자기 레일에 의해서 안내될 수 있도록 자화될 수 있는 재료들을 포함한다.
하부 엣지(242)가 프레임 본체(302)의 하부 섹션(302B)에 커플링된다. 하부 엣지(242)가 프로세싱 챔버(106), 로드 록 챔버들(104A, 104B), 및 로드/언로드 캐리지들(102A, 102B) 내에서 구동 롤러들과 접촉하도록 구성된다.
기판 캐리어(228)는 기판 로딩 측부(312) 상에서 프레임 본체(302)의 외부 엣지에 부착된 밀봉 구조물(330)을 더 포함한다. 밀봉 구조물(330)이 수직 벽들(306)을 둘러싼다. 동작 중에, 평면형 백킹 플레이트(254)와 같은 백킹 플레이트가 밀봉 구조물(330)과 접촉할 수 있고 그리고 기판 캐리어(228) 내에 고정된 기판의 후방측부 상에 밀봉부를 형성하여 프로세싱 화학물질들이 기판의 후방측부와 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
도 3b는 기판 캐리어(228)의 개략적인 측단면도이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 상부 레일(244)이 플라즈마 적합성 재료(334) 내에서 캡슐화된 자화가능한 코어(332)를 포함할 수 있다. 플라즈마 적합성 재료(334)가 알루미늄, TEFLON®, 또는 고순도 알루미늄 산화물(예를 들어, 약 96% 초과의 순도를 갖는 알루미늄)과 같은 세라믹들을 포함할 수 있다. 도 3c는 프레임 본체(302)의 프로세싱 측부(310)를 보여주는 개략도이다. 프로세싱 측부(310)가, 플라즈마 공급원 및 가스 전달 파이프들과 같은 프로세싱 분위기와 대면한다. 프로세싱 측부(310)가 기판을 프레임화하여, 내부 개구부(304) 내의 지역만을 노출시킨다. 프레임 본체(302)는, 기판의 외부 엣지들이 프로세싱되는 것을 방지하는 새도우 프레임으로서 기능할 수 있다.
프레임 본체(302), 연결부(314), 및 하부 엣지(242)가 NF3 플라즈마와 같은 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 외부 표면들을 갖는다. 프레임 본체(302), 연결부(314), 및 하부 엣지(242)가 알루미늄 또는 세라믹들로 형성될 수 있다. 대안적으로, 프레임 본체(302), 연결부(314), 및 하부 엣지(242)가 알루미늄, TEFLON®, 또는 고순도 알루미늄 산화물(예를 들어, 약 96% 초과의 순도를 갖는 알루미늄 산화물)과 같은 세라믹들의 코팅을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프레임 본체(302), 연결부(314), 및 하부 엣지(242)가 알루미늄, TEFLON®, 또는 고순도 알루미늄 산화물(예를 들어, 약 96% 초과의 순도를 갖는 알루미늄 산화물)과 같은 세라믹들로 코팅된 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다.
도 3d는 클램프들(316) 중 하나를 보여주는 기판 캐리어(228)의 부분적인 도면이다. 도 3e는 기판(230)을 기판 캐리어에 고정하는 클램프(316)를 보여주는 기판 캐리어(228)의 부분적인 단면도이다. 복수의 클램프들(316)의 각각이 프레임 본체(302)의 기판 로딩 측부(312) 상에 형성된 리세스(318) 내에 배치된다. 클램프(316)가 피봇 축(322)에 대해서 피봇가능한 클램프 본체(320)를 포함한다. 클램프 본체(320)가 피봇 축(322)의 대향 측부들 상의 접촉 단부(324) 및 자유 단부(326)를 갖는다. 클램프(316)가 또한 클램프 본체(320)의 접촉 단부(324)를 프레임 본체(302)를 향해서 편향시키는 스프링들(328)을 포함한다. 스프링들(328)은 접촉 단부(324)로 압력을 제공하여, 기판(230)을 프레임 본체(302)에 대해서 푸싱한다(push). 접촉 패드들(325)이 기판(230)과 접촉하기 위해서 접촉 단부(324) 상에 부착될 수 있다. 접촉 패드들(325)이 TEFLON®으로 형성될 수 있다.
도 3e는 기판 로딩/언로딩 위치에서 클램프(316)를 보여주는 기판 캐리어(228)의 부분적인 단면도이다. 기판을 로드 또는 언로드하기 위해서, 예를 들어 푸시 핀에 의해서, 외부력(F)이 클램프 본체(320)의 자유 단부(326)로 인가될 수 있다. 클램프 본체(320)가 피봇 축(322)을 중심으로 피봇하고 그리고 접촉 단부(324)가 기판(230)으로부터 멀리 회전한다. 이어서, 기판(230)이 기판 캐리어(228)로부터 해제될 수 있고 그리고 새로운 기판이 로딩될 수 있다.
클램프 본체(320) 및 피봇 축(322)이 NF3 플라즈마와 같은 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 외부 표면들을 가질 수 있다. 클램프 본체(320) 및 피봇 축(322)이 알루미늄 또는 세라믹들로 형성될 수 있다. 대안적으로, 클램프 본체(320) 및 피봇 축(322)이 알루미늄, TEFLON®, 또는 고순도 알루미늄 산화물(예를 들어, 약 96% 초과의 순도를 갖는 알루미늄 산화물)과 같은 세라믹들의 코팅을 포함할 수 있다. 예를 들어, 클램프 본체(320) 및 피봇 축(322)이 알루미늄, 세라믹, 또는 TEFLON®으로 코팅된 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다.
스프링들(328)이 또한 NF3 플라즈마와 같은 세정 플라즈마에 대해 적합성 있는 재료들로 형성된다. 예를 들어, 스프링들(328)이 HASTELLOY®와 같은 초합금(super alloy)들로 형성될 수 있다.
동작 중에, 프로세스하고자 하는 기판(230)이 로드/언로드 캐리지들(102A, 102B)의 선형 롤러 트랙들(116A, 116B) 상의 기판 캐리어들(228) 내로 로딩될 수 있다. 모든 클램프들(316)이 도 3f에 도시된 로딩/언로딩 위치로 푸싱되는 동안, 기판 이송 로봇들에 의해서 기판들(230)이 기판 캐리어들(228)의 단차부들(308) 상에 위치된 기판 캐리어(228) 내로 로딩될 수 있다. 클램프 본체들(320)이 그들의 본래의(native) 위치들로 해제될 때, 기판들(230)이 기판 캐리어들(228) 내에서 고정된다.
이어서, 로드/언로드 캐리지들(102A, 102B)이 이동되어 선형 롤러 트랙들(116A, 116B)을 로드 록 챔버들(104A, 104B) 내의 선형 롤러 트랙들(120A, 120B)과 정렬시킨다. 선형 롤러 트랙들(118A, 118B)은 비어 있다. 이어서, 기판 캐리어들(228)이, 슬릿 밸브 도어들(108A, 108B)을 통해서, 선형 롤러 트랙들(120A, 120B) 각각 상의 로드 록 챔버들(104A, 104B)로 이동된다. 이어서, 슬릿 밸브 도어들(108A, 108B)이 폐쇄되고, 로드 록 챔버들(104A, 104B)이 프로세싱 챔버(106)의 진공 레벨까지 펌핑 감압된다.
이어서, 슬릿 밸브 도어들(110A, 110B)이 개방된다. 프로세싱 챔버 내의 롤러들(226)이 로드 록 챔버들(104A, 104B) 내의 빈 선형 롤러 트랙들(118A, 118B) 중 하나와 정렬된다. 이어서, 롤러들(226)이 이미 프로세스된 기판들을 프로세싱 챔버(106)로부터 로드 록 챔버들(104A, 104B)로 구동시킨다(drive).
이어서, 프로세싱 챔버(106) 내의 롤러들(226)이 로드 록 챔버들(104A, 104B) 내의 선형 롤러 트랙들(120A, 120B) 중 하나와 정렬되고, 각각의 선형 롤러 트랙(120A, 120B)이 기판 캐리어(228) 내에 고정된 기판(230)을 갖는다. 이어서, 기판 캐리어들(228) 내에 고정된 2개의 기판들(230)이 로드 록 챔버들(104A, 104B) 내의 롤러들 및 프로세싱 챔버(106) 내의 롤러들(226)에 의해서 구동되고 그리고 프로세싱 부피들(114A, 114B)로 진입한다. 기판 캐리어들(228)의 하부 엣지들(242)이 롤러들(226) 상에 놓이고 그리고 기판 캐리어들(228)의 상부 레일들(244)이 자기 레일들(232) 내의 제 위치에서 유지된다. 이어서, 샤프트들(246, 250)이 플라즈마 공급원(112)을 향해서 이동하여, 기판들(230)을 프로세싱 위치에 배치한다. 이어서, 하나 또는 둘 이상의 비임들(256)이 챔버 벽(206)을 통해서 연장하여, 백킹 플레이트들(254)을 기판 캐리어들(228)에 부착시켜 기판들(230)의 후방측부들(230A)을 커버한다.
Ar, Xe 및/또는 Kr과 같은 여기 가스가 가스 공급원(214)으로부터 파이프들(210)의 내부 부피들(211)로 공급되고, 상기 내부 부피들에서 안테나(208)로 인가되는 전력에 의해서 플라즈마가 생성된다. 이어서, 프로세싱을 위해서, 플라즈마 내의 라디칼 종들이 파이프들(210)을 통해서 프로세싱 부피들(114A, 114B) 내로 확산한다. SiH4, Si2H6 및 NH3 와 같은 하나 또는 둘 이상의 프로세싱 가스들이 가스 전달 튜브들(222)을 통해서 프로세싱 부피들(114A, 114B)로 공급되고 플라즈마와 반응하여 기판들(230) 상에 실리콘 질화물 막과 같은 박막 층을 증착한다.
프로세싱이 완료된 후에, 하나 또는 둘 이상의 비임들(256)이 후퇴되어 백킹 플레이트들(254)을 기판 캐리어들(228)로부터 분리시킨다. 이어서, 언로딩을 위해서, 롤러들(226)이 후퇴되고 그리고 로드 록 챔버들(104A, 104B) 내의 빈 선형 롤러 트랙들(118A, 118B) 중 하나와 기판 캐리어들(228)을 정렬시킨다.
기판들이 프로세싱 챔버(106) 내에서 프로세스되는 동안, 슬릿 밸브 도어들(110A, 110B)이 폐쇄된다. 이어서, 로드 록 챔버들(104A, 104B)이 대기압으로 가압된다. 프로세스된 기판들을 갖는 기판 캐리어들(228)을 로드/언로드 캐리지들(102A, 102B)로 언로딩하기 위해서, 슬릿 밸브 도어들(108A, 108B)이 개방된다. 로드/언로드 캐리지들(102A, 102B)에서, 프로세스된 기판들이 기판 캐리어들(228)로부터 제거될 수 있고 그리고 시스템 레이아웃(100)을 빠져나갈 수 있다.
본 고안의 실시예들에 따라서, 그 후 기판 캐리어들(228)이, 어떠한 기판들도 내부에 로딩되지 않은 상태에서, 로드 록 챔버들(104A, 104B)을 통해서 프로세싱 챔버(106)로 다시 전송될 수 있다. 빈 기판 캐리어들(228)이, 롤러들(226)에 의해서, 프로세싱 챔버(106) 내의 프로세싱 위치 내에 배치될 수 있다. Ar, Xe 및/또는 Kr과 같은 여기 가스가 가스 공급원(214)으로부터 파이프들(210)의 내부 부피들(211)로 공급되고, 상기 내부 부피들에서 안테나(208)로 인가되는 전력에 의해서 플라즈마가 생성된다. 이어서, 프로세싱을 위해서, 플라즈마 내의 라디칼 종들이 파이프들(210)을 통해서 프로세싱 부피들(114A, 114B) 내로 확산한다. NF3와 같은 세정제가 가스 전달 튜브들(222)을 통해서 프로세싱 부피들(114A, 114B)로 공급되고 플라즈마와 반응하여 프로세싱 챔버(106) 및 기판 캐리어들(228)의 노출된 표면들을 세정한다.
예시적인 세정 프로세스에서, 기판 캐리어들(228)이, 어떠한 기판들(230)도 상부에 배치되지 않은 상태에서, 프로세싱 챔버(106) 내에 로딩된다. 기판 캐리어들(228)이 플라즈마 공급원(112)을 향해서 프로세싱 위치로 이동될 수 있다. 백킹 플레이트들(254)이, 기판 캐리어들(228)과 접촉하지 않고, 플라즈마 공급원(112)을 향해서 이동될 수 있고, 그에 따라, 기판 캐리어들(228)의 후방 측부들을 차단하지 않고도, 백킹 플레이트들(254)이 세정 플라즈마에 노출될 수 있다.
이어서, 프로세싱 챔버(106)가 플라즈마 점화(ignition)를 위한 준비 중에 퍼지된다. 예를 들어, 퍼징을 달성하기 위해서, 아르곤이 약 5 SLM으로 약 5초 동안 프로세싱 부피들(114A, 114B) 내로 유동될 수 있다.
이어서, 아르곤과 같은 여기 가스를 이용하여, 플라즈마가 프로세싱 챔버(106) 내에서 점화된다. 프로세싱 부피들(114A, 114B) 내에서 아르곤의 플라즈마를 점화하기 위해서 안테나들(208)로 마이크로파 전력을 인가하는 동안, 아르곤이 가스 공급원(214)으로부터 약 1 SLM 내지 약 10 SLM의 유량으로 적어도 8초 동안 프로세싱 챔버(106)로 유동될 수 있다.
플라즈마가 프로세싱 부피들(114A, 114B) 내에서 성공적으로 점화된 후에, 아르곤의 유동이 유지되는 동안, NF3 와 같은 세정 가스의 유동이 시작될 수 있다. 유량이 안정화될 때까지, NF3 의 유동이 점진적으로 증가될(ramped) 수 있다.
NF3 의 유동이 일단 안정되면, 전체 파워(full power) 플라즈마 세정을 시작하기 위해서, 아르곤의 유동이 중단될 수 있다. 프로세싱 부피들(114A, 114B) 내의 온도가 플라즈마 세정 중에 약 100 ℃에서 유지될 수 있다. 챔버 압력이 약 20 Torr 내지 약 30 Torr일 수 있다. NF3 의 유량이 약 20 SLM 내지 약 30 SLM일 수 있다. 플라즈마 세정을 위한 지속시간(time duration)은, 프로세싱 챔버(106)의 크기, 에칭하고자 하는 희망량, 세정 가스의 유량, 및 챔버 압력과 같은 여러 가지 인자들에 따라 좌우된다.
전술한 내용이 본 고안의 실시예들에 관한 것이지만, 고안의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 고안의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고도 안출될 수 있을 것이고, 본 고안의 범위는 이하의 청구항들에 의해서 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판 캐리어로서:
    기판을 내부에서 수용하고 지지하도록 구성된 프레임 본체 ― 상기 프레임 본체는 기판을 프레임 본체에 대해서 고정하기 위한 복수의 클램프들을 포함함 ―; 및
    상기 프레임 본체에 부착된 레일 ― 상기 레일은 자화가능 재료를 포함하고, 그리고 상기 프레임 본체 및 상기 레일의 외부 표면들은 플라즈마 적합성 재료(plasma compatible material)를 포함함 ―;을 포함하고,
    상기 프레임 본체는, 직사각형 내부 개구부를 상기 프레임 본체의 내부에서 프레임화하는, 상부 섹션, 하부 섹션, 및 2개의 측부 섹션들을 포함하고, 상기 프레임 본체는 일 측부 상에 형성된 단차부(step)를 갖는,
    기판 캐리어.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단차부 상에 배치된 복수의 접촉 패드들을 더 포함하고, 상기 복수의 접촉 패드들은 동작 중에 상기 기판과 접촉하는,
    기판 캐리어.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 본체 상에 배치된 복수의 클램프들을 더 포함하고, 상기 복수의 클램프들의 각각은 상기 기판을 상기 단차부에 대해서 편향시키도록 배치되는,
    기판 캐리어.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레일을 상기 프레임 본체의 상부 섹션에 커플링시키는 복수의 연결부들을 더 포함하는,
    기판 캐리어.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 본체는 플라즈마 적합성 재료의 코팅을 포함하는,
    기판 캐리어.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 레일의 자화가능 재료는 상기 플라즈마 적합성 재료 내에 캡슐화되는(encapsulated),
    기판 캐리어.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 적합성 재료는 알루미늄, 세라믹, 또는 TEFLON
    Figure 112017086963554-ptm00001
    을 포함하는,
    기판 캐리어.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 본체의 하부 섹션에 부착된 하부 엣지를 더 포함하고, 상기 하부 엣지는 상기 기판 캐리어를 이동시키기 위한 구동 메커니즘과 상호작용하도록 성형되는(shaped),
    기판 캐리어.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부 엣지는 복수의 롤러들과 상호작용하도록 성형되는,
    기판 캐리어.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부 엣지는 알루미늄, 세라믹, 또는 TEFLON®을 포함하는 코팅을 포함하는,
    기판 캐리어.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 적합성 재료는 96% 초과의 순도를 갖는 알루미늄 산화물을 포함하는,
    기판 캐리어.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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