KR20090071544A - 처리 시스템에서 피가공물을 취급하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

처리 시스템에서 피가공물을 취급하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

처리 시스템에서 피가공물을 처리하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 처리 시스템의 처리 챔버(40) 내측에 배치되는 피가공물 수직 리프팅 기구(200)는 전극(24)의 받침대 부분(286)으로 그리고 받침대 부분으로부터 피가공물(55)을 운반하는데 적합하다. 받침대 부분(286)은 처리 동안 피가공물(55)을 지지하도록 구성된다. 피가공물 수직 리프팅 기구(200)는 피가공물 고정구(290)를 포함하고, 피가공물 고정구는 피가공물 고정구(290)가 받침대 부분(286)과 비접촉 관계로 피가공물을 홀딩하는 제 1 위치와 피가공물 고정구(290)로부터 받침대 부분(286)으로 피가공물(55)을 운반하도록 피가공물 고정구(290) 위로 돌출하는 제 2 위치 사이에서 받침대 부분(286)에 대해 이동 가능하다.
플라즈마, 웨이퍼, 처리 챔버, 리프팅, 엔드 이펙터

Description

처리 시스템에서 피가공물을 취급하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHODS FOR HANDLING WORKPIECES IN A PROCESSING SYSTEM}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 그 개시물이 전체에 있어서 참조에 의해 본원에 통합되는 2006년 8월 22일자 출원된 미국 임시출원 제60/823,175호의 이점을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 처리 시스템에서 관한 것이고, 특히 처리 시스템에서 피가공물(workpiece)을 취급하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
플라즈마 처리 공구들과 같은 처리 시스템들은 처리 공정의 수행 동안 처리 챔버 내측에 반도체, 세라믹, 또는 금속 기판 또는 웨이퍼와 같은 피가공물을 지지하도록 홀딩 메커니즘에 의존한다. 특정의 홀딩 메커니즘은 지지부의 상부면으로 피가공물을 승강시키기 위해 조화하여 승강하도록 구성되는 다수의 리프팅 핀들을 포함한다. 하강 위치에서, 리프팅 핀들의 팁(tip)들이 지지부의 상부면과 동일 평면이거나, 또는 밑으로 약간 오목하여서, 피가공물은 적어도 부분적으로 상부면을 접촉한다. 상승된 위치에서, 리프팅 핀들의 팁들은 피가공물의 저면(후방(backside))을 접촉하고, 지지부의 상부면 위로 피가공물을 상승시킨다. 전형적으로, 다중의 리프팅 핀들은 피가공물의 후방과 다수의 접촉점들을 만든다. 상승된 피가공물과 지지부의 표면 사이의 결과적인 갭은 엔드 이펙터(end effector)의 삽입을 위한 접근 공간을 허용한다.
종래의 처리 시스템에서의 리프팅 핀들에 대한 필수 조건은 처리 챔버의 외측 위치로부터 리프팅 핀들로 기계적인 운동을 전달하기 위해 처리 챔버에서 하나 이상의 기계적인 피드스루(feedthrough)들을 필요로 한다. 각각의 기계적인 피드스루는 처리 챔버의 챔버 벽을 통하여 연장하는 적어도 하나의 포트(port)를 요구한다. 각각의 포트는 진공 누설을 위한 주요 위치를 제공한다. 또한, 리프팅 핀과 피가공물 사이의 접촉은 피가공물의 후방을 손상시키거나 오염시킬 수 있다. 또한, 리프팅 핀들을 승강시키는 공정은 처리 챔버를 오염시키는 입자들을 발생시킬 수 있으며, 재개입되지(remediated) 않으면, 궁극적으로 처리된 피가공물의 오염을 유발한다.
그러므로, 종래의 처리 시스템의 이러한 것들과 다른 결함 또는 문제들을 취급하는 피가공물 수직 리프팅 기구를 제공하는 것이 필요하게 된다.
본 발명의 실시예에서, 장치는 상부 및 하부 전극들을 구비하는 처리 챔버를 포함한다. 하부 전극의 받침대(pedestal) 부분은 처리 동안 피가공물을 지지하도록 구성된다. 피가공물 수직 리프팅 기구는 처리 챔버에 배치된다. 피가공물 수직 리프팅 기구는 상부 및 하부 전극들 사이에 배치된 수직 이동 부재를 포함한다. 수직 이동 부재는 제 1 및 제 2 위치 사이에서 하부 전극의 받침대 부분에 대해 수직으로 이동하도록 구성된다. 제 1 위치에서, 수직 이동 부재는 받침대 부분과 비접촉 관계로 피가공물을 홀딩한다. 제 2 위치에서, 하부 전극의 받침대 부분은 제 1 부재로부터 받침대 부분으로 피가공물을 운반하도록 제 1 부재 위로 돌출한다.
또 다른 실시예에서, 처리 방법은 처리 챔버 내측에 있는 수직 이동 부재로 피가공물을 운반하는 단계, 그런 다음 이동 부재로부터 하부 전극의 받침대 부분으로 피가공물을 운반하도록 하부 전극의 받침대 부분을 향하여 수직으로 이동 부재를 이동시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 하부 및 상부 전극들을 사용하여 처리 챔버 내측에 플라즈마를 발생시키는 단계와, 피가공물이 하부 전극의 받침대 부분에 지지되는 동안 플라즈마로 피가공물을 처리하는 단계를 추가로 포함한다.
본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 예시하고, 상기의 본 발명의 일반적인 기술과 아래에 주어지는 상세한 설명과 함께, 본 발명의 실시예들의 원리를 설명하도록 작용한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피가공물 수직 리프팅 기구를 포함하는 플라즈마 처리 시스템의 사시도.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 시스템의 정면도.
도 3은 도 1 및 도 2의 플라즈마 처리 시스템의 인클로저(enclosure)와 피가공물 수직 리프팅 기구의 분해도.
도 3a는 도 1, 도 2 및 도 3의 플라즈마 처리 시스템의 피가공물 수직 리프팅 기구의 또 다른 분해 사시도.
도 4는 대체로 도 2에 있는 선 4-4를 따라서 취한 단면도.
도 5는 인클로저의 덮개가 인클로저의 베이스와 접촉하는 도 4와 유사한 단면도.
도 6은 도 4의 일부의 확대도.
도 7 내지 도 11은 피가공물 로딩 공정을 도시하는 도 1과 유사한 사시도.
도 12는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 피가공물 수직 리프팅 기구를 도시하는 사시도.
도 13은 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 피가공물 수직 리프팅 기구의 사시도.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 플라즈마 처리 시스템(10)은 대체로 덮개(14)와 덮개(14)가 얹혀지는 베이스(16)를 가지는 인클로저(12), 덮개(14)에 현수되는 지지 아암(18, 20)들, 상부 전극(22), 하부 전극(24), 및 피가공물 수직 리프팅 기구(200, 도 3)를 포함한다. 플라즈마 처리 시스템(10)은 상부 및 하부 전극(22, 24)들 사이에 위치되고 상부 및 하부 전극(22, 24)들의 주변 주위의 대향면(confronting face)들을 접촉하는 관형 분리 부재 또는 링(26)을 추가로 포함한다. 상부 및 하부 전극(22, 24)의 대향면들은 대체로 평면의 평행 판들이며, 대략 동일한 표면적을 가진다.
지지 아암(18, 20)들은 공압 실린더로서 실시예에서 도시된 리프팅 장치(28)와 덮개(14)의 하우징(46)을 기계적으로 결합하며, 리프팅 장치는 상승 위치(도 1, 도 2, 도 4)와 하강 위치(도 5, 도 11) 사이에서 베이스(16)에 대해 덮개(14)를 승 강시키도록 구성된다. 대안적으로, 리프팅 장치(28)는 선형 슬라이드를 포함할 수 있다. 덮개(14)가 하강 위치에 있을 때, 전도 부재(64)가 금속성인 덮개(14)와 베이스(16)의 각각의 주변들 사이에서 포획된다. 전도 부재(64)는 상부 및 하부 전극(22, 24)들을 둘러싸는 전도성 외피를 만들도록 덮개(14)와 베이스(16) 사이에 양호한 전기 접촉을 제공한다.
상부 전극(22)은 다수의 전기 절연 스페이서들에 의해 덮개(14)의 하우징(46)으로부터 현수되고, 스페이서들 중 스페이서(42)만이 도 4에 도시되어 있다. 그 결과, 상부 전극(22)은 덮개(14)가 베이스(16)에 대해 상승 및 하강 위치 사이에서 리프팅 장치에 의해 이동될 때 하우징(46)과 함께 이동한다. 덮개(14)가 도 5에 도시된 바와 같이 베이스(16)와의 접촉으로 하강될 때, 밀봉 부재(52)는 처리 챔버(40, 도 5)를 한정하도록 분리 링(26)과 하부 전극(24)의 주변 사이에서 압축된다. 처리 챔버(40)는 상부 및 하부 전극(22, 24)들의 내향 수평 표면들과 분리 링(26)에 의해 한정되는 측벽의 내향 수직 표면에 의해 경계지는 용적부 또는 공간을 포함한다.
상승 위치에서, 처리되지 않은 피가공물(55)은 피가공물 수직 리프팅 기구(200)로 운반될 수 있으며, 처리된 피가공물(55)은 피가공물 수직 리프팅 기구(200)로부터 제거될 수 있다. 피가공물 수직 리프팅 기구(200)는 하부 전극(24)의 받침대 부분(286) 상으로의 피가공물(55)의 로딩과 하부 전극(24)의 받침대 부분(286)으로부터의 피가공물(55)의 언로딩을 용이하게 하도록 동작한다. 덮개(14) 및 상부 전극(22)의 하강 위치에서, 처리 챔버(40)는 피가공물(55)들 중 하나를 플 라즈마 처리하는데 적합한 환경을 한정한다.
인-라인 적용을 위하여, 플라즈마 처리 시스템(10)은 처리되지 않은 피가공물(55)을 제공하는 입력 캐리어(도시되지 않음), 처리된 피가공물(55)을 수용하는 출력 캐리어(도시되지 않음), 및 로봇(도시되지 않음)의 관절 아암 상의 엔드 이펙터(280, 도 7)를 구비할 수 있다. 로봇은 관절 아암과 엔드 이펙터(280)의 제어된 다축 관절 운동을 허용하는 일련의 액추에이터(도시되지 않음)들을 포함한다. 엔드 이펙터(280)는 입력 캐리어로부터 처리 챔버(40)로 그리고 처리 챔버(40)로부터 출력 캐리어로 피가공물(55)을 운반하기 위하여 로봇에 의해 조작된다. 부가하여, 다수의 피가공물(55)들은 각각의 개별적인 피가공물(55)이 플라즈마 처리 시스템(10) 내로 독자적으로 도입되거나 또는 다수의 피가공물(55)들이 동시에 플라즈마 처리 시스템(10) 내로 도입되는 방식으로 도입될 수 있다. 개별적인 피가공물(55)은 또한 지지부 또는 캐리어 상에 위치되어, 플라즈마 처리 시스템(10) 내로 운반될 수 있다. 플라즈마 처리 시스템(10)은 다수의 처리 스테이션들 중에서 조립 라인 형태로 이동하는 다수의 피가공물(55)들을 연속하여 처리하도록 상호 작용하는 다수의 처리 스테이션들 중의 단일 처리 스테이션을 포함할 수 있다.
각각 차폐 공축 케이블 또는 전송 라인(32, 34)들에 의해 상부 및 하부 전극(22, 24)들과 결합되는 전력 공급부(30)는 상부 및 하부 전극(22, 24)들의 전력 레벨과 동작 주파수를 제어한다. 전력 공급부(30)는 50㎐ 및 60㎐와 같은 극저주파수, 40㎑ 및 13.56㎒와 같은 고주파수, 1㎑와 같은 중주파수, 또는 2.4㎓와 같은 마이크로파 주파수에서 동작하는 교류 전력 공급부일 수 있다. 전력 공급부(30)는 서로 중첩된 이중 주파수로 동작할 수 있다. 대안적으로, 전력 공급부(30)는 플라즈마가 비발진형(non-oscillating)인 직류(DC) 전력 공급부일 수 있다. 다른 대안적인 실시예들에서, 전력 공급부(30)는 플라즈마 밀도에 영향을 줌이 없이 이온 에너지를 독자적으로 증가시키는 고밀도 플라즈마 및 DC 전력 성분을 제공하는 무선 주파수(RF) 전력 성분을 공급할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에서, 전력 공급부(30)는 하나 이상의 무선 주파수로 동작할 수 있으며, 상부 및 하부 전극(22, 24)들에 의해 표현되는 부하로부터 전극들 사이에서 한정된 플라즈마를 전력 공급부(30)로 다시 반영된 전력을 측정하는 임피던스 매칭 네트워크(impedance matching network, 도시되지 않음)를 포함한다. 임피던스 매칭 네트워크는 반영된 전력을 최소화하도록 전력 공급부(30)의 동작을 제어한다. 이러한 매칭 네트워크의 구조는 종래에 당업자에게 공지되어 있다. 예를 들어, 임피던스 매칭 네트워크는 부하가 변함으로써 부하의 임피던스에 전력 공급부(30)의 임피던스를 매칭시키도록 매칭 네트워크 내에서 가변성 캐패시터의 캐피시턴스를 변화시키는 것에 의해 매칭 네트워크를 동조시킬 수 있다. 전력, 전압 레벨 및 동작 주파수(들)는 특정 적용에 따라서 변할 수 있다.
플라즈마 처리 시스템(10)이 동작할 때, 진공 펌프(36)는 처리 챔버(40)로부터 진공 매니폴드(38)를 통해 플라즈마 처리에 의해 발생된 부산물과 미반응 처리 가스를 연속적으로 펌핑한다. 밀봉 부재(50, 도 4 및 도 5)는 분리 링(26)과 상부 전극(22) 사이에서 압축된다. 진공 펌프(36)는, 전력이 상부 및 하부 전극(22, 24)들의 동작에 의해 인가될 때, 플라즈마 발생을 촉진하도록 처리 챔버(40)에서의 전체 압력을 충분히 낮은 부압(sub-atmospheric) 레벨로 유지하도록 동작한다. 플라즈마를 발생시키는데 적절한 전형적인 압력은 약 20 밀리토르 내지 약 50 토르 이상의 범위이다. 처리 챔버(40) 내의 압력은 특정의 필요한 플라즈마 처리에 따라서 제어되고, 주로 진공의 처리 챔버(40)로 공급되는 하나 이상의 개별적인 가스 종(gas species)으로 이루어진 처리 가스로부터의 분압 기여(partial contribution)로 이루어진다.
가스 입구 플레이트(106)는 상부 전극(22)의 상부 수평 표면에 체결된다. 가스 입구 플레이트(106)는 가스 포트(112)와 전달 라인(113)에 의해 처리 가스 공급부(114)와 결합된다. 처리 가스 공급부(114)로부터 가스 포트(112)로 각각의 처리 가스의 흐름을 조정하도록 상호 작용하는 유량 제어기와 유량 측정 장치(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 가스 입구 플레이트(106)는 분포 통로(도시되지 않음)를 포함하고, 상부 전극(22)은 가스 입구 플레이트(106)의 분포 통로와 결합되는 통로(도시되지 않음)를 포함한다. 상부 전극(22)에 있는 통로는 처리 챔버 내로 처리 가스를 분사하기 위하여 처리 챔버(40)와 통한다.
플라즈마 처리 시스템(10)은 다른 부품들 중에서 전력 공급부(30), 진공 펌프(36), 및 처리 가스 공급부(114)의 동작을 제어하도록 프로그램된 마이크로프로세서 기반 컨트롤러(도시되지 않음)를 포함한다. 예를 들어, 제어기는 전력 공급부(30)의 전력 레벨, 전압, 전류 및 주파수를 조정하며, 특정 플라즈마 처리 및 적용에 따라서 처리 챔버(40)에서 적절한 압력을 정의하도록 처리 가스 공급부(114)로부터의 처리 가스의 준비와 진공 펌프(36)의 펌핑 속도를 조정한다.
피가공물(55)의 처리 동안, 전력 공급부(30)에 의해 상부 및 하부 전극(22, 24) 사이에 인가된 전력은, 덮개(14)와 베이스(16)가 접촉하고 플라즈마 처리에 적절한 환경이 제공될 때, 상부 및 하부 전극(22, 24)들 사이에 한정된 처리 챔버(40)에서 전자기장을 만든다. 전자기장은 처리 영역에 존재하는 처리 가스를 플라즈마 상태로 여기시키며, 플라즈마 상태는 플라즈마 처리 기간 동안 전력 공급부(30)로부터의 전력의 인가에 의해 지속된다.
적절한 냉각 유체의 강제 유동은 플라즈마 처리 시스템(10), 특히 상부 및 하부 전극(22, 24)들을 냉각하기 위하여 상부 및 하부 전극(22, 24)들과 인클로저(12) 사이의 공기 갭(56)과 같은 갭을 통하여 순환될 수 있다. 이러한 것을 위하여, 이러한 공기 갭과 냉각제 공급부(59, 도 2)를 결합하기 위한 냉각제 포트를 한정하도록 끼워맞춤부(57, 도 2, fitting)가 덮개(14)에 제공될 수 있다.
상부 및 하부 전극(22, 24)들은 알루미늄과 같은 전기 전도성 물질로 형성된다. 분리 링(26)은 비전도성 유전체 물질로 형성되며, 처리된 피가공물(55)을 부당하게 오염시킴이 없이 처리 챔버(40) 내측의 플라즈마 환경에 견딜 수 있도록 구성된다. 일반적으로, 이러한 것은 분리 링(26)을 형성하는 물질이 처리 챔버(40)에서 존재하는 플라즈마에 의한 에칭에 실질적으로 내성이 있어야 하는 것을 내포한다. 분리 링(26)은 상부 및 하부 전극(22, 24)들 사이에 진공 밀봉을 제공하는 것에 더하여 비전도성 물질의 수직 측벽을 한정한다.
플라즈마로부터의 조성 종(constituent species)들은 필요한 표면 변형을 수행하도록 피가공물(55) 상의 노출된 물질과 접촉하여 상호 작용한다. 플라즈마는 처리 가스의 화학적 성질, 처리 챔버(40) 내측의 압력, 상부 및 하부 전극(22, 24)들에 인가된 전력의 양 및/또는 주파수와 같은 파라미터를 선택하는 것에 의해 피가공물(55)의 필요한 표면 변형을 수행하도록 구성된다. 플라즈마 처리 시스템(10)은 플라즈마 처리(예를 들어 에칭 공정)가 사전 결정된 종료점에 도달하였거나, 또는 대안적으로 플라즈마 처리들이 경험적으로 결정된 처리 시간에 기반하여 시간이 경과되었을 때를 자동적으로 인식하는 종료점 인식 시스템(end point recognition, 도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
동일한 도면 부호가 도 1 및 도 2에 있는 동일한 부분을 지칭하는 도 3, 도 3a, 도 4 및 도 5를 참조하여, 피가공물 수직 리프팅 기구(200)는 대체로 리프팅 플레이트(202), 피가공물 고정구(290), 피가공물 고정구(290)를 하부 전극(24)과 기계적으로 결합하는 한 세트의 탄성 편향 지지부(240), 및 상부 전극(22)으로부터 하부 전극(24)과 피가공물 고정구(290)를 향하여 돌출하는 한 세트의 탄성 편향 푸쉬 디바이스(258)들을 포함한다. 상부 및 하부 전극(22, 24)들 사이에 위치된 피가공물 고정구(290)의 외부 주위 가장자리 또는 주변은 분리 링(26)에 의해 둘러싸인다. 덮개(14)가 주위 환경으로부터 처리 챔버(40)를 밀봉하도록 베이스(16)를 접촉하는 하강 위치에 배치되고 처리 챔버(40)가 진공화된 후에, 피가공물 수직 리프팅 기구(200)는 진공화된 처리 챔버(40) 내에 잔류한다.
피가공물 고정구(290)는, 예를 들어 리프팅 플레이트(202) 또는 피가공물 링(203) 중 하나가 한 세트의 돌출 핀(도시되지 않음)을 가지고 리프팅 플레이트(202) 또는 피가공물 링(203) 중 다른 것이 핀들과 정합하여 접합하는 한 세트의 소켓(도시되지 않음)을 가지는 핀-인-소켓형(pin-in-socket type) 결합에 의해 결합되는 리프팅 플레이트(202)와 피가공물 링(204)을 포함한다. 피가공물 고정구(290)는 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이 덮개(14)가 개방될 때 상승된 위치와 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이 덮개(14)가 베이스(16)에 대해 폐쇄될 때 하강 위치 사이에서 작업자의 개입없이 덮개(14)를 개폐하는 것과 관련하여 자동으로 이동할 수 있다. 즉, 피가공물 고정구(290)는 처리 챔버(40)를 밀봉하도록 상부 전극(22)이 하부 전극(24)을 향해 덮개(14)에 의해 이동됨으로써 하강 위치를 향해 이동하고, 상부 전극(22)이 하부 전극(24)으로부터 멀리 덮개(14)에 의해 이동됨으로써 상승 위치를 향해 이동한다.
도 3 및 도 3a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 커버 플레이트(206)는 캡(208)과, 캡(208) 밑에 있는 지지부(210)를 포함한다. 캡(208)은 또한 핀-인-소켓형 결합에 의해 지지부(210)와 결합되거나, 또는 대안적으로, 캡(208)과 지지부(210)는 일체의 원피스 부품을 구성할 수 있다. 커버 플레이트(206)는 덮개(14)가 하강될 때 피가공물 링(204)과 리프팅 플레이트(202)에 행하는 바와 같이 하부 전극(24)과 양호한 전기 접촉을 가진다. 그 결과, 피가공물 고정구(290)와 피가공물(55)은 플라즈마 처리 시스템(10)이 처리 챔버(40) 내측에서 플라즈마를 발생시키고 처리 챔버(40) 내에서 플라즈마로 피가공물(55)을 처리하도록 동작할 때 하부 전극(24)과 대략 동일한 전위에 있다.
오목부(212)는 하부 전극(24)의 각각의 모서리들 가까이에 위치된다. 각각의 오목부(212)는 각각의 오목부(212)가 하부 전극(24)에서 형성되거나 가공된 후에 남아 있는 하부 전극(24)의 재료로 된 비교적 얇은 벽을 나타내는 베이스(211)를 가진다. 암나사 개구(216)를 구비한 장착 지주(214)가 각각의 오목부(212)의 베이스(211)로부터 돌출한다. 각각의 장착 지주(214)는 오목부(212)들 중 각각의 것과 실질적으로 공축으로 위치될 수 있다. 지지부(240)를 형성하는 조립시에, 가이드 핀(220)의 나사 팁(218)은 각각의 장착 지주(214)의 암나사 개구(216)와 접합한다. 각각의 장착 지주(214)의 암나사 개구(216)는 각각의 가이드 핀(220)이 리프팅 플레이트(202)를 향하는 방향으로 돌출하도록 배향된다.
각각의 오목부(212)는 또한 베이스(211)로 연장하는 실질적으로 원통형인 측벽(222)과, 측벽(222)과 하부 전극(24)의 상부면(226) 사이에 배치된 경사진 또는 벌려진 림(224, rim)에 의하여 주변으로 경계가 정해진다. 상부면(226)을 가로지르는 벌려진 림(224)의 지름은 각각의 오목부(21)의 측벽(222)의 지름보다 크다.
각각의 가이드 핀(220)은 나사 팁(218)으로부터 헤드(230)를 향해 연장하는 실질적으로 원통형인 나사없는 생크(228, shank)를 포함한다. 헤드(230)는 가이드 핀(220)의 나사 팁(218)과 암나사 개구(216) 사이의 접합된 결합을 발생시키도록 사용된 공구(도시되지 않음)의 팁을 수용하는 오목 형상부(232)를 포함할 수 있다. 적어도 하부 전극(24)의 상부면(226) 위에서 돌출하는 각각의 가이드 핀(220)의 헤드(230)는 나사없는 생크(228) 가까이에 위치된 벌려진 표면(224)을 가진다. 각각의 가이드 핀(220)의 나사없는 생크(228)와 각각의 오목부(212)의 측벽(222)은 실질적으로 공축 배열을 가진다.
각각의 지지부(26)는 각각의 가이드 핀(220)에 의해 피가공물 고정구(290)의 리프팅 플레이트(202)와 결합되는 스토퍼 블록(242)을 포함한다. 각각의 스토퍼 블록(242)은 확장된 헤드(246)를 구비한 몸체(244)와, 몸체(244)의 길이를 연장하는 중앙 보어 또는 통로(248)를 포함한다. 몸체(244)에 대해 확장된 헤드(246)의 반경 방향 외향 돌출부는 몸체(244)를 중심으로 원주 방향으로 연장하는 가장자리 또는 입술부(250, lip)를 한정한다. 각각의 스토퍼 블록(242)의 확장된 헤드(246)는 입술부(250)로부터의 거리의 증가와 함께 지름이 감소하는 제 1 경사 또는 테이퍼진 외부 측벽(252)과 입술부(250)로부터의 거리의 증가와 함께 지름이 증가하는 제 2 경사 또는 테이퍼진 외부 측벽(234)을 추가로 포함한다. 외부 측벽(234)은 입술부(25)와 테이퍼진 외부 측벽(252) 사이에 배치된다. 통로(248)는 실질적으로 원통형인 표면(236)과, 실질적으로 원통형인 표면(236)의 일부를 좁히는 경사 또는 테이퍼진 표면(238)을 포함한다.
벌려진 오목부(254)는 리프팅 플레이트(202)의 각각의 주변 모서리들 가까이에 한정된다. 각각의 스토퍼 블록(242)의 테이퍼진 외부 측벽(252)은 각각의 벌려진 오목부(254)와 결합된다. 각각의 벌려진 오목부(254)의 깊이는 리프팅 플레이트(202)가 스토퍼 블록(242)들과 고정될 때 벌려진 오목부(254)의 각각의 경사면(256)과 각각의 스토퍼 블록(242)의 테이퍼진 외부 측벽(252)들이 접촉하도록 선택된다. 각각의 벌려진 오목부(254)와 대응하는 스토퍼 블록(242)의 테이퍼진 외부 측벽(252)의 경사 각도는 리프팅 플레이트(202)와 스토퍼 블록(242)을 고정하는 것을 돕도록 일치되고, 충분한 크기의 수직력에 의해 리프팅 플레이트(202)의 용이한 제거 능력을 허용한다.
리프팅 플레이트(202)에 장착될 때, 스토퍼 블록(242)에 있는 통로(248)의 테이퍼진 표면(238)은 대체로 하부 전극(24)에 있는 오목부(212)들 중 하나와 피가공물 고정구(290) 사이에 위치된다. 와이어의 헬리컬 코일로 형성된 압축 스프링의 형태를 가질 수 있는 스프링 요소(260)가 각각의 오목부(212)에 배치된다. 각각의 스프링 요소(260)는 각각의 오목부(212) 내에서 한정되고, 베이스(211)와 각각의 스토퍼 블록(242)의 입술부(250) 사이에 포획된다.
도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 스프링 요소(260)는 피가공물 고정구(290)가 상승 위치에 있을 때 신장된다. 그 결과, 피가공물 고정구(290)의 리프팅 플레이트(202)와 피가공물 링(204)은 지지부(240)의 꼭대기에서 탄성 부유 방식으로 지지된다. 리프팅 플레이트(202)와 피가공물 링(204)에 의해 공급된 부하 하에서, 스프링 요소(260)는 총체적으로 하부 전극(24)의 상부면(226) 위로 리프팅 플레이트(202)를 현수시키거나 또는 상승시키는데 충분한 스프링력을 가진다.
테이퍼진 표면(238)은 피가공물 고정구(290)가 상승 위치에 있을 때 수직 운동을 위한 확실한 스토퍼(positive stop)를 제공하도록 가이드 핀(220)의 헤드(230) 상의 벌려진 표면(225)을 접촉한다. 벌려진 표면(225)과 테이퍼진 표면(238)의 경사 각도는 피가공물 고정구(290)가 상승 위치에 있을 때 각각의 스토퍼 블록(242)이 각각의 가이드 핀(220) 상에서 자체적으로 중심을 모으도록(self-centered) 매칭된다. 이러한 것은 상승 위치에 있을 때 피가공물 고정구(290)가 재현 가능한(reproducible) 공간 위치로 복귀하는 것을 허용한다. 차례로, 이러한 것은 피가공물 고정구(290)에 의해 운반되는 피가공물(55)을 위하여 플라즈마 처리 시스템(10) 내에 재현 가능한 위치를 제공한다.
아래에서 상세히 기술되는 바와 같이, 하강 위치(도 5)로의 덮개(14)의 이동은 하강 위치를 향해 피가공물 고정구(290)를 이동시키고, 이에 의해, 스프링 요소(260)를 압축시킨다. 피가공물 고정구(290)가 하강됨으로써, 각각의 가이드 핀(220)의 헤드(230)는 리프팅 플레이트(202)를 향하여 각각의 통로(248)에서 이동한다.
도 3 및 도 3a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 피가공물 고정구(290)는 리프팅 플레이트(202)와 피가공물 링(204)을 통해 완전히 연장하는 중앙 개구(270)와, 중앙 개구(270)로부터 피가공물 고정구(290)의 외주변(274)으로 반경 방향으로 연장하는 갭(272)을 포함한다. 커버 플레이트(206)는 갭(272)의 폭과 실질적으로 동일한 폭으로 치수화된다. 피가공물 고정구(290)가 처리 위치로 하강될 때, 커버 플레이트(206)는 갭(272)을 충전하여서, 중앙 개구(270)는 작업 링(204)의 표면(266)과 커버 플레이트(206)의 상부면(276)에 의해 총체적으로 한정된 실질적으로 평면인 표면에 의해 둘러싸인다. 필요한 동일 평면 구성을 조장하도록, 커버 플레이트(206)와 피가공물 고정구(290)의 각각의 두께는 대략 동일하도록 선택되고, 이러한 것은 피가공물 고정구(290)가 하강 위치에 있을 때 상부면(266, 276)들이 대략 동일 평면으로 되는 것을 허용한다. 중앙 개구(270)는 대표적인 실시예에서 라운드형이다. 그러나, 중앙 개구(270)는 직사각형과 같은 다른 형상을 가질 수 있다.
피가공물 링(204)에 의해 한정되는 어깨부 또는 림(278)은 중앙 개구(270)를 공축으로 둘러싼다. 림(278)의 반경 치수 또는 폭은 단지 피가공물(55)의 얇은 환 형 표면적만이 림(278)에 의해 접촉되도록 선택된다. 예를 들어, 림(278)의 반경 치수는 대략 3㎜와 동일하다. 중앙 개구(270)의 지름은 림(278)의 반경 치수보다 작은 피가공물(55)의 지름과 대략 동일하다. 피가공물(55)이 라운드형이 아니면, 중앙 개구(270)의 기하학적 형상은 피가공물(55)의 형상과 일치하도록 선택된다. 림(278)은 피가공물(55)의 두께에 관련된 양만큼 피가공물 링(204)의 상부면(266) 밑으로 오목하게 된다. 피가공물(55)이 림(278) 상에서 림에 의해 지지될 때, 피가공물(55)의 상부면은 피가공물 링(204)의 상부면(266)과 대략 동일 평면이다.
갭(272)의 폭은 처리되지 않은 피가공물(55)을 피가공물 고정구(290)로 전달하고 피가공물 고정구(290)로부터 처리된 피가공물(55)을 제거하기 위하여 엔드 이펙터(280, 도 7)가 갭(272)을 통과하여 중앙 개구(270)에 접근할 수 있도록 선택된다. 엔드 이펙터(280)는 종래에 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같은 선택적 순응 관절형/조립 로봇 아암(selective compliant articulated/assembly robot arm, SCARA) 로봇과 같은 로봇과 결합된다.
하부 전극(24)은, 하부 전극(24)에서 한정된 오목부에 안치되는 장착 플랜지(285)와 받침대 부분(286)을 포함하는 제거 가능한 전극 영역(284)을 추가로 포함한다. 대표적인 피가공물 지지부를 한정하는 받침대 부분(286)은 장착 플랜지(285)로부터 상부 전극(22)을 향하여 돌출한다. 전극 영역(284)은 종래의 체결구로 하부 전극(24)의 밑에 있는 주위 잔여부에 고정된다. 하부 전극(24)의 상부면(226)과 장착 플랜지(285)의 상부면(226)은 대략 동일 평면이다. 주위의 장착 플랜지(285) 위로 상승된 받침대 부분(286)의 표면(288)의 표면적은 대략 중앙 개 구(270) 내측에서 반경 방향으로의 개방 단면적과 동일하다. 받침대 부분(286)의 지름은 대략 피가공물 링(204)의 중앙 개구(270)의 지름과 동일하다. 전극 영역(284)은 하부 전극(24)의 잔여부와 양호한 전기 접촉을 가져서, 받침대 부분(286)과 지지부(210)들은 플라즈마 처리 시스템(10)이 동작하여 플라즈마가 처리 챔버(40)에서 존재할 때 실질적으로 하부 전극(24)과 동일한 전위에 있다.
커버 플레이트(206)는 장착 플랜지(285)의 평면 위로 돌출하는 전극 영역(284)의 또 다른 상승 영역을 포함한다. 커버 플레이트(206)와 받침대 부분(286)은 장착 플랜지(285)로부터 돌출하는 단일 또는 통합 상승 영역을 포함할 수 있다. 대안적으로, 커버 플레이트(206)는 전극 영역(284)에 장착되는 별도의 부품을 포함할 수 있으며, 이 대신에, 피가공물 고정구(290)에 있는 중앙 개구(270)에 대해 커버 플레이트(206)를 자동으로 위치시키도록 사용되는 위치 선정 핀(도시되지 않음) 등을 포함할 수 있다.
피가공물 고정구(290)가 처리 위치로 하강될 때, 피가공물(55)과 받침대 부분(286)의 상부면(288) 사이의 접촉은 피가공물 링(204)으로부터 받침대 부분(286)으로 피가공물(55)을 운반한다. 피가공물(55)의 운반은 받침대 부분(286), 하부 전극(24), 또는 받침대 부분(286) 상으로 피가공물(55)을 안내하는 인클로저(12)의 베이스(16) 상에서의 임의의 구조없이 달성된다. 피가공물 고정구(290)의 하강 처리 위치에서, 피가공물 링(204)의 상부면(266)은 약간 받침대 부분(286)의 상부면(288) 밑으로 오목하게 된다. 플라즈마 처리 동안, 피가공물(55)은 받침대 부분(286)의 상부면(288) 상에 놓인다.
전극 영역(284)과 리프팅 플레이트(202)는 알루미늄과 같은 전기 전도체로 구성된다. 커버 플레이트(206) 상의 캡(208)과 피가공물 링(204)은 알루미나 또는 고순도 알루미나와 같은 전기 절연재 또는 유전체로 구성된다. 대안적으로, 커버 플레이트(206) 상의 캡(208)과 피가공물 링(204)은 또한 알루미늄과 같은 전기 전도체로 구성될 수 있다. 커버 플레이트(206) 상의 캡(208)과 피가공물 링(204)을 위한 구성 재료의 선택은 피가공물(55) 상에서의 특정 플라즈마 처리를 위하여 플라즈마 처리 시스템(10)에서 요구되는 플라즈마 수행의 형태에 의해 나타난다. 이론에 의해 경계를 정하는 것을 원하지 않을지라도, 전기 전도체로 커버 플레이트(206)의 캡(208)과 피가공물 링(204)을 구성하는 것은 구동된 플라즈마 처리 또는 취급의 에칭 속도를 최적화하고, 유전체로 커버 플레이트(206)의 캡(208)과 피가공물 링(204)을 구성하는 것은 구동된 플라즈마 처리의 균일성을 최적화한다.
도 3a 및 도 4를 참조하여, 푸쉬 디바이스(258)들 중 하나는 분리 링(26)의 각각의 내측 모서리(15)에 대해 공간적으로 가까이 위치되며, 명백한 바와 같이, 상부 전극(22)의 각각의 대응하는 외측 모서리(도시되지 않음) 가까이에 위치된다. 각각의 푸쉬 디바이스(258)는 인서트(261)와 쇼올더 볼트(263, shoulder bolt) 사이의 상호 작용에 의해 상부 전극(22)과 고정되는 푸쉬 블록(262)과, 스프링 요소(264)를 포함한다. 각각의 푸쉬 블록(262)은 실질적으로 각각의 스토퍼 블록(242)와 실질적으로 중첩 관계를 가진다. 와이어의 헬리컬 코일로 형성된 압축 스프링의 형태를 가질 수 있는 스프링 요소(264)의 한쪽 단부는 푸쉬 블록(262)의 확장 헤드(265)와 상부 전극(22) 사이에서 포획된다. 푸쉬 블록(262)은 세라믹과 같은 절연 또는 유전체로 구성되고, 인서트(261)와 쇼올더 볼트(263)는 스테인리스 강과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 쇼올더 볼트(263)는 상부 전극(22)에 있는 나사공에 체결되는 나사 팁을 가진다. 각각의 푸쉬 디바이스(258)의 푸쉬 블록(262)은 스프링 요소(264)가 신장되는 제 1 위치(도 4)와 스프링 요소(264)가 압축되는 제 2 위치(도 5) 사이에서 쇼올더 볼트(263)에 대해 상대 이동 가능하다. 스프링 요소(264)는 제 1 위치에서 각각의 푸쉬 블록(262)에 대해 사전 로딩된 편향력(preloaded bias)을 제공한다.
덮개(14)가 베이스(16)를 향하여 이동함으로써, 각각의 푸쉬 디바이스(258)의 푸쉬 블록(262)은 피가공물 링(204)의 상부면(266)을 접촉하고, 스프링 요소(264)는 압축하기 시작한다. 덮개(14)가 베이스(16)에 접근함으로써, 스프링 요소(264)들은 더욱 압축되고, 이러한 것은 피가공물 링(204)에 증가된 힘으로 인가하여, 피가공물 고정구(290)가 받침대 부분(286)의 상부면과 하부 전극(24)을 향해 이동하도록 한다. 피가공물 고정구(290)가 하강 위치에 있을 때, 각각의 스트퍼 블록(242) 상에 있는 테이퍼진 외부 측벽(234)은 오목부(212)의 벌려진 림(224)을 접촉하고, 각각의 푸쉬 블록(262)은 제 2 위치로 이동한다.
벌려진 림(224)과 테이퍼진 외부 측벽(234)의 경사 각도는 대략 동일하거나 또는 매칭된다. 피가공물 고정구(290)가 하강 위치에 있을 때, 각각의 벌려진 림(224)은 각각의 외부 측벽(234)들과 접촉하고 있다. 접촉은 자동적으로 각각의 오목부(212) 내에 있는 각각의 스토퍼 블록(242)이 자체적으로 중심을 모으도록 한다. 결과적으로, 덮개(14)가 하강될 때마다, 피가공물 고정구(290)는 덮개(14)가 하강 위치로 피가공물 고정구(290)를 이동시킬 때 하부 전극(24)과 제거 가능한 전극 영역(284)을 위하여 재현 가능한 공간 위치로 복귀한다. 차례로, 이러한 것은 각각의 연속적인 플라즈마 처리 동안 받침대 부분(286) 상의 연속하는 피가공물(55)을 위한 재현 가능한 위치를 제공한다.
사용시에 그리고 도 1, 도 2, 도 3, 도 3a 및도 4 내지 도 11을 참조하여, 덮개(14)는 베이스(16)에 대해 개방 위치로 상승되고(도 2, 도 7), 베이스(16)와의 접촉으로부터 벗어나 위치된다. 덮개(14)가 상승되는 것으로, 피가공물 수직 리프팅 기구(200)는 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같은 초기 구성을 가진다. 스프링 편향 지지부(240)는 상승 위치를 제공하도록 하부 전극(24)으로부터 멀리 피가공물 고정구(290)를 강제로 밀어낸다. 피가공물 고정구(290)가 상승 위치에 있고 테이퍼진 표면(225)과 각각의 스프링 편향 지지부(240)의 벌려진 표면(238) 사이에 접촉이 만들어질 때, 재현 가능한 위치는 중앙 개구(270)에 대해 한정되어서, 엔드 이펙터(280)는 피가공물 고정구(290) 상에 피가공물(55)을 재현 가능하게 배치한다.
엔드 이펙터(280)는 도 7에 도시된 바와 같이 플라즈마 처리 시스템(10)에 가까운 위치로 피가공물(55)들 중 하나를 운반하도록 조작된다. 엔드 이펙터(280)는 도 8에 도시된 바와 같이 인클로저(12) 외측에 있는 이 위치로부터 상부 및 하부 전극(22, 24)들 사이에서 중앙 개구(27) 위에 있는 위치로 피가공물(55)을 이동시킨다. 피가공물(55)이 인클로저의 외측에 있는 위치로부터 피가공물 고정구(290)의 중앙 개구(270) 위에 있는 위치로 엔드 이펙터(280)에 의해 운반될 때, 피가공물(55)은 인클로저(12)의 베이스(16)와 관련된 레일 또는 또 다른 형태의 기계적인 제약과 같은 인클로저(12)와 관련된 임의의 구조물에 의해 안내되지 않는다.
엔드 이펙터(280)는 피가공물(55)의 외주변이 도 9에 도시된 바와 같이 피가공물 링(204)의 중앙 개구(270) 내측에 있는 림(278)과 접촉하도록 하강된다. 피가공물(55)은 그런 다음 림(278) 상에서 완전히 지지된다. 피가공물(55)이 피가공물 고정구(290)에 운반된 후에, 엔드 이펙터(280)는 도 10에 도시된 바와 같이 덮개(14)의 접지면(footprint)과 베이스(16)의 완전히 외측에 있는 위치로 갭(272)을 통해 후퇴된다. 엔드 이펙터(280)는 이러한 연속적인 운동 동안 갭(272) 내에서 물리적으로 끼워 맞추어진다. 피가공물(55)의 외주변은 중앙 개구(270)의 림(278)과 접촉하는 것에 의해 지지되고, 하부 전극(24) 위에 매달린다.
덮개(14)는 도 10에 도시된 바와 같이 베이스(16)에 대해 하강되고, 궁극적으로 도 11에 도시된 바와 같이 폐쇄 위치를 만들도록 베이스(16)를 접촉한다. 덮개(14)가 하강하면, 상부 전극(22)은 하부 전극(24)을 향해 이동한다. 덮개(14)가 폐쇄 위치를 향해 하강됨으로써, 상부 전극(22)으로부터 돌출하는 푸쉬 블록(262)은 피가공물 링(204)의 상부면(266)을 접촉한다. 상기 접촉은 스프링 요소(264)를 압축시키고, 이러한 것은 피가공물 고정구(290)에 편향력을 인가한다. 푸쉬 디바이스(258)의 스프링 요소(264)로부터 인가된 편향력은 지지부(240)의 대향하는 스프링 편향력을 극복하여, 하부 전극(24)을 향해 피가공물 고정구(290)를 이동시킨다. 피가공물 고정구(290) 상에서의 피가공물(55)의 운동은 인클로저(12)의 베이스(16)에 대해 수직 방향으로 하부 전극(24)을 향하며, 베이스(16)에 대해 수평 방향으로의 임의의 상당한 운동 성분을 포함하도록 작동하지 않는다.
각각의 가이드 핀(220)은 피가공물 고정구(290)가 상승 및 하강 위치 사이에서 이동함으로써 각각의 스토퍼 블록(242)과 비접촉 관계를 가진다. 피가공물 고정구(290)가 완전히 하강된 위치 가까이 있고 스프링 편향 지지부(240)가 하부 전극(24)을 향하여 굴복함으로써(yield), 피가공물(55)은 피가공물 링(204)의 림(278)으로부터 하부 전극(24)의 받침대 부분(286)으로 운반된다. 피가공물 고정구(290)의 완전히 하강된 위치에서, 피가공물(55)은 하부 전극(24)의 받침대 부분(286) 상에 얹혀지며, 작은 틈새(예를 들어 2 또는 3mil)가 피가공물 링(204)의 림(278)과 피가공물(55) 사이에 존재한다.
처리 챔버(40)는 진공 펌프(36)를 사용하여 진공화되고, 처리 가스는 적절한 압력을 만들도록 가스 입구 플레이트(106)로부터 도입된다. 상부 및 하부 전극(22, 24)들은 처리 챔버(40)에 있는 처리 가스의 부압으로부터 플라즈마를 발생시키도록 전력 공급부(30)에 의해 전원이 인가된다. 피가공물(55)의 플라즈마 처리가 완료될 때, 처리 챔버(40)는 통풍되고 인클로저(12)의 덮개(14)는 상승된다. 하부 전극(24)으로부터 멀리 상부 전극(22)의 이동은 처리 챔버를 개방하고, 궁극적으로 푸쉬 디바이스(258)와 피가공물 링(240)의 상부면(266) 사이의 접촉을 제거한다. 그 결과, 하부 전극(24)을 향해 피가공물 고정구(290)를 강제로 미는 힘이 점차적으로 제거된다. 스프링 편향 지지부(240)의 스프링 요소(260)들은 압축 해제된 상태로 팽창하도록 이완되고, 이러한 것은 피가공물 고정구(290)를 자동적으로 상승시켜 상승 위치로 복구시킨다. 피가공물 고정구(290) 상에서의 피가공물(55)의 운동은 인클로저(12)의 베이스(16)에 대해 수직 방향으로 상부 전극(22)을 향하며, 베이스(16)에 대해 수평 방향으로의 임의의 운동 성분을 포함하지 않는다. 피가공물(55)은 하부 전극(24)의 받침대 부분(286)으로부터 다시 피가공물 링(204)의 림(278)으로 운반된다.
상승 위치에 접근함으로써, 각각의 스프링 편향 지지부(240)의 테이퍼진 표면(225)과 벌려진 표면(238)은 중앙 개구(270)에 대한 재현 가능한 위치를 다시 한정하도록 다시 접촉된다. 하부 전극(24)과 피가공물 고정구(290)의 중앙 개구(270) 사이의 분리는 엔드 이펙터(280)를 위한 개방 공간을 제공하여, 각각의 처리된 피가공물(55)의 후방에 대한 접근을 회복하고 중앙 개구(270)로부터 처리된 피가공물(55)을 상승시키고 플라즈마 처리 시스템(10)으로부터 처리된 피가공물(55)을 후퇴시킨다. 엔드 이펙터(280)는 이러한 연속적인 운동 동안 갭(272) 내에 물리적으로 끼워 맞추어진다. 피가공물(55)이 중앙 개구(270) 내의 위치로부터 엔드 이펙터(280)에 의해 회수될 때, 피가공물(55)은 인클로저(12)와 관련된 임의의 구조물에 의해 안내되지 않는다.
피가공물 수직 리프팅 기구(200)는 플라즈마 처리가 일어나는 동안 플라즈마 처리 시스템(10)의 평행 플레이트 디자인을 유지한다. 피가공물 수직 리프팅 기구(200)는 기계적으로 또는 전기적으로 작동되는 리프팅 핀들과 같은 능동적 기계적인 보조에 대한 필요성을 제거하는 수동적 웨이퍼 척킹 시스템(passive wafer chucking system)을 제공한다. 이러한 것은 피가공물 수직 리프팅 기구(200)가 기계적인 피드스루에 대한 필요성, 및 수반되는 비용 감소와 함께 능동적 웨이퍼 척킹 시스템의 특징 등을 제거하기 때문에 플라즈마 처리 시스템(10)의 디자인을 단 순화한다. 피가공물 수직 리프팅 기구(200)의 디자인은 상이한 치수의 피가공물(55)을 취급하도록 변경을 용이하게 허용한다. 피가공물 수직 리프팅 기구(200)는 현존하는 플라즈마 처리 시스템들에 대해 개장될 수 있다(retrofitted). 피가공물(55)의 장치 영역은 피가공물 교환 동안 리프팅 핀 또는 임의의 다른 기계적인 구조물에 의해 접촉되지 않는다. 대신, 피가공물 고정구(290)는 피가공물(55)이 단지 림(278)과 피가공물 주위 가장자리 가까이에 있는 좁은 환형 밴드 사이를 접촉하는 것에 의하여 승강되는 것을 허용한다.
대안적인 실시예에서, 분리 링(26)은 생략될 수 있으며, 인클로저(12)의 내부는 처리 챔버(40)와 유사한 처리 챔버를 한정하도록 진공 펌프(36)에 의해 진공화되는 용적부를 한정하도록 달리 구성될 수 있다. 이러한 예에서, 상부 및 하부 전극(22, 24)들은 처리 챔버(40)에 잔류한다. 또 다른 대안적인 실시예에서, 상부 전극(22)과 덮개(14)는 덮개(14)의 전체 또는 일부가 전극으로서 동작하는 통합 구조물로 통합될 수 있다.
피가공물 고정구(290)의 리프팅 플레이트(202)와 피가공물 링(204), 제거 가능한 전극 영역(284) 및 그 받침대(286), 및 커버 플레이트(206)는 상이한 크기 및/또는 기하학적 형상의 피가공물(55)을 취급하는 피가공물 수직 리프팅 기구(200)를 채택하도록 부품 세트로서 총체적으로 교체될 수 있다.
도 1 내지 도 11에 도시된 동일한 특징부에 대해 동일한 도면 부호가 지칭하고 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 도 12에 도시된 바와 같이, 피가공물 고정구(290a)는 리프팅 플레이트(202)와 피가공물 링(204)과 유사한 리프팅 플레이 트(202a)와 피가공물 링(204a)을 포함한다. 피가공물 고정구(290a)는 전형적인 디스크 형상을 구비하고 피가공물(55)과 다른 지름에 의해 특징되는 피가공물(55a)을 수용하기 위하여 피가공물 고정구(290, 도 3)의 각각의 중앙 개구(270)와 림(278)과는 다른 지름의 라운드형 중앙 개구(270a)와 림(278a)을 가진다. 상기 교체는 각각의 스토퍼 블록(242)의 대응하는 테이퍼진 외부 측벽(252)으로부터 벌려진 오목부(254)를 분리하도록 실행하는 크기의 리프팅력으로 하부 전극(24)으로부터 피가공물 고정구(290)의 리프팅 플레이트(202)와 피가공물 링(204)으로 이루어진 조립체를 제거하는 것을 수반한다. 교체된 피가공물 고정구(290a)는 리프팅 플레이트(202a)에 있는 벌려진 오목부(도시되지 않음)를 동일한 지지부(240)와 결합하는 것에 의해 설치되며, 상기의 벌려진 오목부는 리프팅 플레이트(202)에 있는 벌려진 오목부(254)와 유사하다. 가이드 핀(220)들과 스토퍼 블록(242)은 각각의 피가공물 고정구(290, 290a)와 함께 보편적으로 사용될 수 있다. 모든 것은 플라즈마 처리 시스템(10)에 설치된 지지부(240)들과 피가공물 고정구(290, 290a)들중 특정의 것 사이의 물리적인 연결을 확립하도록 요구된다.
중앙 개구(270a) 내에 끼워 맞추어지도록 직경 방향으로 치수화된 받침대 부분(286a)을 포함하는 새로운 제거 가능한 전극 영역(284a)은 전극 영역(284)의 교체물로서 설치된다. 전형적인 실시예에서, 받침대 부분(286a)의 외경은 라운드형 중앙 개구(270a)의 내경보다 약간 작다. 커버 플레이트(206)와 유사한 커버 플레이트(206a)는, 캡(272)과 유사하지만 중앙 개구의 보다 큰 지름으로 인하여 약간 넓은 갭(272a)에 배치된다. 동일하게 남아 있는 푸쉬 블록(262)은 덮개(14)의 개폐와 관련하여 상승 및 하강 위치들 사이에서 피가공물 고정구(290a)를 이동시킨다. 피가공물 고정구(290a)가 하강 위치에 있을 때, 피가공물 고정구(290a)의 상부면(266a)과 커버 플레이트(206a)의 상부면(276a)은 대략 동일 평면이며, 받침대 부분(286a)은 상부면(276a, 288a)들 위로 약간 돌출한다. 그 결과, 피가공물(55a)은 받침대 부분(286a)의 상부면(288a)을 접촉하고 상부면에 의해 지지된다.
실질적으로 피가공물 고정구(290, 290a), 커버 플레이트(206, 206a), 및 전극 영역(284, 284a)과 실질적으로 동일한 추가의 피가공물 고정구, 커버 플레이트, 및 전극 영역(도시되지 않음)이 제공될 수 있지만, 이러한 부품들은 상이한 지름의 라운드, 디스크 형상의 피가공물을 수용하도록 상호 작용할 수 있다. 예를 들어, 한 세트의 4개의 상이한 부품 세트들은 피가공물 고정구, 커버 플레이트, 및 전극 영역을 간단하게 교체하는 것에 의하여 100㎜, 150㎜, 200㎜ 및 300㎜ 웨이퍼를 지지하도록 플라즈마 처리 시스템(10)과 함께 사용하기 위해 제공될 수 있다.
도 1 내지 도 12에서의 동일한 특징부에 대해 동일한 도면 부호로 지칭하고 대안적인 실시에 따른 도 13을 참조하여, 덮개(14)가 폐쇄될 때 피가공물(55)의 주변을 둘러싸는 밀봉부를 확립하고 피가공물(55)을 받침대 부분(286)을 향해 아래로 가압하도록 피가공물(55)을 접촉하는 압축링(300)이 덮개(14)에 의해 운반될 수 있다. 압축링(300)은 처리 챔버(40)가 진공 펌프(36)에 의해 진공화되는 것을 허용하는 가스의 통로를 위한 천공부(302)들을 포함한다.
"수직", "수평" 등과 같은 용어들에 대한 지칭은 3차원 프레임의 기준을 확립하도록 제한의 방식이 아니라 예의 방식으로 만들어진다. "상부", "하부", "상 에", "위로", "밑에", "측부(측벽에서와 같이)", "보다 높은", "보다 낮은", "위에서", "밑에" 및 "아래에서"와 같은 용어들은 수평 평면에 대해 정의된다. 정의된 프레임의 기준이 절대적인 것에 대비되는 것으로서 당업자가 예측할 수 있음으로써, 다양한 다른 프레임들의 기준이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 채택될 수 있다.
본 발명이 다양한 실시예의 설명에 의해 예시되고 이러한 실시예들이 상세하게 기술되었지만, 본 출원인의 의도는 임의의 방식으로 이러한 상세에 첨부된 특허청구범위를 한정하거나 또는 제한하는 것이 아니다. 추가의 이점 및 변형들은 당업자에게는 명확한 것이다. 그러므로, 보다 넓은 양태에 있어서의 본 발명은 도시되고 기술된 특정의 상세, 장치 및 방법, 예시적인 예에 제한되지 않는다. 따라서, 신규한 것들이 출원인의 일반적인 본 발명의 개념의 사상 또는 범위로부터 벗어남이 없이 이러한 상세로부터 만들어질 수 있다. 본 발명 자체의 범위는 단지 첨부된 특허청구범위에 의해 한정되어야 한다.

Claims (23)

  1. 피가공물을 처리하기 위한 장치로서,
    상부 전극과, 처리 동안 피가공물을 지지하도록 구성되는 받침대 부분을 포함하는 하부 전극을 포함하는 처리 챔버; 및
    상기 처리 챔버에 있으며, 상기 상부 전극과 하부 전극 사이에 배치된 수직 이동 부재를 포함하고, 상기 수직 이동 부재가 상기 받침대 부분과 비접촉 관계로 피가공물을 홀딩하는 제 1 위치와 상기 하부 전극의 받침대 부분이 상기 수직 이동 부재로부터 상기 받침대 부분으로 피가공물을 운반하도록 상기 수직 이동 부재 위로 돌출하는 제 2 위치 사이에서, 상기 수직 이동 부재가 상기 받침대 부분에 대해 수직으로 이동하도록 구성되는 피가공물 수직 리프팅 기구를 포함하는 피가공물 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 전극은 상기 하부 전극을 향해 이동 가능하며;
    상기 상부 전극과 기계적으로 결합되는 다수의 스프링 편향 푸쉬 블록을 추가로 포함하며, 상기 스프링 편향 푸쉬 블록은 상기 상부 전극이 상기 하부 전극을 향해 이동함으로써 상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로 상기 수직 이동 부재를 이동시키도록 상기 수직 이동 부재와 접촉하는 피가공물 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 베이스; 및
    덮개가 상기 베이스로부터 분리되는 개방 위치와 상기 덮개가 상기 베이스에 근접하는 폐쇄 위치 사이에서 상기 베이스에 대해 이동 가능한 덮개를 추가로 포함하며;
    상기 상부 전극은 상기 덮개와 기계적으로 결합되고, 상기 스프링 편향 푸쉬 블록은 상기 덮개가 개방 위치로부터 폐쇄 위치를 향하여 이동함으로써 상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치를 향해 상기 수직 이동 부재를 강제로 밀도록 상기 수직 이동 부재를 접촉하는 피가공물 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 및 하부 전극들은 대략 평행한 대향면들을 가지며, 상기 수직 이동 부재는 상기 대향면들 사이에 위치되는 피가공물 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 전극과 상기 상부 전극 사이에 있는 유전체 분리 링을 추가로 포함하며, 상기 유전체 분리 링, 상기 하부 전극, 및 상기 상부 전극은 총체적으로 상기 처리 챔버의 경계를 나타내며, 상기 수직 이동 부재는 상기 유전체 분리 링 내측 주변에 위치되는 피가공물 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 상부 전극은 상기 하부 전극을 향하여 이동 가능하며;
    상기 하부 전극을 향하여 상기 수직 이동 부재를 결합하도록 구성되는 다수의 스프링 편향 지지부를 추가로 포함하고, 상기 스프링 편향 지지부는 상기 제 1 위치를 제공하도록 상기 하부 전극으로부터 멀리 상기 수직 이동 부재를 강제로 미는 피가공물 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 베이스; 및
    덮개가 상기 베이스로부터 분리되는 개방 위치와 상기 덮개가 상기 베이스에 근접하는 폐쇄 위치 사이에서 상기 베이스에 대해 이동 가능한 덮개를 추가로 포함하며;
    상기 상부 전극은 상기 덮개와 기계적으로 결합되고, 상기 스프링 편향 지지부는 상기 상부 전극이 상기 하부 전극을 향하여 이동함으로써 상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로 상기 수직 이동 부재가 이동하는 것을 허용하도록 굴복하는 피가공물 처리 장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 수직 이동 부재는 상기 수직 이동 부재가 제 1 위치에 있을 때 피가공물을 지지하도록 구성된 제 1 개구를 포함하고;
    상기 수직 이동 부재에 대한 대체물로서, 상기 스프링 편향 지지부에 의해 상기 하부 전극과 결합되도록 구성되는 제 2 부재를 추가로 포함하며, 상기 제 2 부재는 상기 수직 이동 부재에 있는 상기 제 1 개구와 다른 지름의 제 2 개구를 포함하는 피가공물 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 받침대 부분은 상기 제 1 개구 내에 끼워 맞추어지 는 치수이며, 상기 받침대 부분은 상기 제 2 부재에 있는 상기 제 2 개구 내에 끼워 맞추어지는 치수의 또 다른 받침대 부분과 교환하기 위해 상기 처리 챔버로부터 제거되도록 구성되는 피가공물 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 받침대 부분은 상기 하부 전극으로부터 상기 상부 전극을 향해 돌출하는 피가공물 처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 수직 이동 부재는 외주변, 상기 받침대 부분을 수용하는 치수의, 상기 외주변 내측에 있는 개구, 및 상기 개구로부터 상기 외주변으로 연장하는 갭을 포함하는 피가공물 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 하부 전극에 의해 지지되는 정지(stationary) 부재를 추가로 포함하며, 상기 정지 부재는 상기 상부 전극이 상기 하부 전극을 향해 이동함으로써 상기 받침대 부분에 대해 고정된 위치를 가지며, 상기 정지 부재는 상기 수직 이동 부재가 제 2 위치에 있을 때 상기 갭을 적어도 부분적으로 충전하는 피가공물 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 수직 이동 부재는 제 1 표면을 가지고 상기 정지 부재는 제 2 표면을 가지며, 제 1 표면과 제 2 표면은 상기 상부 전극을 향하도록 배향되며, 제 1 및 제 2 표면들은 상기 수직 이동 부재가 제 2 위치에 있을 때 실 질적으로 동일 평면인 피가공물 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 각각의 제 1 및 제 2 표면 상의 표면적 대부분에 있는 유전체 물질의 층을 추가로 포함하는 피가공물 처리 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 피가공물이 상기 받침대 부분 상에 배치될 때 피가공물의 주변을 둘러싸는 가요성 천공 링(flexible perforated ring)을 추가로 포함하는 피가공물 처리 장치.
  16. 처리 시스템의 처리 챔버에 있는 하부 전극의 받침대 부분 상에 지지되는 피가공물을 처리하는 방법으로서,
    상기 처리 챔버 내측의 수직 이동 부재로 피가공물을 운반하는 단계;
    상기 이동 부재로부터 상기 받침대 부분으로 피가공물을 운반하도록 상기 하부 전극의 받침대 부분을 향해 수직으로 상기 이동 부재를 이동시키는 단계;
    상기 하부 전극과 상부 전극을 사용하여 상기 처리 챔버 내측에서 플라즈마를 발생시키는 단계; 및
    피가공물이 상기 하부 전극의 받침대 부분 상에 지지되는 동안 플라즈마로 피가공물을 처리하는 단계를 포함하는 피가공물 처리 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 처리 시스템은 상기 하부 전극을 향해 이동 가능한 상부 전극을 포함하고,
    상기 받침대 부분을 향해 상기 이동 부재를 이동시키는 단계는,
    상기 하부 전극을 향해 상기 상부 전극을 이동시키는 단계; 및
    상기 상부 전극이 상기 하부 전극을 향해 이동함으로써, 상기 상부 전극으로부터 상기 이동 부재에, 상기 받침대 부분을 향해 상기 이동 부재를 이동시키는데 효과적인 힘을 전달하는 단계를 추가로 포함하는 피가공물 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 피가공물을 처리한 후에, 상기 상부 전극으로부터 상기 이동 부재로 전달되는 힘을 완화시키도록 상기 하부 전극으로부터 멀리 상기 상부 전극을 이동시키는 단계; 및
    상기 힘이 완화됨으로써, 피가공물이 상기 받침대 부분으로부터 상기 이동 부재로 운반되도록, 상기 하부 전극으로부터 멀리 상기 이동 부재를 탄성적으로 편향시키는 단계를 추가로 포함하는 피가공물 처리 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 처리 챔버는, 베이스와, 덮개가 상기 베이스로부터 분리되는 개방 위치와 상기 덮개가 상기 베이스에 근접하는 폐쇄 위치 사이에서 상기 베이스에 대해 이동 가능한 덮개를 추가로 포함하며, 상기 상부 전극은 상기 덮개에 장착되고, 상기 이동 부재로부터 상기 받침대 부분으로 피가공물을 운반하는 단계는,
    상기 덮개가 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 이동됨으로써, 상기 이동 부재로 부터 상기 받침대 부분으로 피가공물을 전달하도록 상기 덮개와 접촉하는 것에 의해 상기 받침대 부분에 대해 상기 이동 부재를 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 피가공물 처리 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 피가공물을 처리한 후에, 상기 상부 전극으로부터 상기 이동 부재로 전달되는 힘을 완화시키는 단계; 및
    상기 힘이 완화됨으로써, 피가공물이 상기 받침대 부분으로부터 상기 이동 부재로 운반되도록 상기 하부 전극으로부터 멀리 상기 이동 부재를 탄성적으로 편향시키는 단계를 추가로 포함하는 피가공물 처리 방법.
  21. 제 16 항에 있어서, 피가공물을 처리한 후에, 피가공물이 상기 받침대 부분으로부터 상기 이동 부재로 운반되도록 상기 받침대 부분으로부터 멀리 상기 이동 부재를 탄성적으로 편향시키는 단계를 추가로 포함하는 피가공물 처리 방법.
  22. 제 16 항에 있어서, 피가공물을 상기 이동 부재로 운반하는 단계는,
    엔드 이펙터에 피가공물을 지지하는 단계; 및
    운반 동안 피가공물을 안내함이 없이 상기 처리 챔버의 외측에 있는 위치로부터 상기 이동 부재로 피가공물을 운반하도록 지지된 피가공물을 운반하는 상기 엔드 이펙터를 조작하는 단계를 추가로 포함하는 피가공물 처리 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 피가공물을 처리한 후에, 운반 동안 피가공물을 안내함이 없이 상기 이동 부재로부터 상기 처리 챔버의 외측에 있는 상기 위치로 피가공물을 제거하도록 상기 엔드 이펙터를 조작하는 단계를 추가로 포함하는 피가공물 처리 방법.
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