KR20110081313A - 처리 챔버 세정간격 평균시간을 개선하기 위한 확장된 챔버 라이너 - Google Patents
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Abstract
반도체 처리 챔버용 라이너의 실시예들이 본 발명에서 제공된다. 몇몇 실시예에서, 반도체 처리 챔버용 라이너는 반도체 처리 챔버의 내부 체적의 적어도 일부분을 라이닝하도록 구성되는 제 1 부분 및 반도체 처리 챔버의 펌프 포트의 적어도 일부분을 라이닝하도록 구성되는 제 2 부분을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 라이너의 제 1 및 제 2 부분은 단일 부품으로 제작될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 라이너는 내부 체적의 적어도 일부분 및 펌프 포트의 적어도 일부분을 덮는다.
Description
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 처리 장비에 관한 것이다.
반도체 소자들의 제작에는 반도체 처리 챔버의 부품들 상에 바람직하지 않은 부산물의 증착을 초래할 수 있다. 예를 들어, 에칭 공정에서 웨이퍼 부산물들은 처리 챔버의 벽에 쌓일 수 있다. 통상적으로, 챔버 라이너는 부산물이 쌓일 수 있는 처리 챔버의 벽을 라이닝함으로써 부산물이 챔버 벽에 직접적으로 증착되는 것을 방지하는데 사용된다. 라이너가 부산물에 의해 과도하게 덮이게 되면, 라이너는 제위치에서 세정, 제거 및 세정, 또는 간단히 교체될 수 있다.
불행하게도, 몇몇 챔버의 구성에서 부산물들은 바람직하지 않게, 펌프 포트 및/또는 펌핑 기구의 벽과 같은 다른 표면에도 증착될 수 있다. 그와 같이, 부산물들의 바람직하지 않은 증착은 펌핑 기구의 성능 저하를 초래함으로써, 챔버 세정간격 평균 시간(MTBC)을 감소시킨다.
그러므로, 본 기술분야에는 개선된 챔버 라이닝 시스템이 필요하다.
반도체 처리 챔버용 라이너의 실시예들이 본 발명에서 제공된다. 몇몇 실시예에서, 반도체 처리 챔버용 라이너는 반도체 처리 챔버의 내부 체적의 적어도 일부분을 라이닝하도록 구성되는 제 1 부분 및 반도체 처리 챔버의 펌프 포트의 적어도 일부분을 라이닝하도록 구성되는 제 2 부분을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 부분은 함께 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 라이너의 제 1 및 제 2 부분은 단일 부품으로 제작될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 반도체 처리 장치는 내부 체적을 갖는 처리 챔버를 포함한다. 펌프 포트는 내부 체적에 유체 연결되며 라이너는 처리 챔버 내에 배열된다. 라이너는 내부 체적의 적어도 일부분 및 펌프 포트의 적어도 일부분을 덮는다.
본 발명의 전술한 특징들이 더 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약한 본 발명에 대해 몇몇 실시예들이 첨부 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나, 첨부 도면은 단지, 본 발명의 전형적인 실시예들만을 도시하므로 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 이해해서는 안 되며 본 발명의 다른 균등하고 효과적인 실시예들이 있을 수 있다고 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이너를 갖는 에칭 반응로의 개략적인 측면도이며,
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이너의 개략적인 부분 측면도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이너의 개략적인 부분 측면도이다.
이해를 쉽게 하기 위해, 도면에 있어서 공통인 동일한 구성 요소를 지칭하기 위해 가능하다면 동일한 참조 부호가 사용되었다. 도면들은 축척대로 도시되어 있지 않으며 명료함을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 구성 요소 및 특징들은 다른 언급 없이도 다른 실시예에 유리하게 병합될 수 있다고 이해해야 한다.
반도체 처리 챔버용 라이너의 실시예들이 제공된다. 몇몇 실시예에서, 라이너는 처리 챔버의 내부 체적의 적어도 일부분을 라이닝하도록 구성되는 제 1 부분 및 처리 챔버의 펌프 포트의 적어도 일부분을 라이닝하도록 구성되는 제 2 부분을 포함할 수 있다. 본 발명의 라이너는 펌프 포트의 표면 상의 바람직하지 않은 재료의 증착을 유리하게 제한하며, 챔버의 세정간격 평균 시간(MTBC)의 감소를 촉진시키며, 장비 작업시간 및 처리 수율을 개선한다.
본 발명에 설명된 본 발명의 라이너는 처리 부산물이 펌프 포트 부분들에 바람직하지 않게 증착되는 펌프 포트를 갖는 어떤 적합한 처리 장비에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1은 본 발명에서 설명된 본 발명의 라이너(102)를 갖는 예시적인 에칭 반응로(100)의 개략적인 도면이다. 반응로(100)는 미국 캘리포니아 산타클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈, 인코포레이티드로부터 이용가능한 CENTURA(등록상표) 통합형 반도체 웨이퍼 처리 시스템과 같은 통합형 반도체 기판 처리 시스템 또는 클러스터 툴(도시 않음)의 처리 모듈로서 단독 또는 통상적으론 복수 개로 사용될 수 있다. 적합한 에칭 반응로(100)의 예에는 또한, 어플라이드 머티리얼즈, 인코포레이티드로부터 이용가능한 [DPS(등록상표), DPS(등록상표) Ⅱ, DPS(등록상표) AE, DPS(등록상표) G3 폴리 에칭 기계 등과 같은]DPS(등록상표) 라인의 반도체 장비, [AdvantEdge, AdvantEdge G3와 같은] ADVANTEDGE(등록상표) 라인의 반도체 장치, 또는 [ENABLER(등록상표), E-MAX(등록상표) 등의 장비와 같은]다른 반도체 장비가 포함된다. 전술한 반도체 장비의 리스트는 단지 예시적인 것뿐이며, (CVD 반응로, 또는 다른 반도체 처리 장비와 같은)다른 에칭 반응로 및 비-에칭 장비도 본 발명에서 설명된 본 발명의 라이너에 사용될 수 있다.
반응로(100)는 일반적으로, 내부 체적(133)을 둘러싸는 전도체 몸체(벽)(130) 및 천정(120)을 갖는 처리 챔버(110)를 포함한다. 웨이퍼 지지 받침대(116)는 내부 체적(133)에 배열된다. 챔버(110)는 전도체 몸체(130)의 기저부에 배열되는 펌프 포트(129)를 포함하며, 상기 펌프 포트는 챔버(110)로부터 처리 가스들의 배기를 제어하기 위한 드로틀 밸브(127)를 가진다. 라이너(102)는 내부 체적(133)의 적어도 일부분 및 펌프 포트(129)의 적어도 일부분에 배열되며 라이너(102)에 의해 덮인 내부 체적(133) 및 펌프 포트의 일부분에 처리 가스 또는 부산물의 증착을 제한하는데 사용될 수 있다. 반응로(100)는 챔버(110) 및 챔버에 연결되는 부품들의 작동을 제어하는데 사용될 수 있는 제어기(140)를 더 포함한다.
지지 받침대(캐소드)(116)는 제 1 동조 네트워크(124)를 통해 바이어스 파워 소오스(122)에 연결될 수 있다. 바이어스 소오스(122)는 일반적으로, 연속 또는 펄스 파워를 생성할 수 있는 약 13.56 ㎒의 주파수에서 500 와트까지의 파워를 생성할 수 있는 소오스이다. 다른 실시예에서, 소오스(122)는 DC 또는 펄스 DC 소오스일 수 있다. 챔버(110)에는 실질적으로 평탄한 유전체 천정(120)이 공급된다. 챔버(110)의 다른 변형예는 예를 들어, 돔-형상의 천정 또는 다른 형상의 천정과 같은 다른 형태의 천정을 가질 수 있다. 적어도 하나의 유도 코일 안테나(112)가 천정(120) 위에 배열된다(두 개의 동축 안테나(112)가 도 1에 도시되어 있다). 각각의 안테나(112)는 제 2 동조 회로(119)를 통해 플라즈마 파워 소오스(118)에 연결된다. 플라즈마 소오스(118)는 통상적으로, 50 ㎑ 내지 13.56 ㎒ 범위의 가변 주파수에서 4000 와트까지의 파워를 생성할 수 있다. 통상적으로, 상기 벽(130)은 전기 접지(134)에 연결될 수 있다.
통상적인 작동 중에, 반도체 기판 또는 웨이퍼(114)는 지지 받침대(116) 상에 놓일 수 있으며 처리 가스는 가스 패널(138)로부터 유입 포트(126)를 통해 공급되어 가스성 혼합물(150)을 형성한다. 가스성 혼합물(150)은 플라즈마 소오스(118)로부터의 파워를 안테나(112)에 인가함으로써 챔버(110) 내에서 플라즈마(155)로 점화시킨다. 선택적으로, 바이어스 소오스(122)로부터의 파워도 캐소드(116)로 제공될 수 있다. 챔버(110) 내부의 압력은 드로틀 밸브(127) 및 진공 펌프(136)를 사용하여 제어된다. 진공 펌프는 펌프 포트(129)를 통해 내부 체적(133)과 유체 연결된다. 드로틀 밸브(127)는 펌프 포트(129)의 상부에 있는 개구 크기를 제어함으로써 압력을 제어한다. 챔버 벽(130)의 온도는 벽(130)을 통해 연장하는 액체 함유 도관(도시 않음)을 사용하여 제어된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 라이너(102)는 처리 챔버(110)의 내부 체적(133)의 적어도 일부분에 배열되며 펌프 포트(129)의 적어도 일부분을 라이닝하도록 구성된다. 라이너(102)는 내부 체적(133) 내에 배열된 제 1 부분(104) 및 펌프 포트(129) 내에 배열된 제 2 부분(106)을 포함할 수 있다. 라이너(102)의 제 2 부분은 펌프 포트(129) 및 진공 펌프(136), 드로틀 밸브(127) 등과 같은 펌프 포트에 연결된 부품의 구성에 따라 바람직하거나 실용적이라면 펌프 포트(129) 내측으로 임의의 거리만큼 연장할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 라이너(102)의 제 2 부분(106)의 단부는 펌프 포트 내부에 배열되는 인접 부품, 또는 예를 들어 이동가능한 밸브 부품(예를 들어, 게이트 밸브 등)과 같은 펌프 포트로부터 이어지는 도관 내부로 약 0.25 인치까지 배열될 수 있다.
라이너(102)는 하나 또는 그보다 많은 양극 산화처리된 알루미늄, 이트륨으로 코팅된 알루미늄 등을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 부분(104,106)은 동일한 또는 상이한 재료를 포함할 수 있다. 라이너(102)는 처리 챔버(110) 내에서 수행될 수 있는 어떤 적합한 반도체 처리에 사용될 수 있다. 그러나, 라이너(102)도 다른 공정과 관련된 다른 처리 챔버에도 사용될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 라이너(102)는 라이너 상부에 중합체 공정 부산물의 증착을 초래하는 금속 에칭 공정에 사용된다.
라이너(102)의 제 1 부분(104) 및 제 2 부분(106)은 함께 연결된 근접 배열로 놓이거나 단일 부품의 구성으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제 1 부분(104) 및 제 2 부분(106)은 내부 체적(133)의 적어도 일부분으로부터 펌프 포트(129)의 적어도 일부분까지 연속적인 라이너를 형성하도록 함께 연결되는 개별 부품이다. 제 1 부분(104) 및 제 2 부분(106)은 하나 또는 그보다 많은 볼트 연결, 용접, 압착 끼워맞춤 등에 의해 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 제 1 부분(104) 및 제 2 부분(106)은 복수의 볼트(202)에 의해 함께 볼트 연결될 수 있다. 이와는 달리, 몇몇 실시예에서 제 1 부분(104) 및 제 2 부분(106)은 시임(seam)이나 조인트를 갖지 않는 하나의 연속적인 부품일 수 있다. 이러한 형태의 연속 라이너는 예를 들어, 스피닝, 캐스팅 또는 성형 등의 임의의 적합한 방법에 의해 형성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 제 1 부분(104)은 처리 챔버(110)의 내부 체적 내에 배열될 수 있다. 제 1 부분(104)은 처리 챔버(110) 내부의 임의의 부분을 덮을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제 1 부분(104)은 대략 지지 받침대(116)의 표면으로부터 챔버(110)의 기저부까지 챔버 벽의 하부를 덮는다. 예를 들어 제 1 부분(104)의 다른 구성으로서, 제 1 부분(104)은 내부 체적(133)을 형성하는 천정(120), 벽(130)의 다른 부분 등 까지 및/또는 이들을 포함하는 벽(130)을 덮을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제 1 부분(104)은 부산물, 오염물 등의 수집을 개선하기 위한 텍스쳐 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 텍스쳐 표면은 부산물 등의 층 형성을 촉진시킴으로써, 제 1 부분(104)이 반복된 챔버 사용으로 인한 추가 재료을 수집함에 따른 기판(114)으로의 박리 현상을 제한한다. 텍스쳐 표면은 블래스팅, 기계가공, 레이저 또는 e-비임 에칭 등에 의해 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제 2 부분(106)도 전술한 바와 같은 텍스쳐 표면을 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제 2 부분(106)은 용이한 구성, 용이한 설치 등을 촉진시키기 위해 처리 챔버(110)와 펌프 포트(129) 사이의 경계면에 인접한 제 1 부분과 접촉할 수 있다. 다른 구성들도 가능하며 예를 들어, 펌프 포트(129)의 형상 및/또는 펌프 포트(129)에 사용되는 밸브의 형태에 의존할 수 있다. 제 2 부분(106)은 중합체가 표면 상에 더 쉽게 축적될 수 있는 표면을 제공할 수 있는 펌프 포트(129)(및 그에 연결된 도관)의 어떤 비-수직 표면을 덮기에 적어도 충분한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 펌프 포트(129)는 라이너(102)의 제 2 부분의 이득이 없는, 배출 중합체가 통상적으로 축적되는 표면을 제공하며 직경이 좁아지는 영역(131)을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제 2 부분(106)은 예를 들어, 진공 펌프(136)에 의해 내부 압력을 제어하기 이전에 처리 챔버를 신속하게 펌핑하기 위해 러핑(roughing) 펌프를 처리 챔버에 연결하는데 사용되는 펌프 포트(129)의 보조 배기 출구(152)와 접촉하도록 구성되는 개구(132)를 포함할 수 있다.
반응로(100)를 참조하면, 웨이퍼(114)의 온도는 지지 받침대(116)의 온도를 안정화함으로써 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 소오스(148)로부터의 헬륨 가스가 가스 도관(149)을 통해 웨이퍼(114)의 후면과 받침대 표면 내의 홈(도시 않음)들에 의해 형성되는 채널에 제공된다. 헬륨 가스는 받침대(116)와 웨이퍼(114) 사이의 열 전달을 촉진시키는데 사용된다. 처리 중에, 받침대(116)는 받침대 내의 저항 히터(도시 않음)에 의해 안정한 온도로 가열될 수 있어서 헬륨 가스는 웨이퍼(114)의 균일한 가열을 촉진시킨다. 그와 같은 열 제어를 이용하여, 웨이퍼(114)는 0 내지 500 ℃ 사이의 온도로 유지될 수 있다.
제어기(140)는 중앙 처리 유닛(CPU)(144), 메모리(142), 및 CPU(144)용 지원 회로(146)를 포함하며 전술한 바와 같이, 에칭 공정 챔버(110)의 부품 및 그에 따른 에칭 공정에 대한 제어를 촉진시킨다. 제어기(140)는 다양한 챔버 및 보조-프로세서를 제어하기 위한 개별 설정에 사용될 수 있는 임의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서 중의 하나 일 수 있다. CPU(144)의 메모리 또는 컴퓨터 판독가능한 매체(142)는 랜덤 어세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 임의 형태의 로컬 또는 원격 디지털 저장 장치와 같은 용이하게 이용가능한 메모리 중의 하나 또는 그보다 많을 수 있다. 지원 회로(146)는 종래의 방식으로 프로세스를 지원하기 위해 CPU(144)에 연결된다. 이들 회로는 캐쉬, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로 및 서브시스템 등을 포함한다. 본 발명의 방법은 소프트웨어 루틴으로서 메모리(142) 내에 저장될 수 있으며 전술한 방식에 따라 실행 또는 불러낼 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한, CPU(144)에 의해 제어되는 하드웨어로부터 원격 위치되는 제 2 CPU(도시 않음)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.
작동 중에, 라이너(102)는 반도체 공정의 부산물에 의해 덮이게 된다. 부산물은 반도체 공정으로부터의 에칭된, 공정 가스 및/또는 처리 가스 부산물인 기판으로부터의 재료, 또는 처리 이전에 챔버(110) 내에 존재하는 오염물을 포함할 수 있다. 부산물은 라이너(102)의 제 1 부분(104) 및 제 2 부분(106) 상에 쌓여서 제 1 및 제 2 부분의 표면의 적어도 일부분을 덮는다. 몇몇 실시예에서, 부산물은 제 1 및 제 2 부분들의 표면을 덮는 층을 형성할 수 있다. 라이너(102)의 오염이 예를 들어, 웨이퍼 처리 수, 처리된 가장 최근의 웨이퍼 품질, 시각 검사, 또는 라이너(102) 상의 오염 레벨을 결정하는 다른 적합한 수단에 의해 결정되는 임계 레벨에 도달할 수 있다. 임계 레벨에 도달하면, 라이너(102)는 교체, 세정, 또는 제거 및 세정될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 라이너(102)는 적합한 세정 가스로부터 형성되는 플라즈마를 이용하는 예를 들어, 인-시튜(in-situ) 방식으로 세정될 수 있다. 인-시튜 세정의 완료시, 처리 챔버(110)는 반도체 기판의 처리를 다시 시작할 수 있다. 이와는 달리, 라이너(102)는 엑스-시튜(ex-situ) 방식으로 제거 및 세정될 수 있다. 예를 들어, 엑스-시튜 세정은 HF, HCl 등과 같은 산을 포함할 수 있는 화학 욕(bath) 내에 라이너(102)를 침지시키는(dipping) 단계를 포함할 수 있다.
반도체 처리 챔버용 라이너가 본 발명에서 제공되었다. 본 발명의 라이너는 처리 챔버의 내부 체적의 적어도 일부분을 라이닝하도록 구성되는 제 1 부분 및 처리 챔버의 펌프 포트의 적어도 일부분을 라이닝하도록 구성되는 제 2 부분을 포함할 수 있다. 본 발명의 라이너는 유리하게, 펌프 포트의 표면들 상에 바람직하지 않은 재료의 증착을 제한하며, 또한 세정간격 평균 시간을 감소시킴으로써, 설비 가동시간 및 처리 수율을 개선한다.
본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명의 기본 범주로부터 이탈함이 없이 본 발명의 다른 추가의 실시예들이 창안될 수 있으며 본 발명의 범주는 다음의 특허청구범위에 의해 결정된다.
Claims (12)
- 반도체 처리 챔버용 라이너로서,
반도체 처리 챔버의 내부 체적의 적어도 일부분을 라이닝하도록 구성되는 제 1 부분, 및
상기 반도체 처리 챔버의 펌프 포트의 적어도 일부분을 라이닝하도록 구성되는 제 2 부분을 포함하는,
반도체 처리 챔버용 라이너.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 부분은 함께 연결되는,
반도체 처리 챔버용 라이너.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 부분은 볼트 연결, 용접, 또는 압착 끼워맞춤 중의 하나 이상에 의해 함께 연결되는,
반도체 처리 챔버용 라이너.
- 제 1 항에 있어서,
상기 라이너의 제 1 부분 및 제 2 부분은 단일 부품 구성으로 일체로 형성되는,
반도체 처리 챔버용 라이너.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 부분 및/또는 제 2 부분은 양극 산화처리된 알루미늄 또는 이트륨 코팅된 알루미늄 중 하나 이상인,
반도체 처리 챔버용 라이너.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 부분은 상기 펌프 포트 내에 배열된 밸브 위로 약 0.25 인치까지 상기 펌프 포트를 라이닝하도록 구성되는,
반도체 처리 챔버용 라이너.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 부분은 보조 배기 출구와 접촉하도록 구성된, 내부에 배열되는 개구를 더 포함하는,
반도체 처리 챔버용 라이너.
- 반도체 처리 장치로서,
내부 체적을 갖는 처리 챔버와,
상기 내부 체적에 유체 연결되는 펌프 포트, 및
상기 처리 챔버 내에 배열되며 상기 내부 체적의 적어도 일부분과 상기 펌프 포트의 적어도 일부분을 덮는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 라이너를 포함하는,
반도체 처리 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 라이너의 제 1 부분은 상기 내부 체적의 적어도 일부분을 라이닝하며, 상기 라이너의 제 2 부분은 상기 펌프 포트의 적어도 일부분을 라이닝하는,
반도체 처리 장치.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 처리 챔버는 상기 펌프 포트 내에 내에 배열되는 드로틀 밸브를 더 포함하는,
반도체 처리 장치.
- 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 펌프 포트는 내부에 배열된 보조 배기 출구를 더 포함하며, 상기 제 2 부분은 보조 배기 출구와 접촉하도록 구성된, 내부에 배열되는 개구를 더 포함하는,
반도체 처리 장치.
- 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리 챔버는 기판 지지대를 더 포함하며, 상기 제 1 부분은 상기 기판 지지대 아래에 있는 처리 챔버의 내부 체적을 라이닝하는,
반도체 처리 장치.
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