KR20080082599A - 정 변위 펌핑 챔버 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 시스템이 (1)로 도시된다. 기판(2)은 하중 포지션(3a)과 공정 포지션(3b) 모두로 나타나는 피스톤(3) 위에 놓인다. 기판은 문(5)을 관통하는 포트(4)를 통해 적재된다. 적재 영역(7a), 또는 홀 챔버(7)가, 펌프로 연결되는 진공 배출 파이프(6)를 통해 펌핑될 수 있다. (8)로 도시되는 선형 구동 메커니즘이 챔버에서 피스톤과 기판을 들어올려서, 챔버의 공정 볼륨(7b)이 피스톤과 챔버의 벽 사이의 낮은 기체 전도로 형성된다.

Description

정 변위 펌핑 챔버{POSITIVE DISPLACEMENT PUMPING CHAMBER}
본 발명은 물질의 얇은 층을 기판(가령, 실리콘 웨이퍼) 상에 증착하거나, 또는 기판으로부터 제거하기 위한 장치를 기재하고 있다.
다수의 진보된 증착 및 에칭 공정은, 얇은 막의 형성, 또는 깊은 구조물의 에칭을 위한 분리된 단계를 이용한다. 이들 단계는 하나의 공정 챔버(배치 웨이퍼, 또는 단일 웨이퍼)에서 수행되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 원자 층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition, 또한 원자 층 에피택시라고도 알려져 있음)은, 자기 제어적 표면 반응에 의해, 극도로 컨포멀한 코팅(conformal coating)이 제공되는 화학 증기 증착 공정이다. 예를 들어, 높은 유전 상수(k)의 막(가령, HfO2, 또는 알루미나)의 매우 얇은 층을 형성하기 위한, ALD 및 이와 유사한 공정에 대하여 기기 생산율(equipment productivity)을 증가시키기 위한 성장 요구조건이 존재한다. 알루미늄 옥사이드 등의 층에 대한 ALD를 위해, 먼저, 알루미늄을 함유하는 반응성 기체, 예를 들어, 트리메틸 알루미늄 Al(CH3)3이 챔버로 유입되어, 이 기체의 단층(monolayer)이 표면에 들러붙어서, 대부분의 경우에서, 표면을 포화시킨다. 그 후, 이러한 기체의 단층을 제외하고 모든 것을 제거 하기 위해, 비활성 기체, 예를 들어, 질소, 또는 수소의 펌핑에 의한 퍼징(purge)이 요구된다. 그 후, 산화제, 예를 들면, 수증기가 챔버로 유입되고, 트리메틸 알루미늄을 이용한 표면 반응에 의해, 알루미늄 옥사이드의 단층이 형성된다. 그 후, 여분의 산화제 및 반응 부산물이 펌핑되어 제거되고, 챔버는 퍼징되며, 요망 막 두께가 얻어질 때까지 사이클이 반복된다.
따라서 사이클 시간은
A 노출 + A 퍼징 + B 노출 + B 퍼징
이다.
퍼징은 반응제의 충분한 제거, 또는 희석을 의미하도록 사용된다. 이는, 공지 기술에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 펌핑만에 의해, 또는 펌핑과 비활성 기체(퍼징 기체)의 유입에 의해, 또는 이 둘의 임의의 순서에 의해, 성취될 수 있다.
이때, A 및 B는 증착되는 막이 될 전구체를 나타낸다. 이는 단순히 예로서 주어진 것이고, 공지 기술에서는 이러한 단계별 증착 공정의 추가적인 예가 많이 존재할 것이다.
이러한 이원 공정(binary process)은 높은 품질의 막을 생성하고, 나머지 공정에 비해 상대적으로 민감하지 않는 반면에, 층이 한 번에 단층씩 구축되기 때문에, 매우 느리다.
요구되는 노출 시간은 매우 짧다. 그래서 막 성장 속도를 증가시키기 위한 알려진 매력적인 접근법으로는, 노출 시간을 감소시키는 것이 있다. 노출 시간이 매우 짧은 주기로, 예를 들어 하위 1초로 감소되는 반면에, 전구체 노출 단계 후 에, 공정 챔버가 적정하게 퍼징되는 것이 중요한 요구사항이다.
퍼징 시간(purge time)을 노출 시간만큼 감소시키는 방법은 현재는 존재하지 않으며, 최적화된 공정에서, 아마도 총 사이클 시간의 75%가 챔버를 퍼징하는데 (비생산적으로) 소모된다.
따라서 공정 챔버의 기체 내용물을 빠르게 추출하는 방법이 ALD 및 그 밖의 다른 단계별 공정에 대한 설비 생산량을 증가시키기 때문에, 바람직할 것이다.
하나의 양태에서, 본 발명은 공정 사이클로 기판을 처리하기 위한 장치로 구성되며, 상기 장치는 공정 볼륨(process volume)에서 기판을 수용하기 위한 챔버와, 공정 사이클에 따라서, 상기 공정 볼륨을 변화시키도록 움직일 수 있는 이동형 벽을 포함한다.
상기 장치는 배출구(exhaust outlet)를 포함할 수 있고, 공정 사이클의 퍼징 부분 동안, 상기 이동형 벽이 공정 볼륨을 감소시키도록 이동하여, 상기 공정 볼륨으로부터 기체가 상기 배출구를 통해 퍼징될 수 있다. 특히 선호되는 실시예에서, 공정 사이클의 각각의 퍼징 부분에서 동작할 수 있는 다수의 배출 밸브가 존재한다.
이와 유사하게, 장치는 공정 기체를 위한 유입구를 포함할 수 있고, 상기 이동형 벽은, 공정 사이클의 공정 부분 동안, 상기 유입구를 통해 공정 기체를 빼내기 위해 이동할 수 있다. 각각의 공정 기체를 위한 다수의 유입 밸브가 존재할 수 있다.
또한 퍼징 기체를 위한 유입구가 존재할 수 있고, 퍼징 기체 유입구는 공정 기체 유입구로 구성될 수 있다.
상기 이동형 벽에 의해 형성되는 가장 큰 공정 볼륨과 가장 작은 공정 볼륨의 비는 약 5:1 내지 100:1일 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 체적 비는 약 10:1이다.
벽의 이동으로 인한 공정 볼륨의 압축 비(compression ratio)는 약 5:1 내지 100:1이고, 10:1이 특히 바람직할 수 있다.
상기 이동형 벽은 기판 지지대로서 기능할 수 있으며, 이러한 경우, 상기 이동형 벽은 기판 하중(substrate load)/기판 하중-제거(substrate unload) 포지션과 공정 챔버 정의 포지션 사이에서 추가로 이동될 수 있다.
상기 이동형 벽은 공정 챔버의 확장부에 위치할 수 있으며, 이러한 경우, 상기 챔버와 상기 확장부는 공통의 하우징을 가질 수 있다. 이에 추가적으로, 또는 이를 대체하여, 상기 확장부는 챔버에 이웃하게 위치할 수 있다.
대안적 실시예에서, 상기 장치는 기판 지지대를 포함할 수 있고, 상기 이동형 벽은 상기 기판 지지대를 마주보고 위치하는 것이 일반적이다. 이러한 경우, 이동형 벽과 지지대와 함께 공정 챔버를 형성하기 위해, 상기 장치는 기판 지지대 부근에서 고정된 하우징 확장부를 포함할 수 있다. 상기 이동형 벽과 하우징 중 하나 이상은 다수의 부분들을 포함할 수 있으며, 이들 부분 중 둘 이상의 부분은 기판 지지대로의 기판의 적재(loading)를 가능하게 하는 상대적 이동이 가능하다.
위에서 언급된 경우 중 임의의 경우에서, 상기 벽은 피스톤(piston)일 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 기판을 처리하는 방법으로 구성될 수 있으며, 상기 방법은 기판을 공정 볼륨(process volume)으로 위치시키는 단계와, 공정 기체, 또는 증기를 상기 공정 볼륨으로 유입시키거나, 그 후 기체, 또는 증기를 상기 볼륨으로부터 제거하는 단계를 포함하며, 이때, 기체를 유입하는 단계, 또는 제거하는 단계는 공정 볼륨이 적정하게 변화되도록 이동형 벽을 이동시킴으로써, 부분적으로, 또는 전체적으로 수행된다.
유입 단계와 제거 단계가 연속적으로 반복될 수 있다.
수행되는 공정은 화학 증기 증착, 예를 들어, 원자 층 증착, 또는 건식 에칭, 또는 그 밖의 다른 임의의 적합한 공정일 수 있다.
앞서 언급된 장치는 앞서 언급된 방법 중 임의의 것에 따라서, 상기 장치를 운영하기 위한 제어기를 포함할 수 있다.
추가적인 양태에서, 본 발명은 이동하는 벽, 가령 피스톤을 갖는 기판 공정 챔버로 구성되며, 이때 공정 볼륨이 변해서, 전구체에 노출시키거나 전구체를 퍼징하는 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 이동하는 벽은 피스톤, 또는 격막(diaphragm)일 수 있고, 유입 밸부, 또는 배출 밸브의 타이밍과 협력하여 이동할 수 있다
(피스톤 포트일 수 있는) 유입 및 배출 밸브는 반응제 및 퍼징 기체의 유입구 및 배출구로서 사용될 수 있다. 이는 벽을 이동시킴으로써, 챔버 내의 증기, 또는 기체가 정 변위(positively displace)하여, 공정 챔버로부터의 배출의 속도를 높이도록, 그들의 제거, 또는 부피 감소(압력 증가)의 속도가 증가될 수 있음을 의미한다. 또한, 공정 볼륨을 증가시킬 수 있음으로써, 고정된 몰 부피의 기체 압력이 감소하고, 이에 따라서 기체의 희석 속도가 증가될 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 챔버 볼륨이 변화도록, 벽을 이동시킴으로써, 화학적 증기 증착 반응 챔버로부터, 또는 내에서 기체, 또는 증기 함유량을 제거하거나 희석시키기 위한 방법으로 구성된다.
공정 볼륨을 변경시킴으로써, 고정된 양의 기체의 압력이 변화시키고, 단계별 공정의 서로 다른 단계에서 서로 다른 기체 흐름의 동적 속성을 이용하는 것이 가능할 수 있다. 따라서 예를 들어, 벽을 빠르게 이동시킴에 따라 챔버의 부피를 빠르게 증가시킴으로써, 챔버 압력이 빠르게 감소할 수 있다. 마찬가지로, 챔버의 부피를 감소시키고 기체의 압력을 증가시킴으로써, 임의의 주어진 전도 파이프에 대하여 챔버로부터 고정된 기체 충전이 빠르게 제거될 수 있다. 덧붙여, 챔버 볼륨을 감소시키기 위한 벽의 이동이 챔버의 유체 내용물을 정 변위시킬 수 있다.
서로 다른 압력에서 서로 다른 기체 흐름 역학을 이용함으로써, 유입 밸브 및 배출 밸브와, 입구 포인트 및 출구 포인트에서의 바람직한 변화가 가능해지고, 더 작은 배출 밸브 및 파이프가 가능해지고, 더 적은 기체 주입 구명을 갖는 더 간단한 기체 주입 시스템이 가능해질 수 있다.
이러한 이동하는 벽을 이용함으로써, 신속한 펌프, 퍼지 사이클이 또한 얻어지고, 본 발명의 추가적인 양태에서, 2개 이상의 챔버 배출관이 제공되어, 첫 번째 전구체 배출이 두 번째 전구체 배출과 분리될 수 있고, 이에 따라서 전구체 재사용이 가능해진다.
화학 증기 증착 및 특정 원자 층 증착 공정이 설명되었지만, 장치 및 방법은 또한 그 밖의 다른 단계별 공정, 예를 들어, 건식 에칭(기판의 플라스마 에칭)에 적용될 수 있고, 특히, 복합적 증착/에칭 공정, 예를 들어 ‘Bosch’공정과 같은 실리콘의 딥 에칭(deep etching)에 적용될 수 있다.
기판은 실리콘, 또는 화학물 웨이퍼, 유리, 폴리머, 또는 디스크 드라이브 헤드일 수 있고, 형성되는 구조물은 마이크로일렉트로닉, 자기, 라디오, 광학 장치의 부분, 예를 들어, 메모리, 로직 장치, 디스플레이, 에미터(emitter), 센서, 저장 장치(가령 디스크), 또는 판독·기록 헤드일 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예의 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예의 부분의 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예의 다이어그램이다.
도 4는 금속 옥사이드의 증착을 위한 피스톤 밸브 시퀀스를 나타내는 매트릭스이다.
기판 처리 시스템이 도 1에서 도면부호(1)로서 나타난다. 기판(2)은 피스톤(3) 위에 위치하며, 상기 피스톤은 하중 포지션(loading position, 3a)과 공정 포지션(processing position, 3b) 모두로 나타난다. 기판은 요구되는 경우, 도어(5)를 갖는 포트(4)를 통해 적재된다. 적재 영역(7a), 또는 전체 챔버(7)가, 펌 프(도면상 나타나지 않음)로 연결된 진공 배출 파이프(6)를 통해 펌핑(pumping)될 수 있으며, 이 파이프의 동작은, 피스톤이 공정 포지션(3b)일 때, 상기 피스톤(3)의 아래에서, 진공 펌핑을 제공할 수 있다(상기 피스톤은 공정 볼륨(7b)으로부터의 진공 배출구(6)를 효과적으로 잠근다).
도면부호(8)로 나타나는 선형 구동 메커니즘(가령, 크랭크)이 챔버에서 피스톤과 기판을 들어올려서, 피스톤과 챔버 벽 사이의 형편없는 기체 전도(gas conduction)를 갖는 챔버의 공정 볼륨(7b)이 형성된다. 그 후, 선형 구동기가 프로그래밍된 속도와 간격으로 피스톤을 상·하 이동시키고, 입구 밸브(9)를 이용하여 기체, 또는 증기가 챔버로 유입되며, 출구 밸브(10)를 통해 배출되며, 이때, 배출된 기체는 파이프(11)를 통과하여, 추출, 또는 폐기 관리 시스템으로 도달하며, 상기 시스템은 하나의 공정 기체의 부분, 또는 전체를 밸브(9)로 다시 보내도록 재활용하는 것이 바람직하다.
공정 포지션을 취하고 있는 피스톤의 아래쪽으로 퍼징 기체를 제공하기 위해, 퍼징 기체 입구(도면상 나타나지 않음)가 또한 제공될 수 있다. 진공 펌핑 장치에 따라서, 배출 밸브(10)는 선택사항일 수 있다. 주 기능은, 피스톤이 챔버 볼륨을 빠르게 확장시킬 때, 공정 챔버로 거꾸로 흡수되는 배출을 중단시키는 것일 수 있다. 피스톤이 공정 챔버를 감소시키도록 이동할 때 또한 이는 필수적일 수 있다.
공정, 또는 피스톤을 챔버 벽에 대하여 밀봉하는 것이 바람직한 경우, 피스톤(3)은 회전하거나, 회전 진동할 수 있다. 상기 피스톤은 정전기력, 또는 클 립(clip), 또는 클램핑 링(clamping ring) 등의 웨이퍼 클램프 수단(wafer clamp mean)을 포함할 수 있고, 평평하거나, 또는 요망되는 경우 오목할 수 있다.
챔버가 하나의 유닛으로서 도시되었지만, 상기 챔버는 서로 다른 물질의 다수의 부분들로 이뤄질 수 있고, 특히, 공정 볼륨(7b)에 관해서는 유전체 벽을 가질 수 있다. 예를 들어, 안테나(13)를 이용하여 무선 주파수 파워(radio frequency power)가 적용되어, 기판(또는 챔버) 세정 공정 등의 플라스마 공정(plasma processing), 또는 기판의 증착, 또는 에칭 동안의 플라스마 공정이 활성화될 수 있다.
도 2는 본 발명의 대안적 실시예에 대한 부분들을 도시하며, 이때, 공정 동안은 기판 플래튼(substrate platen, 30)은 상승 및 하강하지 않으며, 대신, 선형 구동기(50)에 의해 구동되는 반대쪽의 폐쇄된 종단 실린더(40)가 기체, 또는 증기의 정변위(positive displacement)를 획득한다. 실린더(40)(또는 상기 실린더의 상부 부분)가 승강되어, 기판이, 공정 온도까지로 제어될 수 있는 것이 바람직한 상기 플래튼(30) 위에 위치될 수 있고, 또한 상기 실린더는 기판을 전기적으로, 또는 기계적으로 클램핑 고정하는 방법을 갖는다. 그 후, 상기 실린더(또는 상기 실린더의 상부 부분)는 플래튼을 둘러싸며, 기체(또는 증기)를 처리하고 퍼징하기 위한 하나 이상의 입구(70)와 하나 이상의 출구(80)를 갖는 하부 조립체(60)의 근방에서 하강된다. 실린더가 하강 포지션으로 위치할 때, 완전한 실린더(40)와 하부 조립체(60) 사이에 낮은 전도성 경로(또는 기체 밀봉)가 존재한다. 상기 실린더(40)는 2개의 부분으로 구성될 수 있으며, 이때, 실린더의 상부 부분이 하강하여, 하부 실 린더 부분과 맞물러 밀봉되도록, 상기 2개의 부분 중 하나는 상기 하부 조립체에 대하여 영구적으로 존재(가령, 베어링 상에 장착)한다. 하부 조립체(60)의 근방에서, 실린더(40)를 상향 및 하향으로 구동시킴으로써, 실린더(40), 하부 조립체(60), 포함된 기체 입구(7) 및 출구(80)에 의해 형성되는 챔버의 작업 볼륨 내에서, 정 기체 변위(positive gas displacement)가 이뤄진다. 상기 실린더(40)가 진공, 또는 제어되는 대기(90) 내에서 포함되는 것이 더 일반적이다.
이 실시예의 이점은 기판 플래튼이 이동하지 않고, 이로 인해서 복잡한 플래튼, 예를 들어, 엄격한 온도 제어와 정전기성 클램핑을 이용하는 가열되거나 냉각된 세라믹 플래튼이 더 쉽게 구축될 수 있다는 것이다.
또한, 피스톤, 또는 이동하는 벽은 기판을 마주볼 필요가 없으며, 이동이 공정 볼륨의 명백한 변화를 만들어 내는 것을 만족시키는 임의의 위치에 존재할 수 있다.
또한, 챔버와 피스톤 간의 연결이 효과적으로 공정 볼륨의 일부분이 되기 때문에, 피스톤이 실제 챔버에서 더 멀리 떨어질수록, 공정 볼륨이 더 효과적이다. 이는 적합한 압력이 공정 볼륨을 변화시키도록 피스톤에 의해 사라지는 볼륨이 증가될 필요가 있음을 의미하며, 실전에서, 피스톤이 챔버 내에 있거나, 또는 챔버에 이웃하게 있는 것이 필수일 것이다.
도 3은 피스톤(3)이 플래튼(14) 위에 위치하는 기판(2)과 가까이 연결되어 있는 또 다른 실시예를 도시한다. 상기 기판은 도어(5)를 갖는 포트(4)를 통해 챔버(7)에 적재된다. 기체 입구 밸브(9) 및 출구 밸브(10)가 제공되며, 이때, 투입 전구체를 분리시키기 위해 둘 이상의 입구, 또는 출구 밸브가 제공될 수 있고, 전구체 중 하나에 대하여 별도의 배출구(11)가 제공되는 경우, 이는 복구 및 재활용 시스템(도면상 나타나지 않음)으로의 배출을 수행할 수 있다. 피스토의 아래쪽 영역(15)은 피스톤의 자유로운 움직임을 가능하게 하기 위해, 공정 볼륨(7)에 비해 크거나, 입구/출구 수단으로 연결될 수 있다.
상기 피스톤은 챔버의 유체 내용물을 압축, 또는 내보내기 위해 여러 번 상향 이동하고(공정 볼륨 감소), 공정 볼륨의 압력을 감소시키거나, 챔버로 유입, 즉 챔버를 충진하기 위해 여러번 하향 이동할 수 있다(공정 볼륨 증가). 피스톤의 이동에 의해, 교류(turbulence)가 만들어지거나, 압력이 감소될 수 있고, 이에 따라서, 챔버의 근방을 이동하기에 불균일하게 주입되는 기체의 속도가 증가되어, 이에 따라서 기판 표면이 균일하게 코팅된다.
피스톤, 또는 벽이 빠르게 이동하여, 1초 이내로 챔버의 퍼징에 영향을 줄 수 있다.
밸브의 개방 및 폐쇄 타이밍은 기계적, 또는 전기적, 또는 전자적 수단에 의한 피스톤 이동으로 정해질 수 있다. 상기 피스톤은 크랭크 상에 위치하거나, 예를 들어, 선형 모터(linear motor)에 의해 구동될 수 있다. 피스톤의 이동 속도 및 거리와, 타격 횟수는 주기적인 공정의 여러 다른 단계에 대하여 동일하거나, 공정을 최적화하기 위해 필요하다고 발견된 것으로 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 3은 금속 옥사이드 증착 공정에서 사용가능한 피스톤/밸브 시퀀스 매트릭스를 도시한다.
그 밖의 다른 경우에서, 피스톤은 퍼징 단계, 예를 들어, 산화 단계와, 챔버 로의 금속 함유 전구체의 유입 단계 사이의 퍼징 단계에서만 이동할 수 있다.
반응제가 기화되어, 증기로서 챔버로 주입되거나 펌핑될 수 있고, 또는 챔버로 분사되는 시점에서 원자화, 또는 기화될 수 있다. 퍼징 기체의 사용은 선택사항임을 인지할 수 있을 것이다.
반응제는 챔버로 들어가기 전에, 열, 또는 방사성, 또는 빛, 또는 그 밖의 다른 전자기성 주파수에 의해 바람직하다면 활성화될 수 있다.
소모를 감소시키기 위해, 반응제 및 퍼징 기체는 재활용되어, 필터링되고, 정화되어, 신선한 반응제로 구성되어, 재-순환될 수 있다.
장치의 압축 비(compression ratio)가 피크 공정 압력(peak compression pressure)을 결정할 것이고, 이는 기체, 사이클 및 증착 결과에 따라 변화할 것이며, 선형 모터 구동기가 피스톤에 대하여 선택되는 경우 특히 바람직하다. 압력뿐 아니라, 온도와 그 밖의 다른 공정 요구조건이 감지될 수 있고, 그 결과가 공정 제어를 제공하기 위해 제어 시스템으로 다시 유입된다.
기판을 마주보는 면의 형태는 기체 분사를 개선하여, 공정, 또는 효율 특성, 예를 들어, 증착의 균일도 및 기체 소모 효율을 개선하기 위해 정해질 수 있다.
예를 들어, 1㎜의 공간으로 압축되는 10㎜의 동작 공간을 갖는 300㎜ 직경의 챔버에 대하여
대표 값은 다음과 같다:
챔버 벽이 10㎜ 공간과 1㎜ 공간을 이동하는 시간: 0.1초
공정 공간: 10㎜
공정 압력: 1torr
10㎜ 공간에서의 1torr 공정 압력에 있어서, 1㎜ 공간으로 압축될 때, 10torr 압력에서 대략 70ccs의 기체가 존재할 것이다.
진공 시뮬레이션 소프트웨어가 0.5인치 직경의 기체 배출구를 이용하여 100mT까지 배출되기 위해 0.22초가 걸릴 것이라는 사실을 알려준다. 챔버가 1㎜까지로 압축될 때만 상기 배출구가 개방되지만, 이 압축 스트로크(compression stoke)를 통해 배출 밸브가 개방되면, 배출은 더 빨라질 것이다. 챔버 공간을 10㎜에서 1㎜로 이동시키면, 압력은 10배수만큼, 10mT로 떨어질 것이다.
1㎜ 공간에서 0.2초 동안의 피스톤 운동(상·하 운동)과 0.22초의 배출 시간을 이용하여, 10㎜ 공간에서 챔버를 1Torr에서 10mT로 이동하는데, 압축, 팽창, 배출의 이러한 조합에 의해, 총 0.42초의 시간이 걸린다.
챔버 벽을 이동시키지 않고, 오프닝에 의해 단순하게 펌핑하여, 동일한 크기의 배출구는 3초 걸릴 것이다. 이 3초는 동일한 소프트웨어 모델에 의해 동이랗 가정으로 계산된다.
챔버의 우수한 퍼징을 위해, 퍼지 기체가 유입될 뿐 아니라 펌핑된다. 이 절차는 또한 챔버 볼륨의 변화와 함께 수행되는 것이 바람직할 수 있다.
100:1 회석이 불충분하고, 1000:1이 바람직한 경우, 압축되지 않은 볼륨을 1mTorr로 펌핑하는 것은, 비록 큰 직경의 파이프 구조 및 밸브와, 매우 높은 속도의 낮은 압력 펌프를 사용할지라도, 극도로 오랜 시간이 걸린다.
단지 펌핑함으로써, 반응제의 기본 압력의 각각의 나머지 10배(decade)가 시 간에 있어서 매우 비-선형 방식(non-linear fashion)으로 증가된다. 그러나 정 변위 챔버를 이용하여, 기본 압력의 또 다른 10배를 얻기 위한 시간은 선형이다. 따라서, 예를 들어, 시간이 2배면, 즉, 0.84초는 10000:1 회석을 제공하고, 1.26초는 1000000:1을 제공한다.

Claims (26)

  1. 공정 사이클에서 기판을 처리하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치는
    공정 볼륨(process volume)에서 기판을 수용하기 위한 챔버와, 공정 사이클에 따라서 상기 공정 볼륨을 변화시키도록 움직일 수 있는 이동형 벽(movable wall)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    배출구를 포함하며, 이때, 공정 사이클의 퍼지(purge) 부분에서, 상기 이동형 벽이 상기 공정 볼륨을 감소시키도록 이동하여, 상기 공정 볼륨으로부터 상기 배출구를 통해 기체를 퍼지(purge)하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 공정 사이클의 각각의 퍼지(purge) 부분에서 동작하는 다수의 배출 밸브가 존재하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 공정 기체를 위한 유입구를 포함하며, 이때 공정 사이클의 공정 부분 동안, 상기 이동형 벽이 이동하여, 상기 유입구를 통해 공정 기체를 끌어들이는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 각각의 공정 기체를 위한 다수의 유입 밸브가 존재하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 퍼지 기체(purge gas)를 위한 유입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 퍼지 기체를 위한 유입구는 공정 기체 유입구인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동형 벽에 의해 정의되는, 가장 큰 공정 볼륨과 가장 작은 공정 볼륨의 비는 5:1 내지 100:1인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 볼륨 비는 10:1인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 벽의 이동으로 인한 공정 볼륨에서의 압축 비는 5:1 내지 100:1인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 압축 비는 10;1인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동형 벽은 기판 지지대 기능을 하거나, 상기 기판 지지대를 운반하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 이동형 벽은 기판 하중(load)/기판 하중 제거(unload) 포지션과 공점 챔버 형성 포지션(process chamber defining position) 사이에서 추가로 이동가능한 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동형 벽은 공정 챔버의 확장부에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 챔버와 확장부는 공통의 하우징을 갖는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 확장부는 상기 챔버에 이웃하게 위치하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 기판 지지대를 포함하며, 이때 상기 이동형 벽은 상기 기판 지지대를 마주보며 위치하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 이동형 벽과 기판 지지대와 함께 공정 챔버를 형성하기 위해 기판 지지대 둘레에 뻗어 있는 고정된 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 이동형 벽과 하우징 중 하나 이상은 다수의 부분(part)을 포함하며, 이들 부분 중 둘 이상의 부분은 기판 지지대로의 기판의 적재(loading)를 가능하게 하는 상대적 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벽은 피스톤인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 장치.
  21. 기판을 처리하기 위한 방법이 있어서, 상기 방법은
    기판을 공정 볼륨(process volume)으로 위치시키는 단계와,
    공정 기체, 또는 증기를 상기 공정 볼륨으로 유입시키거나, 상기 볼륨으로부 터 기체, 또는 증기를 제거하는 단계
    를 포함하며, 이때, 기체를 유입시키거나 제거하는 단계는 이동형 벽을 이동시킴으로써 부분적으로, 또는 전체적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 유입시키거나 제거하는 단계는 계속적으로 반복되는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 공정은 화학 증기 증착인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 공정은 원자 층 증착인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  25. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 공정은 건식 에칭인 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
  26. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 청구항 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항의 방법에 따라서, 장치를 조작하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판을 처리하기 위한 방법.
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