KR20050081179A - 처리 챔버 - Google Patents

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Abstract

처리 챔버 내에서 기판을 지지하는 장치가 제공된다. 한 형태에서, 관통하여 형성된 보어를 갖는 하우징, 적어도 부분적으로 상기 보어 내에 배치된 지지 핀, 및 상기 하우징 둘레에 배치된 다수의 베어링 부재를 포함하는 기판 지지 부재가 제공된다. 한 형태에서, 베어링 부재들은 관통하여 형성된 중심 보어, 윤곽 겉면, 및 적어도 부분적으로 상기 중심 보어를 관통하여 배치된 샤프트를 갖는 롤러를 포함한다. 다른 형태에서, 베어링 부재들은 큰 구형 부재 및 상기 큰 구형 부재 둘레에 배열된 4개의 작은 구형 부재를 포함하는 볼 어셈블리를 포함한다.

Description

처리 챔버{PROCESSING CHAMBER}
본 발명은 일반적으로 기판 지지 핀에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 대형 유리 패널용 지지 핀에 관한 것이다.
박막 트랜지스터는 모니터, 평판 디스플레이, 태양 전지, 개인 휴대 단말(PDA), 휴대 전화 등에 사용되는 대형 유리 기판 또는 플레이트 상에 제조되어왔다. 이들 트랜지스터는 진공 챔버에서의 비결정 실리콘, 도핑 및 비도핑 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등을 포함하는 각종 박막의 순차적 증착에 의해 제조된다. 막의 증착은 단일 증착 챔버 또는 시스템에서 일어나거나, 혹은 처리되고 있는 기판이 다수의 증착 챔버 사이로 이송된다. 각 증착 챔버 내에서 처리되고 있는 기판은 통상적으로 챔버 내에 위치하는 지지대 상에 얹혀진다. 증착 과정 사이에서 기판의 이송을 용이하게 하기 위해, 기판이 지지대와 떨어져 일정한 간격을 유지하도록 예를 들어 다수의 핀과 같은 지지 부재들이 지지대 윗면에 설치된다. 이는 로봇 블레이드와 같은 이송 기구가 지지대나 기판을 손상시키지 않으면서 기판 뒷면 아래로 미끄러지고 지지대로부터 기판을 들어올릴 수 있게 한다.
지지 핀으로는 일정한 높이를 가지며 지지대 윗면에 고정된 수직 포스트가 가장 흔하다. 지지 핀은 일반적으로 단단하며, 그 위에 배치된 유리 기판과 마찰을 일으킨다. 이 마찰은 흔히 불필요한 입자 오염을 일으킨다. 부가적으로, 지지 핀은 기판의 반복적인 로드 및 언로드로 인해 깎이거나 구부러지거나 깨지는 경향이 있다. 이는 기판이 처리 챔버에 들어가고 나갈 때 기판의 오정렬로 인해 일어난다. 또한 조작자 오류로 인해 핀의 손상이 발생할 수도 있고, 가장 흔하게는 전형적인 마멸로 인해 손상이 발생한다. 이에 따라, 지지 핀은 일반적으로 장기간의 사용 후 교체되며, 이는 손상된 핀을 제거하고 교체품을 설치하기 위한 중단 시간의 원인이 된다.
따라서, 지지 핀 상에 배치된 기판과의 마찰을 감소시킬 수 있는 지지 핀이 필요하며, 지지 핀의 수명을 연장시키며 중단 시간을 감소시킬 필요가 있다.
본 발명은 일반적으로 처리 챔버 내에서 기판을 지지하기 위한 기판 지지 부재를 제공한다. 한 형태에서, 기판 지지 부재들은 관통하여 형성된 보어(bore)를 갖는 하우징, 적어도 부분적으로 상기 보어 내에 배치된 지지 핀, 및 상기 하우징 둘레에 배치된 다수의 베어링 부재를 포함한다.
다른 형태에서, 기판 지지 부재들은 관통하여 형성된 보어를 갖는 하우징, 및 상기 보어 내에 배치된 다수의 베어링 부재를 포함하며, 상기 베어링 부재들 중 하나 이상은 관통하여 형성된 중심 보어, 윤곽 겉면, 및 적어도 부분적으로 상기 중심 보어를 관통하여 배치된 샤프트를 갖는 롤러를 포함한다.
또 다른 형태에서, 기판 지지 부재들은 관통하여 형성된 보어를 갖는 하우징, 및 상기 보어 내에 배치된 다수의 베어링 부재를 포함하며, 상기 베어링 부재들 중 하나 이상은 큰 구형 부재 및 상기 큰 구형 부재 주위에 정렬된 4개의 작은 구형 부재를 포함하는 볼 어셈블리를 포함한다.
본 발명은 또한 내부에 기판 지지 어셈블리가 배치된 처리 챔버를 제공한다. 한 형태에서, 챔버는 내부에 지지대가 배치된 챔버 바디, 및 상기 지지대 윗면에 각각 배치된 2개 이상의 지지 부재를 포함한다. 지지 부재들은 관통하여 형성된 보어를 갖는 하우징, 적어도 부분적으로 상기 보어 내에 배치된 지지 핀, 및 상기 보어 내에 배치된 다수의 베어링 부재를 포함한다. 다른 형태에서, 챔버는 상기 챔버 바디 내에서 상기 지지대에 인접하게 배치된 리프트 어셈블리를 포함한다. 리프트 어셈블리는 지지대에 대한 로드 및 언로드에 적용된다.
한 형태에서, 베어링 부재들은 관통하여 형성된 중심 보어, 윤곽 겉면, 및 적어도 부분적으로 상기 중심 보어를 관통하여 배치된 샤프트를 갖는 롤러를 포함한다. 다른 형태에서, 베어링 부재들은 큰 구형 부재 및 상기 큰 구형 부재 주위에 정렬된 4개의 작은 구형 부재를 포함한다.
본 발명의 상기 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 첨부 도면들에 도시된 실시예들을 참조하여 상기에 간단히 요약된 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 첨부 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예를 나타내는 것이므로 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 간주되지 않으며, 본 발명은 다른 등가 실시예들을 인정할 수도 있다.
도 1a는 지지 부재(100)의 일 실시예의 개략도를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 지지 부재(100)는 하나 이상의 베어링 부재(110A, 110B)(2개가 도시됨) 및 적어도 부분적으로 그 안에 배치된 지지 핀(120)을 포함하는 부싱(102)을 포함한다. 그 제 1 단부에서, 평판 패널 디스플레이, 원형 웨이퍼, 액정 디스플레이, 유리 패널 기판, 플라스틱 기판 등을 포함하는 임의의 반도체 기판과 같은 기판(도시 생략)이 그 위에 지지된다. 제 2 단부에서는, 통상적으로 지지 부재(100)가 지지대, 서셉터(susceptor), 로봇 블레이드, 셸프(shelf) 또는 그 밖에 기판을 홀딩 또는 지지하기 위해 적용되는 다른 부재의 윗면에 배치된다.
도 1b는 부싱(102)의 개략도를 나타낸다. 부싱(102)은 중심 보어(105) 및 관통하여 형성된 하나 이상의 창(107)을 구비한 고리형 부재이다. 바람직하게, 부싱(102)은 원통형 튜브와 비슷하다. 한 형태에서, 부싱(102)은 그 제 1 단부에 위치하는 제 1 세트의 창(107) 및 제 2 단부에 위치하는 제 2 세트의 창(107)을 포함한다. 창(107)의 실제 개수는 설계상의 문제이지만, 부싱(102)의 제 1 단부에 4개 이상의 창(107) 세트가, 부싱(102)의 제 2 단부에 4개 이상의 창(107) 세트가 위치하는 것이 바람직하다. 지지 부재(100)의 의도된 용도 및 처리 환경을 기초로 추가 세트의 창(107)이 요구될 수도 있다.
도 1c는 도 1a에 나타낸 베어링 부재(110A, 110B)의 개략도를 나타낸다. 도 1d는 베어링 부재(110A, 110B)의 부분 단면도를 나타낸다. 도 1c 및 도 1d를 참조하면, 적어도 부분적으로 부싱(102)의 제 1 단부를 관통하여 형성된 제 1 세트의 창(107) 내에 제 1 베어링 부재(110A)가 수용된다. 적어도 부분적으로 부싱(102)의 제 2 단부를 관통하여 형성된 제 2 세트의 창(107) 내에 제 2 베어링 부재(110B)가 수용된다. 한 형태에서, 각 베어링 부재(110A, 110B)는 이를 관통하여 형성된 중심 보어(113) 및 중심 보어(113)를 관통하여 적어도 부분적으로 배치된 샤프트(114)를 갖는 하나 이상의 롤러(112)를 포함한다. 샤프트(114)는 부싱(102)에 고정되어 롤러(112)를 제자리에 유지한다. 한 형태에서, 각 샤프트(114)의 단부는 모서리가 깎여져 도 1c에 나타낸 것과 같이 원뿔 모양을 형성한다. 부싱(102) 내에 베어링 부재(110A, 110B)를 설치할 때, 롤러(112)는 서로 마주하여 배치된 샤프트(114)의 단부에 의해 용이해지는 마찰 맞춤에 의해 제자리에 유지된다. 절취부(115)이 부싱(102) 내의 샤프트(114)의 작동을 용이하게 한다.
베어링 부재(110A, 110B)는 부싱(102) 내의 핀(120)을 지지한다. 베어링 부재(110A, 110B)는 또한 지지 핀(120)이 부싱(102)의 보어(105)를 통해 축방향으로 움직일 수 있게 하며 보어(105) 내에서 최소 저항으로 회전할 수 있게 한다. 이에 따라, 베어링 부재(110A, 110B)는 지지 핀(120)의 마멸을 감소시키고 마찰에 의해 발생하는 원치 않는 입자 생성을 감소시킨다.
다시 도 1a 및 도 1d를 참조하면, 각각의 롤러(112)는 통상적으로 원통형인 지지 핀(120) 겉면의 윤곽에 부합하도록 만곡된 또는 오목한 겉면을 갖는 것이 바람직하다. 롤러(112)의 만곡된 겉면은 부싱(102)에 대해 축방향으로 핀(120)의 이동을 용이하게 하는 가이드를 제공한다. 롤러(112)의 만곡된 겉면은 또한 핀(120)이 부싱(102) 내에서 자유롭게 회전할 수 있게 한다. 롤러(112)는 예를 들어 세라믹, 흑연, 스테인레스 강철, 알루미늄, 이들의 합금 및 이들의 화합물과 같은 처리 호환 물질로 구성될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 지지 부재(200)의 다른 실시예의 개략도를 나타낸다. 이 실시예에서, 지지 부재(200)는 슬리브(210) 및 내부에 하나 이상의 베어링 부재(220)가 적어도 부분적으로 배치된 부싱(202)을 포함한다. 지지 부재(200)는 또한 부싱(202)의 상단 둘레에 배치된 플랜지(240)를 포함한다.
다시 도 2a를 참조하면, 하나 이상의 베어링 부재(220) 각각은 하나 이상의 구형 부재(221)를 포함한다. 한 형태에서, 하나 이상의 베어링 부재(220) 각각은 구형 부재(221)보다 작은 지름을 갖는 4개의 추가 구형 부재(222)를 더 포함한다. 각각의 베어링 부재(220)는 적어도 부분적으로 부싱(202)에 형성된 볼 시트 또는 창(230) 내에 배치된다. 슬리브(210)는 베어링 부재(220)를 이들 각각의 창(230) 안에 캡슐화하도록 부싱(202)의 외경 둘레에 배치된다. 플랜지(240)는 슬리브(210)의 숄더 또는 정지부의 역할을 한다.
한 형태에서, 베어링 부재(220)가 적어도 부분적으로 각각 배치된 4개의 창(230)은 부싱(202)의 제 1 단부에서 부싱(202)의 제 1 지름 주위에서 일정한 간격을 유지하고, 베어링 부재(220)가 적어도 부분적으로 각각 배치된 4개의 창(230)은 부싱(202)의 제 2 단부에서 부싱(202)의 제 2 지름 주위에서 일정한 간격을 유지한다. 창(230)과 베어링 부재(220)가 협력하여 지지 핀(120)이 부싱(202)의 보어(205) 내에서 축방향으로 이동할 수 있게 하며, 부싱(202)의 중심축을 중심으로 회전할 수 있게 한다.
도 2b는 도 2a에 나타낸 지지 부재(200)의 상면도를 나타내며, 도 2c는 완전히 조립된 지지 부재(200)의 또 다른 개략도를 나타낸다. 부싱(202)은 관통하여 형성된 중심 보어(205)가 형성된 고리형 부재이다. 바람직하게, 부싱(202)은 원통형 튜브와 비슷하다. 상술한 베어링 부재(220A-D)는 부싱(202) 안에 적어도 부분적으로 형성된 각각의 창(230A-D) 내에 적어도 부분적으로 각각 배치된다. 슬리브(210)는 부싱(202)의 외경 둘레에 배치되고, 지지 핀(120)은 적어도 부분적으로 보어(205) 내에 배치된다. 슬리브(210) 및 지지 핀(120)은 협력하여 각각의 창(230) 내에 볼(221, 222)을 포함하도록 한다. 플랜지(240)는 도시한 바와 같이 개별 구성 요소일 수도 있고, 또는 플랜지(240)는 부싱(202)의 확장된 외경일 수도 있다. 플랜지(240)는 슬리브(210)가 부싱(202)의 제 1 단부를 지나쳐 축방향으로 이동하는 것을 막는다.
다시 도 1a 및 도 2c를 참조하여, 지지 부재(100) 및 지지 부재(200)의 지지 핀(120)에 대해 보다 상세히 설명한다. 바람직하게, 지지 핀(120)은 도 1a 및 도 2c에 나타낸 바와 같이 제 1 단부(120A) 및 제 2 단부(120B)를 갖는 원통 부재이다. 한 형태에서는, 지지 핀(120)이 보다 무거운 하부를 가질 수도 있고, 또는 지지 핀(120)의 전체 무게 중심을 낮추도록 제 2 단부(120B)가 보다 무거운 재료로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 핀(120)의 하부 또는 제 2 단부(120B)는 예를 들어 Teflon 또는 스테인레스 강철로 코팅된 세라믹 등의 재료를 사용하여 보다 조밀한 재료로 구성될 수도 있다.
제 1 단부(120A) 또는 핀 헤드가 기판(도시 생략)에 직접 접촉하여 기판을 지지한다. 한 형태에서, 제 1 단부(120A)는 마찰을 감소시키며 그 위에 배치된 기판과 화학 작용을 일으키지 않는 물질로 코팅된다. 예를 들어, 제 1 단부(120A)는 화학적 불활성 물질로 코팅되어 지지 핀(120)과 그 위에 지지된 기판 사이의 화학적 반응을 없애거나 줄일 수도 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제 1 단부(120A)는 기판과의 마찰을 최소화하는 물질로 코팅되어 파손 또는 깎임을 감소시킬 수도 있다. 전형적인 코팅으로는 세라믹 물질 및 예를 들어 실리콘 질화물, 티탄 질화물, 탄탈 질화물 등의 질화물을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제 1 단부(120A)에는 다만 4 마이크로 인치의 표면 조도를 나타내도록 가공 또는 연마 마무리 또는 다른 적절한 마무리가 가해져 마찰을 최소화시킨다. 이러한 코팅의 보다 상세한 설명은 미국 특허 제 6,528,767 호에서 찾을 수 있으며, 이는 본 출원의 참고문헌이 된다.
한 형태에서, 제 1 단부(120A)는 도시한 바와 같이 평탄한 또는 거의 평탄한 표면을 갖는다. 다른 형태에서, 제 1 단부(120A)는 그 위에 배치되는 기판과 접촉하는 둥근 상부를 가질 수도 있다. 둥근 표면은 기판과 접촉하는 표면 영역을 감소시킴으로써 그 위에 배치되는 기판이 깨지거나 깎일 가능성을 줄인다. 일 실시예에서, 둥근 표면은 반구형, 타원체형 또는 포물선형과 비슷하다. 이러한 지지 핀 및 코팅의 보다 상세한 설명은 미국 특허 제 6,528,767 호에서 찾을 수 있으며, 이는 본 출원의 참고문헌이 된다.
또 다른 형태에서, 제 1 단부(120A)는 핀(120)의 바디 상에 배치/교체될 수 있는 캡(도시 안됨)을 갖는 투피스 시스템일 수도 있다. 캡은 세라믹 물질로 만들어지는 것이 바람직하며, 핀(120)의 바디를 수용하는 속이 텅 빈 바디를 포함한다. 캡의 상부는 상술한 바와 같이 둥글게 되고 평탄하게 된다. 마찬가지로, 캡은 상술한 바와 같이 코팅될 수도 있다. 이러한 투피스 시스템의 보다 상세한 설명은 미국 특허 제 6,528,767 호에서 찾을 수 있으며, 이는 본 출원의 참고문헌이 된다.
또 다른 형태에서, 제 1 단부(120A)는 그 안에서 이동 가능한 볼을 유지하는 소켓일 수도 있다. 볼은 그 위에 배치된 기판과 접촉하며 지지한다. 볼은 기판이 스크래치 없이 볼을 가로질러 이동할 수 있도록, 소켓 내에서 볼 베어링과 같이 회전 및 스핀이 가능하다. 볼은 일반적으로 마찰 감소를 제공하고 및/또는 볼과 기판 사이의 화학적 반응을 억제하는 금속 또는 비금속 물질로 구성된다. 예를 들어, 볼은 금속 또는 금속 합금, 석영, 사파이어, 실리콘 질화물 또는 다른 적당한 비금속 물질을 포함한다. 바람직하게, 볼은 4 마이크로 인치 이하로 표면 마무리된다. 볼은 상술한 코팅 또는 코팅들을 더 포함할 수도 있다. 이러한 지지 핀의 보다 상세한 설명은 미국 특허 제 6,528,767 호에서 찾을 수 있으며, 이는 본 출원의 참고문헌이 된다.
또 다른 형태에서, 제 1 단부(120A)는 핀(120)의 바디 상에 배치/교체될 수 있는 캡을 갖는 투피스 시스템일 수도 있으며, 캡은 상술한 소켓 및 볼 구성을 포함한다. 이러한 볼 및 소켓의 보다 상세한 설명은 둘 다 "기판 지지체"라는 명칭으로 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드에 양도된 동시 계속 미국 특허 출원 제 09/982,406 호 및 제 10/376,857 호에서 찾을 수 있다. 양 동시 계속 출원은 본 출원의 참고문헌이 된다.
여기서 설명한 지지 부재(100, 200)는 임의의 테스트 챔버, 처리 챔버, 또는 기판의 지지를 필요로 하는 시스템에 사용하기 적합하다. 예를 들어, 지지 부재(100, 200)는 화학 증착(CVD) 챔버 또는 플라즈마 강화 화학 증착(PECVD) 챔버 등의 증착 챔버 내에서 특히 유용하다. 명확하고 용이한 설명을 위해, 여기서 설명한 지지 부재(100, 200)를 사용하는 PECVD 챔버에 관해 이하 도 3 및 도 3a 내지 도 3c를 참조로 설명한다.
도 3은 플라즈마 강화 화학 증착 챔버(310)의 개략적인 단면도를 나타낸다. PECVD 챔버는 상부 벽(314)을 관통하여 형성된 개구 및 상기 개구 내에 배치된 가스 입구 분기관(316)을 갖는 챔버 바디(312)를 포함한다. 대안적으로, 상부 벽(314)은 단단할 수 있으며 가스 입구 분기관(316)은 그 안쪽 표면에 인접하게 위치한다. 가스 입구 분기관(316)은 전극 역할을 하며 RF 전원 등의 전원(336)에 접속된다.
서셉터 또는 지지대(318)가 챔버 바디(312) 내에 배치된다. 지지대(318)는 플레이트 형태와 비슷하며 가스 입구 분기관(316)과 평행하게 연장한다. 지지대(318)는 통상적으로 알루미늄으로 만들어지며 알루미늄 산화물 층으로 코팅된다. 지지대(318)는 접지에 접속되고 제 2 전극 역할을 하여 가스 입구 분기관(316) 및 지지대 간에 전원(336)이 연결된다.
지지대(318)는 챔버(312)의 하부 벽(322)을 관통하여 수직으로 연장하는 샤프트(320)의 단부에 설치된다. 샤프트(320)는 이동 가능하고, 챔버 바디(312) 내에서 지지대(318)의 수직 상하 이동을 가능하게 한다. 상술한 지지 부재(100, 200)와 같은 2개 이상의 지지 부재(300)가 지지대(318) 상부 표면에 배치되어 기판(325)과 직접 접촉하고, 기판(325)을 지지한다. 2개의 지지 부재(300)만 도시하였지만, 임의의 개수의 지지 부재(300)가 지지대(318) 상부 표면 주위에 배열될 수도 있다. 지지 부재(300)의 개수 및 배열은 챔버(310)에서 행해지는 처리 뿐만 아니라, 처리될 기판(325)의 형상 및 크기에 좌우된다. 한 형태에서, 각 지지 부재(300)는 동일하고 예컨대 상술한 실시예(100) 또는 상술한 실시예(200)와 같다. 다른 형태에서, 지지 부재(300)는 상술한 실시예(100, 200)의 조합이 될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 지지 부재(300)는 상술한 실시예(100)가 되며 하나 이상의 지지 부재(300)는 상술한 실시예(200)가 될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 챔버(310)는 챔버 바디(312)의 측벽(332)을 관통하여 연장하는 가스 출구(330)를 더 포함한다. 가스 출구(330)는 챔버 바디(312)로부터 가스를 배출시키는 펌프(도시 생략)에 연결된다. 가스 유입 도관(342)이 가스 입구 분기관(316)과 유체소통하며, 가스 스위칭 네트웍(도시 생략)을 통해 각종 가스의 소스(도시 생략)에 연결된다. 처리 가스는 가스 유입 도관(342)을 거쳐 샤워헤드(344)를 통해 챔버 바디(312)로 유동한다. 샤워헤드(344)는 이를 뚫고 형성된 다수의 구멍(340)을 포함하여 아래에 처리될 기판(325) 표면에 걸쳐 가스를 고르게 분포시킨다.
도 3a는 지지대(318)로의 및 지지대로부터의 기판(325)의 이송을 용이하게 하는 리프트 어셈블리(324)를 갖는 플라즈마 강화 화학 증착 챔버(310)의 특정 실시예의 개략적인 단면도이다. 리프트 어셈블리(324)는 지지대(318)와 챔버 바디(312)의 하부 벽(322) 사이에 수평으로 연장한다. 리프트 어셈블리(324)는 지지대(318)에 거의 평행하며 수직으로 이동 가능하다. 일 실시예에서, 2개 이상의 지지 부재(300)가 지지대(318)의 상부 표면 대신 리프트 어셈블리(324)의 상부 표면 상에 배치된다. 다른 실시예(도시 생략)에서, 지지대(318) 및 리프트 어셈블리(324) 모두 그 상부 표면에 2개 이상의 지지 부재(300)가 배치된다.
지지 부재(300)는 지지대(318)를 관통하여 형성된 리프트 홀(328)을 통해 연장하도록 배치된다. 2개의 지지 부재(300)만 도시하였지만, 임의의 개수의 지지 부재(100(또는 200))가 리프트 어셈블리(324) 상부 표면 주위에 배열될 수도 있다. 지지 부재(300)의 개수 및 배열은 챔버(310)에서 행해지는 처리 뿐만 아니라, 처리될 기판(325)의 크기에 좌우된다. 상술한 바와 같이, 각 지지 부재(300)는 여기서 설명한 실시예(100) 또는 실시예(200)와 동일하거나, 혹은 대안적으로 지지 부재(300)는 실시예(100, 200)의 조합이 될 수도 있다.
도 3b는 적어도 부분적으로 지지대(318) 내에 배치된 지지 부재(300)를 갖는 PECVD 챔버(310)의 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 지지대(318)는 이를 관통하여 배치된 다수의 홀(328)을 포함한다. 지지 부재(300)는 적어도 부분적으로 이들 홀(328) 내에 배치된다. 일반적으로, 지지 부재(300)의 제 1 단부(302)는 지지 부재(300)가 정상 위치(즉, 지지대(318)에 대해 쑥 들어가 있는)에 있을 경우에 지지대(318)의 상부 면(319A)과 거의 같은 높이이거나 약간 우묵하다. 부가적으로, 지지 부재(300)의 제 2 단부(304)는 지지대(318)의 하부 면(319B)을 지나 연장한다. 지지대(318)가 이송 위치로 낮춰지면, 지지 부재(300)는 챔버(312)의 하부 벽(322)과 접촉하게 되고 지지대(318)를 통해 옮겨져 지지대(318)의 상부 면(319A)으로부터 돌출함으로써, 기판(325)을 지지대(318)와 이격된 관계로 위치시킨다.
본 실시예의 한 형태에서, 지지 부재(300)는 다른 시점에 하부 벽(322)에 접촉하여 활성화되도록 도시한 바와 같이 다양한 길이를 가질 수도 있다. 예를 들어, 긴 지지 부재(300)는 기판(325)의 바깥 에지 둘레에서 간격을 두어 배치되며, 짧은 지지 부재(300)는 바깥 에지로부터 기판(325) 중심을 향해 안쪽으로 간격을 두고 배치되어, 기판(325)이 바깥 에지로부터 중심으로 점차 이송될 수 있게 한다.
본 실시예의 다른 형태에서, 지지 부재(300)는 모두 일정한 길이일 수도 있지만, 챔버(312)의 하부 벽(322)은 선택된 지지 부재(300)들이 다른 것들 전에 활성화되도록, 이들 선택된 지지 부재(300) 바로 밑에 위치하는 확장부 또는 평탄부(351)를 포함할 수도 있다. 대안적으로, 챔버 하부 벽(322)은 선택된 지지 부재(300)들이 다른 것들 후에 활성화되도록 이들 지지 부재(300) 바로 밑에 정렬된 홈 또는 트랜치(도시 생략)를 포함할 수도 있다.
도 3c는 도 3b에 나타낸 바와 같이 적어도 부분적으로 지지대(318) 내에 배치된 지지 부재(300)를 갖는 PECVD 챔버(310)의 또 다른 실시예를 나타내며, 또한 지지 부재(300)를 활성화시키기 위한 리프트 플레이트(324)를 포함한다. 이 실시예에서, 리프트 플레이트(324)는 지지대(318)의 하부 면(319B)에 가깝게 지지 부재(300)의 제 2 단부(304) 아래에 배치된다. 리프트 플레이트(324)는 기압 실린더, 수압 실린더, 리드 나사, 솔레노이드, 스텝퍼 모터 또는 통상적으로 챔버 바디(312) 외측에 위치하는 다른 이동 장치(도시 생략) 등의 액추에이터에 결합된다. 리프트 플레이트(324) 및 지지대(318)의 수직 이동은 리프트 플레이트(324)와 지지대(318) 사이의 상대적 이동을 제어하는, 스프링 및 이동 정지부를 이용하는 단일 액추에이터에 의해 제어될 수 있다. 동작중에, 리프트 플레이트(324)는 위쪽으로 이동하여 지지 부재(300)의 제 2 단부(304)에 접촉하며, 이는 지지 부재(300)를 지지대(318)의 상부 표면 이상으로 연장시킨다.
상술한 바와 같이, 지지 부재(300)는 각각 다른 시점에서 지지 부재(300)를 활성화시키도록 다른 길이를 가질 수 있다. 통상적으로, 지지대(318) 주변 둘레에 배치된 지지 부재(300)는 지지대(318)의 중심 주위에 배치된 지지 부재(300)보다 길다. 반대 정렬 또한 사용될 수 있다.
상술한 처리 챔버(310)와 같이 여기서 설명한 지지 부재(100, 200)를 이용하는 테스트 챔버 및 처리 챔버는 캘리포니아 산타클라라 소재의 AKT사로부터 이용 가능한 AKT 15K, 25K 또는 40K PECVD 시스템과 같은 처리 플랫폼 안에 통합될 수도 있다. 이들 PECVD 시스템의 상세는 공동 양도된 "개선된 스루풋(throughput)을 갖는 진공 처리 장치"라는 명칭의 미국 특허 제 5,512,320 호에 개시되어 있으며, 이는 본 발명의 참조 문헌이 된다.
도 4는 전형적인 다중 챔버 처리 시스템(400)의 개략적인 상면도를 나타낸다. 처리 시스템(400)은 로드락 챔버(414)에 연결되며 유리 기판을 시스템(400) 안팎으로 이송하기 위한 중앙 이송 챔버(412)를 포함한다. 처리 시스템(400)은 또한 중앙 이송 챔버(412)를 중심으로 각각 배치된 하나 이상의 처리 챔버(438, 440, 442, 444, 446, 448)를 포함한다. 임의의 하나 이상의 처리 챔버(438, 442, 444, 446, 448)는 화학 증착(CVD) 챔버, 물리 증착(PVD) 챔버, 원자층 증착 챔버(ALD), 어닐링 또는 열처리 챔버, 또는 공지된 다른 처리 챔버일 수 있다. 여기서 설명하는 지지 부재(100, 200, 300)를 사용하는 전형적인 CVD 챔버가 상기에 도시 및 설명된다. 다른 처리 챔버들도 지지 부재(100, 200, 300)를 비슷하게 사용할 수도 있으므로, 상세히 설명하지 않는다.
로드락 챔버(414)는 대기로부터 처리 시스템(400)의 진공 환경으로 기판을 이송하기 위해 그 측벽 내에 배치된 슬릿 밸브(416)와 같은 폐쇄 가능한 개구를 포함한다. 또한, 로드락 챔버(414)는 도 5에 나타낸 바와 같이 다수의 기판을 지지 및 냉각시키기 위해 다수의 셸프 또는 플랫폼에 맞춰진 카세트(도시 생략)를 포함한다.
도 5는 특별한 배치식(batch-type) 저장 카세트(517)의 단면도를 나타낸다. 카세트(517)는 측벽(512, 514), 하부 벽(516) 및 리드(lid)(518)를 포함한다. 측벽(512, 514)에 걸쳐 다수의 채널(520)이 배치된다. 한 형태에서, 채널(520)은 입구 및 출구 도관(524, 526)과 유체소통하여 온도가 제어되는 유동체를 순환시킬 수도 있다. 다른 형태에서, 채널(520)은 도관(527)에 의해 전원(도시 생략)에 연결된 가열 코일을 포함할 수도 있다. 혹은, 가열 코일을 둘러싸고 채널(520)에서 열 이송 매체를 순환시키는데 모두 동일한 도관(524, 526)들이 사용될 수 있다.
측벽(512, 514) 내부는 다수의 열 도전성 셸프(560)에 맞춰진다. 셸프(560)는 벽(512, 514)과 우수하게 열 접촉하여 셸프(560) 온도의 빠르고 균일한 제어를 보장한다. 셸프(560)에 사용될 수 있는 재료들의 예는 알루미늄, 구리, 스테인레스 강철, 클래드(clad) 구리 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1a 내지 도 1d 및 도 2a 내지 도 2c를 참조로 상술한 하나 이상의 지지 부재(300)가 각각의 셸프(560) 상에 적절히 배열되어 그 위에 유리 기판(532)을 지지한다. 지지 부재(300)는 셸프(560)와 처리될 유리 기판(532) 사이에 갭을 유지한다. 이 갭에 의해 유리 기판(532)에 압력을 가하고 부수거나 셸프(560)로부터 유리 기판(532)으로 오염 물질을 옮길 수 있는 셸프(560)와 유리 기판(532) 사이의 직접 접촉을 확실히 피할 수 있다. 유리 기판(532)은 유리 기판(532)과 셸프(560)의 직접 접촉보다는 복사 및 가스 전도에 의해 간접적으로 가열된다. 또한, 유리 기판(532)과 셸프(560)의 인터리브(interleaving)는 상부 및 하부 양쪽으로부터 유리 기판(532)을 이송하는 열을 제공하여, 유리 기판(532)의 보다 빠르고 보다 균일한 가열을 제공한다.
다시 도 4를 참조하면, 유리 기판이 처리 시스템(400)에 수동 또는 자동으로 로드될 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 로드락 챔버(414) 맞은 편의 제 1 스테이션에서 처리 시스템(400) 바깥의 레일 프레임(480)에 설치되고 통상적으로 이용되는 로봇(474)이 저장 카세트(417A, B 또는 C)로부터 유리 기판을 찾아, 유리 기판을 한번에 하나씩 로드락 챔버(414)를 통해 처리 시스템(400)에 로드할 수 있다. 마찬가지로, 로봇(474)은 로드락 챔버(414)로부터 처리된 기판을 찾아 그 기판을 저장 카세트(417A, B 또는 C) 중 하나에 돌려보낼 수 있다. 비슷하게, 이송 챔버(412) 내에 배치된 로봇(본 도면에서 도시 생략)이 이동하여 유리 기판을 처리 시스템(400) 내에 배치한다.
본 발명의 실시예에 관하여 상기 설명하였지만, 본 발명의 그 밖의 다른 실시예들이 본 발명의 기본 개념을 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 그 범위는 다음의 청구항에 의해 결정된다.
본 발명에 의하면, 지지 부재 상에 배치된 기판과의 마찰을 감소시킬 수 있고, 지지 부재의 수명을 연장시키며 중단 시간을 감소시킬 수 있다.
도 1a는 지지 부재의 일 실시예의 개략도이다.
도 1b는 도 1a에 나타낸 부싱의 일 실시예의 개략도이다.
도 1c는 도 1a에 나타낸 베어링 부재의 일 실시예의 개략도이다.
도 1d는 도 1c에 나타낸 베어링 부재의 부분 단면도이다.
도 2a는 지지 부재의 다른 실시예의 개략도이다.
도 2b는 도 2a에 나타낸 지지 부재의 상면도이다.
도 2c는 도 2a에 나타낸 완전히 조립된 지지 부재의 다른 개략도이다.
도 3은 도 1a 내지 도 1d 및 도 2a 내지 도 2c에 나타낸 지지 부재를 단독 또는 조합하여 이용하는 전형적인 플라즈마 강화 화학 증착 챔버의 개략적인 단면도이다.
도 3a는 도 3에 나타낸 플라즈마 강화 화학 증착 챔버의 특정 실시예의 개략적인 단면도이다. 이 실시예에서 챔버는 서셉터(susceptor)에 대한 기판의 이송을 용이하게 하는 리프트-오프 플레이트를 포함한다.
도 3b는 도 3에 나타낸 플라즈마 강화 화학 증착 챔버의 다른 특정 실시예의 개략적인 단면도이다. 이 실시예에서, 도 1a 내지 도 1d 및 도 2a 내지 도 2c에 나타낸 지지 부재들은 적어도 부분적으로 챔버 내에 배치된 지지대 내에 배치된다.
도 3c는 도 3에 나타낸 플라즈마 강화 화학 증착 챔버의 다른 특정 실시예의 개략적인 단면도이다. 이 실시예에서, 도 1a 내지 도 1d 및 도 2a 내지 도 2c에 나타낸 지지 부재들은 적어도 부분적으로 도 3b에 나타낸 지지대 내에 배치된다. 챔버는 또한 지지 부재를 활성화시키는 리프트 플레이트를 포함한다.
도 4는 전형적인 다중 챔버 처리 시스템의 개략적인 상면도이다.
도 5는 도 1a 내지 도 1d 및 도 2a 내지 도 2c에 나타낸 바와 같이 지지 부재를 단독 또는 조합하여 이용하는 배치식(batch-type) 가열 또는 냉각 카세트의 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 200, 300 : 지지 부재 102, 202 : 부싱
105 : 중심 보어 107 : 창
110A, 110B : 베어링 부재 112 : 롤러
113 : 중심 보어 114 : 샤프트
115 : 절취부 120 : 핀
120A : 제 1 단부 120B : 제 2 단부
205 : 보어 210 : 슬리브
220, 220A∼220D : 베어링 부재 221, 222 : 볼
230, 230A∼230D : 창 240 : 플랜지
302 : 제 1 단부 304 : 제 2 단부
310 : 챔버 312 : 챔버 바디
316 : 가스 입구 분기관 318 : 서셉터, 지지대
320 : 샤프트 324 : 리프트 어셈블리
325 : 기판 328 : 홀
330 : 가스 출구 336 : 전원
340 : 구멍 342 : 가스 유입 도관
344 : 샤워헤드 400 : 다중 처리 챔버 시스템
412 : 중앙 이송 챔버 414 : 로드락 챔버
416 : 슬릿 밸브 417A∼417C : 저장 카세트
438, 440, 442, 444, 446, 448 : 처리 챔버
474 : 로봇 480 : 레일 프레임
517 : 저장 카세트 520 : 채널
524, 526, 527 : 도관 532 : 유리 기판
560 : 셸프

Claims (19)

  1. 처리 챔버로서,
    내부에 지지대가 배치된 챔버 바디; 및
    상기 지지대 상부 표면에 각각 배치된 2개 이상의 지지 부재들을 포함하며, 상기 지지 부재들은,
    관통하여 형성된 보어를 갖는 하우징;
    상기 보어 내에 적어도 부분적으로 배치된 지지 핀; 및
    상기 보어 내에 배치된 다수의 베어링 부재들을 포함하는 처리 챔버.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 관통하여 형성된 적어도 하나 이상의 창을 포함하며, 상기 각각의 창 내부에는 상기 베어링 부재들 중 하나가 적어도 부분적으로 배치되는, 처리 챔버.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 하우징의 제 1 단부에 관통하여 형성된 하나 이상의 창 및 상기 하우징의 제 2 단부에 관통하여 형성된 하나 이상의 창을 포함하며, 상기 각각의 창 내부에는 상기 베어링 부재들 중 하나가 적어도 부분적으로 배치되는, 처리 챔버.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 부재들 중 하나 이상은 관통하여 형성된 중심 보어, 윤곽 겉면, 및 적어도 부분적으로 상기 중심 보어를 관통하여 배치된 샤프트를 갖는 롤러를 포함하는, 처리 챔버.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 지지 핀은 원형 단면을 갖고 상기 각각의 롤러는 상기 지지 핀의 외경에 부합하는 오목한 겉면을 갖는, 처리 챔버.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 하우징의 제 1 단부에 관통하여 형성된 하나 이상의 창 및 상기 하우징의 제 2 단부에 관통하여 형성된 하나 이상의 창을 포함하고, 상기 각각의 창 내부에는 상기 베어링 부재들 중 하나가 적어도 부분적으로 배치되며, 상기 베어링 부재들은 관통하여 형성된 중심 보어, 윤곽 겉면, 및 적어도 부분적으로 상기 중심 보어를 관통하여 배치된 샤프트를 갖는 롤러를 포함하는, 처리 챔버.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 부재들 중 하나 이상은 큰 구형 부재 및 상기 큰 구형 부재 둘레에 배열된 4개의 작은 구형 부재들을 포함하는 볼 어셈블리를 포함하는, 처리 챔버.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 큰 구형 부재 및 상기 4개의 작은 구형 부재들은 상기 하우징에 형성된 볼 시트 내에 배치되는, 처리 챔버.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징 둘레에 배치된 중공 슬리브를 더 포함하는, 처리 챔버.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 중공 슬리브는 상기 하우징에 상기 베어링 부재들을 고정하는, 처리 챔버.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 하우징의 제 1 단부 둘레에 배치된 소켓을 더 포함하며, 상기 소켓은 상기 중공 슬리브의 제 1 단부에 접경하는, 처리 챔버.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 하우징의 제 1 단부에 관통하여 형성된 4개의 볼 시트들 및 상기 하우징의 제 2 단부에 관통하여 형성된 4개의 볼 시트들을 포함하고, 상기 각각의 볼 시트 내부에는 상기 베어링 부재들 중 하나가 적어도 부분적으로 배치되며, 상기 베어링 부재들은 큰 구형 부재 및 상기 큰 구형 부재 둘레에 배열된 4개의 작은 구형 부재들을 포함하는 볼 어셈블리를 포함하는, 처리 챔버.
  13. 처리 챔버로서,
    내부에 지지대가 배치된 챔버 바디;
    상기 챔버 바디 내에서 상기 지지대에 인접하게 배치되며, 상기 지지대를 향해 기판을 로드하거나 상기 지지대로부터 기판을 언로드하는 리프트 어셈블리; 및
    상기 리프트 어셈블리 상부 표면에 각각 배치된 2개 이상의 지지 부재를 포함하며, 상기 지지 부재들은,
    관통하여 형성된 보어를 갖는 하우징;
    상기 보어 내에 적어도 부분적으로 배치된 지지 핀; 및
    상기 보어 내에 배치된 다수의 베어링 부재들을 포함하는, 처리 챔버.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 베어링 부재들 중 하나 이상은 큰 구형 부재 및 상기 큰 구형 부재 둘레에 배열된 4개의 작은 구형 부재들을 포함하는 볼 어셈블리를 포함하는, 처리 챔버.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 큰 구형 부재 및 상기 4개의 작은 구형 부재들은 상기 하우징에 형성된 시트 내에 배치되는, 처리 챔버.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 하우징 둘레에 배치된 중공 슬리브를 더 포함하는, 처리 챔버.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 중공 슬리브는 상기 하우징에 상기 베어링 부재들을 고정하는, 처리 챔버.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 하우징의 제 1 단부 둘레에 배치된 소켓을 더 포함하며, 상기 소켓은 상기 중공 슬리브의 제 1 단부에 접경하는, 처리 챔버.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 하우징은 상기 하우징의 제 1 단부에 관통하여 형성된 4개의 볼 시트들 및 상기 하우징의 제 2 단부에 관통하여 형성된 4개의 볼 시트들을 포함하고, 상기 각각의 볼 시트 내부에는 상기 베어링 부재들 중 하나가 적어도 부분적으로 배치되며, 상기 베어링 부재들은 큰 구형 부재 및 상기 큰 구형 부재 둘레에 배열된 4개의 작은 구형 부재들을 포함하는 볼 어셈블리를 포함하는, 처리 챔버.
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