KR20110118771A - 반도체 가공 챔버의 오염을 최소화하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

반도체 가공 챔버의 오염을 최소화하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

반도체 처리 장치는 반응 챔버, 로딩 챔버, 이동 지지수단, 구동 메커니즘 및 제어 시스템을 포함한다. 반응 챔버는 베이스 플레이트가 포함한다. 베이스 플레이트는 개구부를 포함한다. 이동 지지수단은 작업소재를 고정하도록 구성된다. 구동 메커니즘은 처리 위치로 베이스 플레이트의 개구부를 향해 지지수단에 고정된 작업소재를 이동하도록 구성된다. 제어 시스템은 작업소재가 움직이는 동안 반응 챔버와 로딩챔버 사이에 양압 구배를 형성하도록 구성된다.
작업소재 지지수단이 움직이는 동안, 퍼지 가스는 반응 챔버에서 로딩 챔버로 흐른다. 제어 시스템은 작업소재가 처리되는 동안 반응 챔버 및 로딩 챔버 사이에 부압 구배를 생성하도록 구성된다. 반응챔버가 처리 위치에서 로딩 챔버로부터 씰링되지 않으면, 반응 챔버 지지수단이 처리 위치에 있는 동안 퍼지가스는 로딩 챔버에서 반응챔버로 흐를 수 있다.

Description

반도체 가공 챔버의 오염을 최소화하기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for minimizing contamination in semiconductor processing chamber}
본 발명은 반도체 공정을 위한 기판을 처리하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
트랜지스터, 다이오드 및 집적회로와 같은 반도체 소자의 처리공정에서, 복수의 상기 장치는 일반적으로 기판, 웨이퍼, 또는 작업소재와 같은 반도체 소재의 박막 슬라이스에 통상 동시에 조립된다.
이러한 반도체 소자의 제조시, 작업소재가 반도체 소자의 손실을 초래할 수 있는 미립자로 오염되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 작업소재가 처리되는 반응로는 반응 공간으로 들어오는 오염을 방지하기 위해 반응 공간의 외부로부터 격리된다.
한 실시예에 따라, 반도체 처리 장치는 로딩 챔버 위에 위치되고, 개구부를 가진 베이스 플레이트로 분리된 크로스 플로우 반응 챔버를 포함한다. 가동 작업소재 지지수단은 반도체 작업소재를 고정하도록 구성되어 있다. 구동 메커니즘로드 로딩 위치 및 처리 위치 사이의 작업소재 지지수단을 이동하도록 구성되어 있다. 상기 장치는 또한 작업소재 지지수단이 이동되는 동안 로딩 챔버보다 높게 반응 챔버의 압력을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다.
제어 시스템은 또한 작업소재 지지수단이 처리 위치에 있는 동안, 로딩 챔버보다 낮게 반응 챔버의 압력을 제어하도록 구성될 수 있다.
한 실시예에 따라, 반도체 처리 장치는 로딩 챔버 위에 위치되고, 개구부를 가진 베이스 플레이트로 분리된 반응 챔버를 포함한다. 가동 작업소재 지지수단은 로딩 위치 및 처리 위치 사이에서 이동하도록 구성된다. 작업소재 지지수단은, 작업소재 지지수단이 처리 위치에 있을 때, 작업 소재 지지수단과 베이스 플레이트 개구부사이의 씰을 형성하도록 베이스 플레이트 개구부를 연결한다. 상기 장치는 또한 작업소재 지지수단이 이동하는 동안, 로딩 챔버보다 높게 반응 챔버의 압력을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다.
한 실시예에 따라, 로딩 챔버 위에 위치되고, 개구부를 가진 베이스 플레이트로 분리된 크로스 플로우 반응 챔버를 포함하는 반도체 처리 장치의 반도체 작업소재를 처리하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 지지수단이 로딩 위치에 있을 때, 반도체 작업소재를 가동 작업소재 지지수단에 적재하는 것을 포함한다. 작업소재 지지수단은 로딩 위치 및 처리 위치 사이에서 이동한다. 작업소재 지지수단이 이동하는 동안, 로딩 챔버에서보다 반응 챔버에서 더 높은 압력이 유지된다. 작업소재 지지수단이 처리위치로 이동한후 작업소재가 처리되며, 처리는 반응가스가 작업소재의 면에 거의 평행하게 흐르는 것을 포함한다.
반도체 작업소재를 처리하는 방법은 처리하는 동안 로딩 챔버보다 반응 챔버에 낮은 압력을 유지하는 것을 포함할 수 있다.
한 실시예에 따라, 로딩 챔버 위에 위치되고, 개구부를 가진 베이스 플레이트로 분리된 반응 챔버를 포함하는 반도체 처리 장치의 반도체 작업소재를 처리하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 지지수단이 로딩 위치에 있을 때, 반도체 작업소재를 가동 작업소재 지지수단에 적재하는 것을 포함한다. 작업소재 지지수단은 로딩 위치 및 처리 위치 사이에서 이동한다. 작업소재 지지수단이 처리 위치에 있을 때, 작업 소재 지지수단과 베이스 플레이트 개구부사이의 씰이 형성된다. 가스는 잡업 소재 지지수단이 이동할 때 반응 챔버로부터 로딩 챔버로 흐른다.
반도체 처리 장치에 작업소재를 처리하는 방법은 또한 작업소재 지지수단이 처리 위치에 있을 때, 로딩 챔버에서 반응 챔버로 가스를 흐르게 하는 것을 포함할 수 있다.
상기 실시예에서, 작업소재 지지수단은 작업소재 지지수단이 처리 위치에 있을 때, 베이스 플레이트를 연결할 수 있다. 상기 연결은 베이스 플레이트 및 작업소재 지지수단 사이에 갭(gap)을 유지하는 것을 포함할 수 있다. 다른 배치에서, 상기 연결은 베이스 플레이트 및 작업소재 지지수단 사이에 씰을 형성할 수 있다.
본 발명 및 선행기술을 넘어선 장점을 요약하기 위해, 본 발명의 특정 목적 및 장점이 상술된 바 있다. 상기와 같은 목적 또는 장점이 반드시 발명의 특정 실시예에 따라 얻을 수 있는 것은 아니라는 것을 이해해야한다. 따라서, 예를 들어, 당업자는 본원발명의 목적 또는 장점을 제안된 방법대로 달성하지 않고도 제안된 장점 또는 그룹을 최적화하는 방식으로 구체화 또는 실현할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
상기 모든 실시예는 여기에 공개된 본 발명의 범위 내에 포함될 것을 의도하는 것이다. 상기 및 다른 실시예는 특정 실시예에 제한되지 않고 첨부된 도면을 참조로 특정 실시예의 하기하는 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 특징, 양태 및 장점은 본 발명을 제한하는 의도가 아닌 특정 실시예의 도면을 참조로 하기에 설명된다.
도 1은 한 실시예에 따라 로딩 위치에서 작업소재 지지수단을 가진 반도체 처리 장치의 단면도이다.
도 2는 한 실시예에 따라 처리위치에서 도시된 작업소재 지지수단을 가진 도 1의 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3A는 다른 실시예에 따라 처리위치에서 도시된 작업소재 지지수단을 가진 반도체 처리장치의 단면도이다.
도 3B는 도 3A의 영역 B의 확대도이다.
도 4A는 다른 실시예에 따라, 처리 위치에 도시된 작업소재 지지수단을 가진 반도체 처리 장치의 단면도이다.
도 4B는 도 4A의 영역 B의 확대도이다.
도 5A-5D는 한 실시예에 따라 도 1의 장치에 작업소재를 가공하는 방법을 설명하는 개략적인 단면도.
도 6은 한 실시예에 따라, 작업소재를 처리하는 방법을 도시하는 흐름도.
도 7은 다른 실시예에 따라, 작업소재를 처리하는 방법을 도시하는 흐름도.
도 8은 다른 실시예에 따라, 작업소재를 처리하는 방법에 대한 자세한 예시를 도시하는 흐름도.
도 9는 도 8의 처리 예시에 따라, 작업소재를 처리하는 다양한 단계 동안 반도체 처리 장치의 상태를 도시하는 차트.
비록 특정 실시예와 예시가 하기에 공개되지만, 본 발명은 특별히 공개된 실시예 또는 사용과 수정 및 그 균등물의 범위를 넘는 것도 당업자에게 이해되어야 한다. 따라서 본 발명은 하기하는 특별히 공개된 실시예에 제한되지 않는다.
도 1은 반응 챔버(101) 로딩 챔버(102)를 포함하는 반도체 처리 장치(100)의 실시예를 개략적으로 도시한다. 반응 챔버(101) 및 로딩 챔버(102)는 함께 처리 모듈로 고려 될수 있다. 도시된 실시예에서, 반응 챔버(101)는 로딩챔버(102) 위에 배치되고 이들은 하기에 자세히 설명되듯이 베이스 플레이트(107)와 이동식 받침대 또는 작업소재 지지수단(109)로 분리된다.
일부 실시예에서, 반응 챔버(101)는 실제 크기를 고려하지 않은 개략적인 도면과는 반대로 로딩챔버(102)보다 작을 수 있다. 도시된 바와 같은 단일 웨이퍼 처리 모듈을 위해 반응 챔버(101)는 0.25리터 및 3 리터 사이의 부피를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 챔버(101)는 약 1리터 이하의 부피를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 반응챔버는 대략 높이 5mm, 폭 600mm 폭 및 길이 900mm일 수 있다.
일부 실시예에서, 로딩 챔버(102)는 약 30리터와 50리터 사이의 부피를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 로딩 챔버(102)는 약 40 리터 부피를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 로딩 챔버(102)는 반응챔버(101)의 35-45배 부피를 가질 수 있다. 하기하는 설명을 만족시키기 위해 수정되는 적절한 장치의 예시는 아리조나, 피닉스의 ASM 아메리카사의 상용 장치인 P3000 또는 펄서 3000이다.
일부 실시예에서, 반응 챔버(101)는 하나 이상의 배출구(104) (하나만 도시) 및 하나이상의 인입구(103) (하나만 도시)를 포함할 수 있다. 처리되는 동안, 반응물 가스 및 퍼지 가스와 같은 가스는 반응 챔버 인입구(103)를 통해 반응 챔버(101)로 흐를 수 있으며, 초과 반응물과 같은 가스, 반응 부산물, 및 퍼지 가스와 같은 가스는 반응 챔버 배출구(104)를 통해 반응 챔버 (101) 밖으로 흐를 수 있다. 일부 실시예에서, 로딩 챔버(102)는 하나 이상의 배출구 106 (하나만 도시) 및 하나이상의 인입구(105)(하나만 도시)를 포함할 수 있다. 작동 시, 퍼지 가스와 같은 가스는 로딩 챔버 인입구(105)를 통해 로딩 챔버(102)로 흐를 수 있으며, 초과 반응물, 반응 부산물, 및 퍼지 가스와 같은 가스는 로딩 챔버 배출구(106)를 통해 로딩 챔버(102) 밖으로 흐를 수 있다. 인인구(103, 105) 및 배출구(104, 106)와 같이 묘사된 구성은 단지 도시를 위한 것이며, 예를 들어, 반응 챔버(101)에서 수행되는 공정, 가스의 의도된 흐름 등을 기초로 조절될 수 있다.
도시된 실시예에서, 반응 챔버(101)는 개구부(108)를 포함하는 베이스 플레이트(107)로 구성되어 있다. 베이스 플레이트(107)의 내부 변부(107)는 개구부(108)를 한정한다. 일부 실시예에서, 베이스 플레이트(107)는 티타늄을 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 반응 챔버 인입구(103)는 반응 챔버 배출구(104), 반대쪽에 위치하여, 반응 챔버 인입구(103)에서 반응 챔버 배출구(104)로 흐르는 반응 가스가 작업소재 W의 면에 평행하게 진행하게 되고, 따라서, 움직일 수 있는 지지수단의 상부 표면에 평행하게 진행된다. 상기와 같은 반응로는 때로는 "크로스 플로우(교차 흐름)"또는 수평 층류 반응기라고도 한다. 일부 실시예에서, 장치(100)는 원자층 증착(ALD) 반응로일 수 있어 반응물의 펄스를 분리하여 제공하도록 제어시스템(113)에 의해 제어되는 밸브를 포함한다. 일부 실시예에서, 장치(100)는 반응챔버(101)와 로딩챔버(102)사이의 흐름방향 또는 관련 압력의 조절하기 위해 제어시스템(113)에 의해 독자적으로 제어되는 둘이상의 밸브를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 반응 챔버 인입구(103)는 의도하는 패턴의 분배 가스하는 상기와같은 분배 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 챔버(101)는 반응 챔버 배출구(104)근처에서 테이퍼형성으로 이루어질 수 있어, 반응 챔버의 높이가 반응 챔버 배출구(104) 근처에서 감소하여 이에따라 반응 챔버 인입구를 통한 공기 흐름을 제한한다. 비록 장치(100)가 기상증착(예를 들어 화학적 기상증착, 또는 CVD, 또는 원자 층 기상 증착 또는 ALD) 반응로에 대해 하기될 수 있으나, 장치(100)는 건조 에처(etchers), 애셔(ashers), 급속 열 감소기(annealers) 등에 제한되지 않는 다른 반도체 처리 기구를 포함할 수 있다.
장치(100)는 구동 메커니즘(110)의 조작에 의해 처리 위치와 로딩 위치 사이에서 이동하도록 구성된 이동가능한 지지수단(109)을 더 포함한다. 도 1은 한 실시예에 따라, 로딩 위치의 지지수단(109)을 도시한다. 지지수단(109)은 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 작업소재 W(도 2 참조)를 고정하도록 구성될 수 있다. 작업소재 W 는 로봇의 엔드 이펙터와 같은 다양한 방법으로 지지수단(109)에 적재 또는 하역될 수 있다.
지지수단(109)은 패들 또는 포크를 가지는 작업소재 W의 적재 및 하역을 도움을 주는 리프트 핀(111) 또는 컷아웃을 포함할 수 있다. 지지수단(109)은 작업소재 W 를 수용하는 크기 및 형성으로 된 포켓 내에 작업소재 W 를 중력만으로 고정하거나 적재후 적절히 작업소재 W 를 고정하는 진공 시스템을 포함할 수 있다. 장치(100)은 지지수단(109)으로부터 및 지지수단으로 작업소재 W 를 적재 및 하역하기 위한 하나 또는 그 이상의 게이트 밸브들(112)(하나만 도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 게이트 밸브(112)는 예를 들어, 전송 챔버, 하중 록, 처리 챔버, 클린품, 등에 접근이 허용된다.
제어 시스템(113)은 역시 구동 메커니즘(110)을 제어하도록 구성 또는 프로그램된다. 일부 실시예에서, 구동 메커니즘(110)은 지지수단(109)에 수직 운동을 부여하는 피스톤이나 엘리베이터를 포함할 수 있다. 구동 메커니즘(110)은 따라서 지지수단(109)을 움직이도록 구성되어 이에따라 지지수단(109)에 배치된 작업소재 W 를 반응로 오프닝 작업 동안, 로딩 위치로, 반응로 반응로 폐쇄 작업 동안 처리 위치로 이동하도록 구성된다. 구동 메커니즘(110)은 역시 지지수단(109)에 배치된 작업소재 W를 회전시키도록 구성될 수 있다.
처리 위치
도 2는 한 실시예에 따라, 처리 위치에 도시되는 지지수단(109)을 가진 장치(100)를 도시한다. 처리 위치에서, 지지수단(109)은 로딩 챔버(102)에서 반응 챔버(101)의 내부를 효과적으로 분리하거나 고립시키는 베이스 플레이트(107)를 연결한다. 일부 실시예에서, 상기 연결은 베이스 플레이트(107)와 지지수단(109) 사이의 단단한 금속대 금속 씰을 형성하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 연결은 베이스 플레이트(107)와 지지수단(109) 사이에 소프트 씰을 형성하기 위해 일부분에 O-링과 같은 휘기 쉬운 재료의 압축을 포함한다. 일부 실시예에서, 연결은 씰이 형성되지 않도록 베이스 플레이트(107)와 지지수단(109) 사이에 갭을 유지하는 것을 포함한다. 연결이 지지수단(109)과 베이스 플레이트(107) 사이에 갭을 유지하는 것을 포함할지라도, 지지수단은 반응 챔버(101)와 로딩 챔버(102)사이의 유체 소통에 상당한 장벽을 형성함으로써 로딩 챔버(102)로부터 반응 챔버(101)를 여전히 효과적으로 분리한다.
갭 유지
도 3A는 구조 반응 챔버(101)와 로딩 챔버(102)를 포함하는 반도체 처리 장치(100)의 예시적인 실시예를 도시한다. 상기 장치(100)는 지지수단(109)이 처리위치에 있을 때, 지지수단(109)과 베이스 플레이트(107)이 씰을 형성하지 않을 수 있다는 것을 제외하고 상술한 장치(100)와 유사하다. 장치(100)은 처리 챔버의 개방을 위한 갭 유지라는 제목의 미국특허출원 제 12/350, 793호(2009년 1월 8일 제출; Attorney Docket ASMEX.633A)와 유사할 수 있다. 이는 지지수단이 처리위치에 있을 때 지지수단과 베이스 플레이트 사이에 갭을 유지하기 위한 방법 및 장치를 서술하기 위한 목적으로 참조로 서술된다.
도시된 실시예에서는, 지지수단(109)이 처리위치에 있을 때, 지지수단(109)과 베이스 플레이트(107')사이에 갭이 존재한다. 제어 시스템(113)은 반응 챔버(101)의 작업소재 W dlm 처리를 위해 베이스 플레이트(107)를 가진 연결로 지지수단(109)를 이동시키도록 구성된다.
도 3B는 지지수단(109)와 베이스 플레이트(107)의 부분들 사이의 수평 및 수직 이격을 포함하는 갭(314)의 확대도이다. 일부 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 패드(315)가 베이스 플레이트(107)로부터 지지수단(109)을 수직으로 이격하도록 구성될 수 있다. 상기 패드(315)는 개구부(108)의 경계선 주위에 균등하게 이격될 수 있고, 베이스 플레이트(107)의 하부 또는 지지수단(109)의 상부 표면에 장착될 수 있다. 패드(315)는 작업소재 W 를 처리하는 동안, 반응 챔버(101) 및 로딩 챔버(102)사이에 일부 유체 소통을 허용하도록 평면도에서 분리될 수 있다
도 4A는 반도체 처리 장치(100)의 실시예를 개략적으로 도시한다. 장치(100)는 지지수단(109)을 실질적으로 둘러싸는 환상의 수평 공간을 갭(314)이 포함하는 형상 및 크기로 지지수단(109)과 베이스플레이트(107)이 형성되는 것을 제외하고 상술한 장치(100)와 유사할 수 있다.
정압
하기 설명이 도 1의 장치에 대한 것인 반면, 상기 서술이 다른 적합한 반도체 작업소재 처리장치에 뿐만 아니라, 여기에 서술된 다른 장치에 적용될 수 있다는 것이 인정될 수 있다.
작업소재 W 는 항상 반응챔버(101)에서 처리되고, 미립자는 지지수단(109)이 베이스 플레이트(107)에 연결될 때 발생될 수 있다. 이것은 연결이 접촉(도 2) 또는 갭(314 또는 314) (도 3A-4B)을 유지하는 지와는 관계없는 위험이다. 전형적인 반응로 폐쇄 작업 동안, 반응 챔버(101)에서보다는 로딩 챔버 (102)에서 높은 압력이 존재할 수 있다. 따라서, 가스는 지지수단(109)이 베이스 플레이트(107)를 향하여 움직일 때, 개구부(108)을 통해 로딩 챔버(102)로부터 반응챔버(101)로 흐를 수 있다. 지지수단(109)이 베이스 플레이트(107)를 가진 연결을 향해 움직일 때 지지수단(109)과 베이스 플레이트(107)사이의 갭을 좁아지고 지지수단(109)은 개구부(108)를 통한 가스흐름을 더 많이 제한한다. 더 많이 제한된 개구부(108)를 통한 가스 흐름은 반응챔버(101)와 로딩 챔버(102)사이의 압력차를 더욱 심하게 함에 따라 지지수단(109)과 베이스 플레이트사이의 좁아진 갭을 통하여 가스가 더 높은 속도로 흐르게 된다.
지지수단(109)과 베이스 플레이트(107) 갭이 더 좁아짐에 따라 증가된 가스 속도로 인해 미립자가 근처의 표면에서 쓸려 제거될 수 있고 반응챔버(101)로 옮겨질 수 있다. 상기 미립자들은 반응챔버(101)부분의 물질에서 온 미립자, 또는 반응챔버(101)내에서 처리되는 동안 침적된 물질과 같은 많은 다른 물질을 포함할 수 있다. 따라서 상기 미립자들은 유전체, 반도체, 또는 금속물질일 수 있다. 미립자 혼합물은 베이스 플레이트(107)의 물질, 지지수단(109) 및 반응 챔버 내에서 수행된 공정에 따라 달라질 수 있다. 한 실시예에서, 상기 미립자는 예를 들어, Ti, Al2O3 또는 HfO2를 포함할 수 있다. 상기 미립자들은 지지수단(109)이 예를 들어 베이스 플레이트(107)를 연결하거나 연결되는 곳을 향해 움직임에 따른 가스의 이동으로 인해 작업소재 W 의 표면으로 의도하지 않게 이송될 수 있다. 이러한 미립자는 작업소재를 오염시켜 낮은 품질 및 산출량을 초래할 수 있다.
작업소재 오염은 반응로 폐쇄시, 반응 챔버(101)와 로딩 챔버(102) 사이의 정압 구배(gradient)를 확립함으로써 감소될 수 있으며, 반응 챔버(101)의 압력은 로딩 챔버(102)에서 보다 높다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(113)은 작업소재 지지수단(109)이 개방 또는 패쇄 동작을 포함할 수 있는 동작시, 로딩 챔버(102)보다 높게 반응 챔버(101)의 압력을 제어하도록 구성된다. 제어 시스템(113)은 지지수단(109)이 동작하고 특히 베이스 플레이트(107)와 연결되거나 연결하는 곳을 향하여 움직이는 동안 반응챔버(101)에서 로딩 챔버(102)로 의도하는 흐름방향을 보장하도록 인입구(103, 105) 및 배출구(104, 106)를 통하여 가스가 흐르는 것을 제어하도록 구성될 수 있다. 지지수단(019)과 베이스 플레이트(107)사이의 어떤 접촉은 입자 발생 문제를 심화시킨다.
작동 방법
도 5A-5D는 도 1의 장치(100)에서 작업소재 W를 처리하는 예시를 도시한다. 그러나, 다른 적절한 반도체 작업소재 처리 장치와 마찬가지로 본 방법은 다른 장치에 적용할 수 있다는 것이 인정될 것이다.
초기 상태
도 5에서, 지지수단(109)은 로딩 위치에 있고, 게이트 밸브(112)는 닫힌다. 도시된 실시예에서, 복수의 리프트 핀(111)은 작업소재 지지수단(109)의 일부 위로 연장된다. 일부 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 인입구(103, 105) 및/또는 배출구(104, 106)는 퍼징 반응 챔버(101) 및/또는 로딩 챔버(102)에서와 같이 지지수단(109)에 작업소재 W 를 로딩하기 전에 반응 챔버(101) 정화 및/또는 로딩 챔버(102)를 통해 가스가 흐를 수 있도록 열릴 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 시스템(113)은 반응 챔버 인입구(103)를 통해 반응 챔버(101)로 퍼지 가스가 흐르게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 챔버 인입구(103)을 통한 가스 흐름율은 약 0,5 slm- 2.0 slm 사이에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 챔버 인입구(103)를 통한 가스 흐름율은 약 0.8 slm -1.2 slm 사이에 있을 수 있다. 상기 실시예에서, 반응 챔버 인입구 (103)를 통한 가스 흐름율은 반응 챔버(101)의 압력에 관계없이 일정할 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 챔버 배출구(104)는 흡입 메커니즘 또는 진공 펌프에 연결될 수 있다. 반응 챔버 (101)로의 다양한 흐름율이 처리 조건에 따른 반응 챔버 및 로딩 챔버 흐름율 컨덕턴스 및 펌핑속도에 따라 사용될 수 있다는 것이 당업자에게는 이해될 것이다.
일부 실시예에서, 제어 시스템(113)은 로딩 챔버 인입구(105)를 통해 로딩 챔버(102)로 퍼지 가스가 흐르게 할 수 있다. 제어시스템(113)은 로딩 챔버(102)에서, 약 0.5 Torr-1.5 Torr 사이 특히 약 0.8-1.2 Torr의 의도하는 압력을 유지하기 위하여 로딩 챔버 인입구(105)를 통해 퍼지 가스 흐름율을 조정할 수 있다. 이와같음에도 불구하고, 일부 실시예에서, 로딩 챔버 인입구(105)를 통한 퍼지 가스의 흐름은 로딩 챔버(102)에 위치하고 상기 범위 내의 셋 포인트 또는 최대 약 1 slm로 설정된 흐름율 제한자를 가지는 압력 센서로부터의 피드백에 의해 제어 수 있다. 일부 실시예에서 로딩 챔버 배출구(106)는 흡입 장치로부터 격리 될 수 있다.
물론 다른 실시예에서, 반응 챔버(101)와 로딩 챔버(102)의 상대적인 압력이 인입구의 상류에서 바로 퍼지 가스 흐름율을 제어하는 대신 또는 이에 더하여 반응 챔버(101)와 로딩 챔버(102)의 배기 단부에서 압력 제어기(예를 들어 드로틀 밸브)에 의해 제어될 수 있다는 것은 물론 이해될 수 있다.
도시된 실시예에서, 반응 챔버(101)는 지지수단이 로딩 위치에 있을 때 로딩챔버(102)로 실질적으로 열린다. 개구부(108)는 지지수단(109)이 로딩 위치에 있을 때 반응 챔버(101) 및 로딩 챔버(102)사이의 유체소통을 허용하기 때문에, 두 챔버사이의 압력은 균등해지게 된다. 로딩 챔버 인입구(105)를 통한 가스 흐름이 압력 센서로부터의 피드백에 의해 제어되는 실시예에서, 반응챔버(101)의 압력은 피드백 제어 셋포인트를 향하게 된다. 따라서, 일부 실시예에서, 반응챔버(101)의 압력은 로딩 챔버(102)를 위해 위에 공급된 범위보다 약간 작거나 같을 수 있다. 특히, 반응챔버(101)의 압력은 약 0.5 Torr-1.5 Torr 사이일 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 챔버(101)의 압력은 약 0.8 Torr-1.2 Torr 사이일 수 있다.
열린 게이트 밸브
도 5B에서, 게이트 밸브(112)는 작업소재 W가 지지수단(109)에 적재되도록 열린다. 일부 실시예에서, 작업소재 W는 반도체 작업소재일 수 있다. 상술한 바와 같이 패들 또는 포크가 로봇의 엔드 이펙터(도시되지 않음)로 사용되는 경우 지지수단(109)은 작업소재 W가 위치될 수 있는 리프트 핀(111)을 포함할 수 있다. 리프트 핀(111)은 지지수단을 향하여 이격되어 움직이도록 구성될 수 있다. 상기와 같이, 리프트 핀(111)과 작업소재 W는 지지수단(109)을 향해 움직이거나, 작업소재 W rk 지지수단(109)에 위치하도록 하강될 수 있다. 일부 실시예에서, 리프트 핀(111)은, 지지수단(109)이 처리위치를 향해 이동 또는 상승될 때 지지수단(109)으로 작업소재 W를 하강시키기 위해 구성된다. 일부 실시예에서, 작업소재를 지지수단(109)로 이끌기 위해 진공이 적용될 수 있는 반면, 다른 실시예에서는, 중력만으로 작업소재를 지지수단(109)의 포켓에 유지한다.
일부 실시예에서, 게이트 밸브(112) 외부(예를 들어, 전송 챔버에서)의 압력은 약 2 Torr-4 Torr 사이에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 게이트 밸브(112) 외부의 압력은 약 2.5 Torr-3.5 Torr 사이에 있을 수 있다. 반응 챔버(101)와 로딩 챔버(102)의 압력은 게이트 밸브(112)가 열려있는 동안 외부의 압력과 같아지게 된다.
닫힌 게이트 밸브
지지수단(109)의 작업소재 W를 적재한 후, 게이트 밸브(112)가 닫힐 수 있다. 반응 챔버(101)와 로딩챔버(102) 압력은 게이트 밸브(112)가 열리기 전에 설정된 범위로 북귀할 수 있다. 도시된 실시예에서, 반응 챔버(101)가 로딩 챔버(102)로 열리기 때문에, 두 챔버의 압력은 로딩 챔버(102)에 대한 압력 제어 셋포인트로 복귀한다.
반응로 폐쇄
게이트 밸브(112)가 닫힌 후, 지지수단(109)은 처리 위치로 상승될 수 있다. 일부 실시예에서, 지지수단(109)이 처리위치로 이동하는데 약간의 시간(예를 들어, 약 25 초)이 걸릴 수 있다. 작업소재의 오염은 상술한 입자 발생 및 이동을 인해 반응로 폐쇄 절차동안 발생할 수 있다. 일부 실시예에서, 작업소재의 오염은 반응로를 폐쇄하는 동안 반응기 챔버(101) 로딩 챔버(102) 사이의 정압 구배(gradient)를 확립하여 감소될 수 있다. 일부 실시예에서는 순 가스 흐름이 반응로를 폐쇄하는 동안 반응챔버(101)로부터 로딩 챔버(102)로 형성될 수 있고 다라서 작업소재 W 에 형성되어 오염될 수 있는 방해되는 미립자가 반응챔버(101)로 들어가는 것이 차단된다.
일부 실시예에서, 제어 시스템(113)은 반응로를 폐쇄하는 동안 로딩 챔버(102)보다 높게 반응 챔버(101)의 압력을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 압력은 지지수단(109)이 동작중일 때 처리위치로 상승될 수 있는 동안 로딩챔버(102)에서보다 반응챔버(101)에서 더 높게 약 0.1 Torr- 3 Torr 사이일 수 있다. 일부 실시예에서, 압력은 지지수단(109)이 처리위치로 상승되는 동안 로딩 챔버(102)에서보다 반응챔버(101)에서 더 높게 약 0.3 Torr - 2 Torr 사이일 수 있다.
반응 챔버(101)와 로딩 챔버(102)사이의 압력 차이는 처리 모듈이 높은 압력에서 작동하는 실시예에서보다 클 수 있으며, 낮은 압력에서 처리 모듈이 동작하는 곳에서 더 낮아 질 수 있다.
일부 실시예에서, 압력은 로딩 챔버(102)에서 보다 반응챔버(101)에서 약 1.1 배- 3배 (Torr) 높을 수 있다. 일부 실시예에서, 압력은 로딩 챔버(102)에서 보다 반응챔버(101)에서 약 1.3 배-2배 (Torr) 높을 수 있다.
반응 챔버(101) 및 로딩 챔버(102) 사이의 압력 차이는 지지수단(109)이 베이스 플레이트(107)에서 개구부(108)로 접근함에 따라 증가된다. 한 실시예에서, 반응 챔버(101)의 압력은 지지수단(109)이 로딩 위치에 있을 때, 반응로 폐쇄의 시작 부분에서 약 1 Torr-1.6 Torr 사이, 특히 약 1.2 Torr-1.4 Torr 사이일 수 있다. 같은 실시예에서, 반응 챔버(101)의 압력은 지지수단(109) 베이스 플레이트(107)와 연결될 때 처리위치에서, 반응로 폐쇄의 끝 부분에서, 2 Torr-4 Torr 사이, 특히 약 2.5 Torr-3.5 Torr 사이일 수 있다.
반응 챔버(101)가 압력이 증가되는 동안, 로딩 챔버(102)의 압력은 반응로를 폐쇄하는 동안, 예를 들어 약 0.5 Torr-1.5 Torr 사이, 특히 약 0.8 Torr-1.2 Torr 사이에서 지속적으로 유지하거나 감소될 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 시스템은 지지수단(109)이 처리위치로 이동 또는 상승하는 동안, 로딩 챔버 배출구(106)를 통해 로딩 챔버(102)밖으로, 그리고 반응 챔버 인입구(103)을 통해 반응 챔버(101)로 퍼지 가스를 흐르게 할 수 있다. 흐름의 방향을 보장하는 한 가지 방법은 지지수단(109)이 움직이는 동안, 로딩 챔버(102)로부터 가스를 펌핑하는 것이다. 가스는 반응 챔버 배출구(104)를 통해 펌핑이 감소하거나 해제되는 동안, 흡입 메커니즘 또는 진공자원에 작동 연결되도록 로딩 챔버 배출구(106)를 구성함으로써, 로딩 챔버(102)로부터 펌핑된다.
선택적으로, 또는 이에 더하여, 퍼지 가스는 로딩 챔버에 대한 부피 비율로 로딩 챔버 인입구(105)를 통하여 퍼지 가스가 흐르는 비율보다 반응챔버 부피에 대한 비율로 더 큰 비율로 반응챔버 인입구(103)을 통해 공급된 퍼지 가스가 흐른다.
일부 실시예에서, 퍼지 가스는 반응로를 폐쇄하는 동안, 약 0.5 slm-1.5 slm 사이, 특히 약 0.8 slm-1.2 slm 사이에서, 반응 챔버 인입구(103)를 통해 흐를 수 있다. 제어 시스템(113)은 반응로를 폐쇄하는 동안, 로딩 챔버 인입구(105)을 통해 로딩 챔버(102)로 퍼지 가스가 흐르게 할 수 있으나, 가스가 로딩 챔버 인입구(105)를 통해 로딩 챔버(102)로 흐르지 않는 것이 바람직하다.
일부 실시예에서, 반응 챔버 인입구(103)를 통한 퍼지 가스 흐름율은 로딩 챔버 인입구를 통한 퍼지 가스 절대 흐름율 보다 약 2 배-4배 사이, 특히 약 2.5-3.5 배 사이일 수 있다.
이것은 로딩 챔버(102)의 부피가 반응 챔버(101) 부피의 약 40 배의 부피를 가지기 때문에, 약 80배-160배 사이, 특히, 약 100배-140배 사이로 로딩 챔버(102)에서보다 반응챔버(101)에서 더 높은 챔버 부피에 대한 퍼지 가스 흐름율에 해당한다.
반응로 폐쇄가 인인구(103, 105) 및 배출구(104, 106)을 통한 가스흐름의 다른 조합에 의해 형성될 수 있는 동안, 로딩챔버(102)에서보다 반응챔버(101)에서 더 높은 압력으로 정압 구배(gradient)가 형성된다는 것은 당업자에게 명백하다.
처리
도 5C에서, 게이트 밸브(112)는 폐쇄되고 지지수단(109)은의 처리 위치로 이동된다. 지지수단(109)이 처리위치로 이동한 후에는 베이스 플레이트(107)와 연결된 지지수단(109)과 함께, 작업소재 W가 반응 챔버(101)에 처리될 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 챔버(101)에서 작업소재 W를 처리하는 것은 CVD를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반응챔버(101)에서 작업소재 W를 처리하는 것은 ALD를 포함할 수 있다. 반응가스는 작업소재 W, 라미나, 수직 또는 그로스-플로우 배치로 반응챔버 배출구(104)를 통한 반응 챔버(101) 외부로 흐름과 상호작용하는 반응챔버 인입구(103)를 통해 반응 챔버(101)로 흐를 수 있다. 일부 실시예에서, 질소와 같은 불활성 퍼지 가스는 로딩 챔버 인입구(105)를 통해 로딩 챔버(102)로 흐를 수 있으며, 로딩 챔버 배출구(106)를 통해 로딩 챔버(102) 외부로 흐를 수 있다. ALD를 위해, 반응 가스는 일반적으로 사이클당 한 단층 이하를 생산하는, 자가포화표면 반응에 대한 정화 기간으로 분리되는 펄스에서 교대된다. 어떤 경우, 작업소재를 처리하는 동안 반응 챔버(101)에서 로딩 챔버(102)로 반응가스가 누출되는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있다.
따라서 작업소재를 처리하는 동안 반응챔버(101)와 로딩 챔버(102)사이에서 부압 구배(gradient)가 형성될 수 있다. 여기서 로딩 챔버(102)의 압력은 반응챔버(101)에서보다 크다. 일부 실시예에서, 지원수단(109)과 베이스 플레이트(107)사이에 실이 없는 경우, 순 가스 흐름은 작업소재를 처리하는 동안 로딩 챔버(102)에서 반응 챔버(101)로 형성될 수 있다. 따라서, 작업소재를 처리하는 동안, 로딩 챔버(102)에서 반응 챔버(101)로의 불활성 가스의 흐름은 확산 장벽을 형성하여, 반응물과 다른 처리 부산물이 로딩 챔버(102)로 흐르는 것을 차단한다.
제어 시스템은 지지수단(109)이 처리 위치에 있는 동안, 로딩 챔버(102)보다 낮게 반응 챔버(101)의 압력을 제어하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 반응 챔버(101)의 압력은 작업소재를 처리하는 동안, 로딩 챔버(102)보다 낮게 약 0.1 Torr-2.5 Torr사이, 특히 약 0.3 Torr-1 Torr 사이에 있을 수 있다.
일부 실시예에서, 로딩 챔버(102)의 압력은 작업소재를 처리하는 동안 반응챔버(101)보다 약 1.1-2 배(Torr) 높을 수 있다. 예를 들어, 반응 챔버(101)의 압력은 작업소재를 처리하는 동안 약 2.5 Torr-4.5 Torr 사이에 있는 반면, 로딩 챔버(102)의 압력은 작업소재를 처리하는 동안, 약 3-5 Torr 사이일 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 챔버(101)의 압력은 작업소재를 처리하는 동안 약 3.5 Torr 일 수 있다.
일부 실시예에서, 제어 시스템(113)은 작업소재를 처리하는 동안, 반응 챔버 배출구(104)를 통해 반응 챔버(101) 밖으로, 그리고 반응 챔버 인입구(103)을 통해 반응 챔버(101)로 반응 및/또는 퍼지 가스를 흐르게 할 수 있다. 예를 들어, 반응 챔버 인입구(103)를 통한 총 가스 흐름은 작업소재를 처리하는 동안, 약 1 slm-1.6 slm 사이, 특히, 약 1.2 slm-1.4 slm 사이일 수 있다. 일반적으로 반응 챔버 배출구(104)는 반응 챔버(101)에서 가스를 펌핑하도록 흡입 메커니즘에 연결될 수 있는 반면, 작업소재 지지수단(109)은 작업소재를 처리하는 동안 처리 위치에 있다.
일부 실시예에서, 제어 시스템(113)은 역시 작업소재를 처리하는 동안, 로딩 챔버 배출구(106)를 통해 로딩 챔버(102) 밖으로, 그리고 로딩 챔버 인입구(105)를 통해 로딩 챔버(102)로 캐리어 가스와 같은 퍼지 가스를 흐르게 할 수 있다. 예를 들어, 퍼지 가스는 작업소재를 처리하는 동안, 50 sccm-250 sccm 사이, 특히, 100 sccm-200 sccm 사이에서 로딩 챔버 인입구 (105)를 통해 흐를 수 있다. 낮은 퍼지 흐름일 때는, 의도하는 내부 압력 차이를 유지하기 위해 작업소재를 처리하는 동안, 로딩 챔버 출구(106)를 통한 강한 펌핑이 필요없다.
반응로 열기
반응 챔버(101)에서 작업소재 W을 처리한 후, 지지수단(109)이 도 5D에 도시된 바와 같이, 로딩 위치로 하강할 수 다. 일부 실시예에서, 지지수단(109)이 하강하기 전에, 안정화 기간 (예를 들어, 1분 이하 또는 약 20-30초)이 있을 수 있다. 지지수단(109)을 로딩 위치로 이동하는데 약 20 초가 걸릴 수 있다. 지지수단(109)이 로딩 위치로 하강하는 동안, 작업소재 오염 역시 반응로를 여는 절차 중에 발생할 수 있다. 일부 실시예에서, 작업소재의 오염은 반응로를 여는 동안 반응 챔버(101) 및 로딩 챔버(102) 사이의 정압 구배(gradient)를 형성함으로써 감소될 수 있다. 일부 실시예에서, 순 가스 흐름이 반응로를 여는 동안 로딩 챔버(102)에서 반응 챔버(101)로 형성될 수 있다. 처리되는 동안 역 구배(gradient)가 형성되어, 퍼지 가스의 흐름 및/또는 펌핑 레벨이 의도하는 외부(반응 챔버에서 로딩 챔버로) 압력 차이로 복귀하도록 변경될 수 있다.
따라서, 제어 시스템은 반응로를 여는 동안, 로딩 챔버(102)보다 높게 반응 챔버(101)의 압력을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 압력은 지지수단(109)이 로딩 위치로 하강하는 동안 로딩 챔버(102)보다 반응챔버(101)에서 약 0.1 Torr-3 Torr 사이, 특히 0.3 Torr-2 Torr 사이로 정도 높을 수 있다. 일부 실시예에서, 압력은 로딩 챔버(102)에서 보다 반응 챔버(101)에서, 약 1.1 배- 3 배 사이, 특히, 약 1.3 배- 1.2 배 사이로 높을 수 있다.
반응 챔버(101) 및 로딩 챔버(102) 사이의 압력 차이는, 지지수단(109)이 베이스 플레이트(107)의 개구부(108)에서 이격되어 움직임에 따라 감소된다. 일부 실시예에서, 반응 챔버(101)의 압력은 지지수단(109) 처리 위치에 있을 때, 반응로 개방의 시작부분에서 약 2 Torr-4 Torr 사이, 특히, 약 2.5 Torr-3.5 Torr 사이일 수 있다. 로딩 챔버(102)의 압력은 반응로가 열릴 때, 약 0.5 Torr-1.5 Torr 사이 특히, 약 0.8 Torr-1.2 Torr 사이일 수 있다.
지지수단(109)이 로딩 위치에 있을 때 반응로 개방이 끝날 무렵, 반응 챔버(101)은 약 1 Torr-1.6 Torr 사이 특히, 약 1.2 Torr-1.4 Torr 사이일 수 있다.
일부 실시예에서, 지지수단(109)으로 로딩위치로 이동 또는 하강하는 동안, 제어 시스템은 로딩 챔버 배출구(106)를 통해 로딩 챔버(102)외부로 그리고, 반응 챔버 인입구(103)을 통해 반응 챔버(101)로 퍼지 가스를 흐르게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 퍼지 가스는 반응기를 여는 동안, 약 0.5 slm-1.5 slm 사이, 특히, 약 0.8 slm-1.2 slm 사이에서 반응 챔버 인입구(103)를 통해 흐를 수 있다. 일부 실시예에서, 로딩 챔버 배출구(106)를 통한 로딩 챔버(102)에서의 가스 진공 펌핑이 반응기를 여는 동안, 증가된다. 반응 챔버 출구(104)을 통한 진공 펌핑은 감소되거나 격리될 수 있다.
선택적인 실시예에서, 제어 시스템(113)은 또한 반응기를 여는 동안 로딩 챔버 인입구(105)를 통해 로딩 챔버(102)으로 퍼지 가스를 흐르게 할 수 있다. 그러나, 반응 챔버 인입구(103)를 통한 퍼지 가스 흐름율은 로딩 챔버 인입구(105)를 통한 퍼지 가스 흐름율의 약 2-4 배, 특히 약 2.5 배-약 3.5 배 사이 일 수 있다. 반응로를 여는 동안 정압 구배(gradient)가 인입구(103, 105) 및 배출구(104, 106)를 통해 가스 흐름의 다른 조합에 의해 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.
하역
도 5D에서, 처리후에 지지수단(109)이 로딩 위치로 하강한다. 일부 실시예에서, 지지수단(109)으로부터 소재 W를 하역하기 전에, 반응 챔버(101) 및/또는 로딩챔버(102)를 통해 가스가 흐를 수 있도록 하나 또는 그 이상의 인입구(103, 105) 및/또는 배출구(104, 106)가 열려질 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(113)은 반응 챔버 인입구(103)를 통해 반응 챔버(101)로 퍼지 가스가 지속적으로 흐르도록 지시 할수 있다. 일부 실시예에서, 반응 챔버 인입구(103)를 통한 가스 흐름율은 약 0.5 slm-1.5 slm 사이, 특히 약 0.8 slm-1.2 slm 사이일 수 있다. 일부 실시예에서, 반응 챔버 배출구(104)는 흡입 장치에 연결될 수 있다.
동시에, 제어 시스템(113)은 로딩 챔버 인입구(105)를 통해 로딩 챔버(102)로 퍼지 가스가 흐르게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(113)은 로딩 챔버(102)에서 약 0.5 Torr-1.5 Torr 사이, 특히 약 0.8 Torr-1.2 Torr 사이의 의도하는 압력을 유지하기 위해 로딩 챔버 인입구(105)를 통해 퍼지 가스 흐름율을 조정하는 압력 센서로부터 피드백을 채용할 수 있다. 개구부(108)는 지지수단(109)이 로딩 위치에 있을 때 반응 챔버(101) 및 로딩 챔버(102)사이의 유체소통을 허용한다. 따라서, 일부 실시예에서, 반응 챔버(101)의 압력은 로딩 챔버(102)와 거의 동일할 수 있다. 압력 피드백 제어에도 불구하고, 일부 실시예에서, 로딩 챔버 인입구 (105)를 통해 퍼지 가스의 흐름은 흐름율 제한자로 제한될 수 있다.(예를 들어, 최대 약 1 slm) 일부 실시예에서 로딩 챔버 배출구(106)는 진공 펌핑으로부터 격리될 수 있다.
작업소재 W는 게이트 밸브(112)를 통해 하역될 수 있다. 일부 실시예에서, 작업소재 W가 더 이상 지지수단(109)으로 당겨지지 않도록 진공이 해제될 수 있다. 리프트 핀(111)은 로봇 엔드 이펙터에 의해 접근될 수 있는 작업소재 W 를 지지수단(109)으로부터 들어올리도록 상승시킬 수 있다. 상술한 바와 같이 리프트 핀(111)은 지지수단(109)이 로딩 위치를 향하여 이동 또는 하강할 때 지지수단(109)으로부터 작업소재 W를 상승 또는 이동하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 공정은 새로운 작업소재에 위해 도 5A에서 다시 시작될 수 있다. 별도의 적재 및 하역 절차를 수행하는 대신 게이트 밸브(112)가 열려있는 동안 두 개의 작업소재가 간단하게 교환될 수 있다. 압력/흐름율 범위는 펄서 3000 시스템에 대한 단지 예시로써 당업자는 실제 압력 및 흐름율이 반응로 설계에 따라 달라질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
흐름도
도 6은 한 실시예에 따라 작업소재를 처리하는 방법을 요약한 흐름도이다. 흐름도에 요약된 작업은 소모적이지도 배타적인 것도 아니며 부가적인 작업이 이들 사이에 개입될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 모든 공개된 작업이 발생하는 것은 아니다. 하기에는 서술은 도 1의 장치를 언급한 것이며, 도 6의 공개는 다른 적절한 반도체 처리 장치에서와 마찬가지로 여기에 공개된 다른 장치에 적용될 수 있다는 것이 인정될 것이다.
도 1 및 6을 참조하는 한 실시예에 따라, 작업소재 W는 지지수단(109)에 적재될 수 있다(601). 제어 시스템은 그후 로딩 챔버(102)에서 보다 반응 챔버(101)에서 더 큰 압력을 설정할 수 있다(602). 지지수단(109)이 처리 위치로 상승하는 동안, 상기 양압 구배가 유지될 수 있다(603). 제어 시스템은 그후 반응 챔버(101)에서 보다 로딩 챔버(102)에서 더 큰 압력이 설정될 수 있다(604). 작업소재 W가 반응 챔버(101)에서 처리되는 동안 부압 구배가 유지될 수 있다(605). 제어 시스템은 그후 로딩 챔버(102)에서 보다 반응 챔버(101)에서 더 큰 압력을 재설정할 수 있다(606). 상기와 같은 정압구배는 지지수단(109)이 로딩 위치로 하강하는 동안, 유지될 수 있다(607). 마지막으로, 작업소재 W는 지지수단(109)에서 제거될 수 있다(608).
도 7은 한 실시예에 따라 작업소재를 처리하는 방법을 요약한 흐름도이다. 흐름도에 요약된 작업은 소모적이지도 배타적인 것도 아니며 부가적인 작업이 이들 사이에 개입될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 모든 공개된 작업이 발생하는 것은 아니다. 하기에는 서술은 도 1의 장치를 언급한 것이며, 도 7의 공개는 다른 적절한 반도체 처리 장치에서와 마찬가지로 여기에 공개된 다른 장치에 적용될 수 있다는 것이 인정될 것이다.
도 1 및 도 7을 참조하는 한 실시예에 따라, 작업소재 W는 지지수단(109)에 적재될 수 있다(701). 제어 시스템은 그후 반응 챔버(101)에서 로딩 챔버(102)로 퍼지 가스를 흐르게 할 수 있다(702). 일부 실시예에서, 제어시스템은 반응챔버 인입구(103)을 통하여 반응챔버(101)로, 그리고 로딩 챔버 배출구(106)를 통하여 로딩 챔버(102)밖으로 퍼지가스를 흐르게 할 수 있다.
상기 가스는 로딩 챔버(102)로부터 오는 펌핑 가스를 포함할 수 있다. 상기 가스 흐름은 지지수단(109)이 처리 위치로 상승하는 동안 유지될 수 있다(703). 따라서, 반응로를 폐쇄하는 동안 발생되거나 휘저어진 미립자가 로딩 챔버(102)로 향할 수 있음에 따라, 작업소재 오염이 감소될 수 있다. 한번 지지수단(109)이 처리 위치로 상승되면, 반응 챔버(101)과 로딩 챔버(102)사이의 누출 또는 의도적인 유체 소통일 있을 수 있다. 제어 시스템은 그후 로딩 챔버(102)에서 반응 챔버(101)로 퍼지가스를 흐르게 할 수 있다(704). 일부 실시예에서, 제어시스템은 로딩챔버 인입구(105)을 통하여 로딩챔버(102)로, 그리고 반응 챔버 배출구(104)를 통하여 반응 챔버(101)밖으로 퍼지가스를 흐르게 할 수 있다. 상기 가스 흐름은 반응챔버(101)로부터 오는 펌핑 가스를 포함할 수 있다. 작업소재 W가 반응 챔버(101)에서 처리되는 동안 상기 가스 흐름이 유지될 수 있다(705). 처리후, 제어 시스템은 다시 반응 챔버(101)에서 로딩 챔버(102)로 퍼지 가스가 흐르게 할 수 있다(706). 일부 실시예에서, 제어시스템은 반응챔버 인입구(103)을 통하여 반응챔버(101)로, 그리고 로딩 챔버 배출구(106)를 통하여 로딩 챔버(102)밖으로 퍼지가스를 흐르게 할 수 있다. 상기 가스 흐름은 지지수단(109)이 로딩 위치로 하강하는 동안, 유지될 수 있다(707). 마지막으로, 작업소재 W는 지지수단(109)에서 제거될 수 있다(708).
작업소재 지지수단(109)이 닫힌 위치로 이동 또는 상승하고 가스가 로딩 챔버 배출구(106)을 통하여 반응 챔버 인입구(103)로부터 흐르면, 더 작은 양의 가스가 반응 챔버 배출구(104)로부터 여전히 흐를 수 있다는 것은 당업자에게 이해될 것이다. 상기 예시에서, 로딩 챔버 배출구(106)를 통한 반응 챔버 인입구(103)로부터의 가스 흐름이 주된 흐름이고 반응 챔버 배출구(104)로부터의 가스 흐름이 소수 흐름이다. 작업소재 지지수단이 처리 위치에 있고 가스가 로딩 챔버 인입구(105)로부터 반응 챔버 배출구(104)로 흐르면, 적은 양의 가스가 로딩 챔버 배출구(106)로부터 여전히 흐를 수 있다는 것이 당업자에게 이해될 것이다. 상기 예시에서, 반응 챔버 배출구(104)를 통한 로딩 챔버 인입구(105)로부터의 가스 흐름이 주된 흐름이고 로딩 챔버 인입구(103)로부터의 가스 흐름이 소수 흐름이다.
도 8은 한 상세한 실시예에 따라 작업소재를 처리하는 방법 중에 공정전체를 통한 퍼징 및 펌핑 상태를 도시하는 흐름도이다. 흐름도에 요약된 작업은 소모적이지도 배타적인 것도 아니며 부가적인 작업이 이들 사이에 개입될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 모든 공개된 작업이 발생하는 것은 아니다. 하기에는 서술은 도 1의 장치를 언급한 것이며, 도 8의 공개는 다른 적절한 반도체 처리 장치에서와 마찬가지로 여기에 공개된 다른 장치에 적용될 수 있다는 것이 인정될 것이다.
도 8을 참조하는 한 실시예에 따라, 제어 시스템은 반응 챔버로 퍼지 가스를 흐르게 할 수 있다.; 로딩 챔버로 퍼지가스가 흐른다; 그리고 진공 펌핑으로부터 로딩 챔버가 격리된다(작동블록 801).
게이트 밸브가 그후 열릴 수 있고(802), 작업소재가 지지수단에 적재될 수 있거나(803) 또는 지지수단의 다른 작업소재와 교환된다.
게이트 밸브가 그후 닫힐 수 있다(804). 상태 블록 810으로 나타난바와 같이, 작동 블록 801-804의 수행 동안의 퍼징 및 펌핑 상태는 다음과 같을 수 있다: 퍼지 가스는 인입구를 통해 반응챔버로 흐른다; 진공 펌핑에 연결된 가스는 배출구를 통해 반응챔버(101) 외부로 흐른다.; 퍼지 가스는 인입구를 통해 로딩 챔버로 흐른다; 진공펌핑과 격리된 가스는 로딩 챔버 배출구 외부로 흐르지 않는다.; 그리고 반응챔버보다 로딩 챔버에서 높은 압력이 존재한다.
게이트 밸브를 닫은 후(804), 제어 시스템은, 가스가 배출구를 통해 로딩 챔버 외부로 흐르도록 로딩 챔버로 퍼지 가스가 흐르는 것을 멈출 수 있으며, 비교적 강한 진공 펌핑에 연결될 수 있다. (작동 블록 811). 작업소재 지지수단은 그후 처리 위치로 상승될 수 있다.(812)
상태 블록 820에 나타난 바와 같이, 작동 블록 811-812를 수행하는 동안 퍼징 및 펌핑의 상태는 다음과 같다: 퍼지 가스는 인입구를 통해 반응챔버로 흐른다; 진공 펌핑에 연결된 가스는 배출구를 통해 반응챔버(101) 외부로 흐른다.; 퍼지 가스는 로딩 챔버 인입구(105)를 통해 로딩 챔버(102)로 흐르지 않는다; 강한 진공 펌핑과 연결된 가스는 배출구(106)을 통해 로딩 챔버 외부로 흐른다.; 그리고 로딩챔버 보다 반응 챔버에서 높은 압력이 존재한다.
지지수단이 처리위치로 이동 또는 상승한 후(812), 제어 시스템은 로딩 챔버로 퍼지 가스를 흐르게 할 수 있고, 진공 펌핑으로부터 로딩 챔버 배출구(106)을 감소 또는 격리 함으로써 배출구를 통해 로딩 챔버 외부로 가스 흐름율을 수정할 수 있다(작동 블록 821). 작업소재는 그후 반응 챔버에서 처리될 수 있다(822).
상태 블록 830에 나타난 바와 같이, 작동 블록 821-822의 수행동안의 퍼징 및 펌핑 상태는 다음과 같을 수 있다: 퍼지 가스 및/또는 반응 는 인입구를 통해 반응챔버로 흐른다; 진공 펌핑에 연결된 가스는 배출구를 통해 반응챔버 외부로 흐른다.; 퍼지 가스는 인입구를 통해 로딩 챔버로 흐른다; 비교적 약한 석션 메커니즘과 연결된 가스는 배출구를 통해 로딩챔버 외부로 흐른다.; 그리고 반응챔버보다 로딩 챔버에서 높은 압력이 존재한다.
작업소재를 처리한 후(822), 제어 시스템은, 로딩 챔버로 퍼지 가스가 흐르는 것을 멈출 수 있으며, 진공 펌핑을 증가시킴으로써, 배출구를 통해 로딩챔버 외부로 가스 흐름율을 수정할 수 있다. (작동 블록 831). 작업소재는 그후 로딩 위치로 하강할 수 있고,(832), 상기 사이클이 반복될 수 있다.
상태 블록 840에 나타난 바와 같이, 작동 블록 831-832를 수행하는 동안 퍼징 및 펌핑의 상태는 다음과 같다: 퍼지 가스는 인입구를 통해 반응챔버로 흐른다; 진공 펌핑에 연결된 가스는 배출구를 통해 반응챔버 외부로 흐른다.; 퍼지 가스는 인입구(105)를 통해 로딩 챔버로 흐르지 않는다; 비교적 강한 진공 펌핑과 연결된 가스는 배출구을 통해 로딩 챔버 외부로 흐른다.; 그리고 로딩챔버 보다 반응 챔버에서 높은 압력이 존재한다.
상태 차트
도 9는 한 실시예에 따라, 작업소재 처리의 다양한 단계 후, 반도체 처리 장치의 상태를 도시하는 차트이다. 반도체 처리 장치는 도 1에 개략적으로 도시된 장치(100)과 유사할 수 있다. 하기하는 서술이 도 1의 장치를 언급하는 동안, 도 9의 공개는 비록 흐름율과 압력 매개변수가 다른 반응로 설계와 다르지만 다른 적절한 반도체 처리 장치와 마찬가지로 여기에 공개된 다른 장치에 적용될 수 있다.
제 1 열은 위에서 설명한 것과 유사한 한 실시예에 따라, 작업소재 처리의 다른 단계를 나열한다. 도 1 및 9를 참조하면 상기 단계들은 다음과 같다: 초기 시작 상태 세팅, 개이트 밸브(112) 개방, 게이트 밸브(1120 폐쇄, 반응챔버(101) 및 로딩 챔버(102)사이의 양압 구배 수립, 지지수단(109) 상승, 반응챔버(101) 및 로딩 챔버(102)사이의 부압 구배 수립, 반응 챔버(101)의 작업소재 W의 처리 시작, 로딩 챔버(102)사이의 양압 구배 재수립, 지지수단(109) 하강.
제 1 행은 상태가 차트에서 주어진 한 실시예에 따라, 장치(100)의 다른 양태를 나열한다. 도 1 및 9를 참조하면 상기 양태들은 다음과 같다: 반응챔버 인입구(103)를 통한 반응챔버(101)로의 대략적인 가스 흐름율; 반응챔버 배출구(104)가 석션 메커니즘에 연결되었느지 여부; 반응챔버(101)의 대략적인 압력; 로딩 챔버 인입구(105)를 통한 로딩 챔버로의 퍼지 가스의 대략적인 흐름율; 로딩 챔버 배출구(106)가 진공 펌핑에 연결되었는지 여부 및 진공 펌핑의 강도; 로딩 챔버(102)의 대략적인 압력; 순 가스 흐름이 향하는 챔버; 더 큰 압력을 가지는 챔버; 및 작업소재 지지수단(109)의 위치.
비록, 본 발명이 특정 실시예 및 예시적인 맥락에서 공개되어 있지만, 당업자는 본 발명이 여기에 공개된 실시예의 범위를 넘어 본 발명의 선택적인 실시예 및/또는 사용과 자명한 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 여기에 공개된 본 발명의 범위는 상술한 특정 실시예로 제한되지 않으며 하기하는 청구범위의 정독에 의해서만 결정되어야 한다.

Claims (27)

  1. 반도체 처리장치에 있어서,
    로딩 챔버 위에 위치되고, 개구부를 포함하는 베이스 플레이트에 의해 분리되는 크로스-플로우 반응 챔버;
    반도체 작업소재를 고정하도록 구성되는 이동 작업소재 지지수단;
    로딩 위치와 처리 위치사이에서 작업소재 지지수단을 움직히도록 구성된 구동 메커니즘; 및
    작업소재 지지수단이 이동하는 동안 로딩 챔버에서 보다 더 폰은 반응챔버의 압력을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    반응 챔버 인입구;
    반응챔버 배출구;
    로딩 챔버 인입구; 및
    로딩 챔버 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  3. 제 2항에 있어서, 반응챔버와 로딩 챔버사이의 흐름방향 및/또는 관련 압력의 조정을 허용하도록 구성된 둘 또는 그 이상의 독립적으로 제어된 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  4. 제 2항에 있어서, 제어 시스템이, 작업 소재가 처리위치에 있을 때 로딩 챔버보다 더 낮은 반응 챔버의 압력을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  5. 제 2항에 있어서, 제어 시스템이,
    작업소재 지지수단이 움직이는 동안 반응 챔버 인입구를 통한 퍼지 가스 흐름을 유지하고,
    작업 소재 지지수단이 움직이는 동안 로딩 챔버 배출구를 통한 가스 흐름을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  6. 제 4항에 있어서, 제어 시스템이,
    작업소재 지지수단이 처리위치에 있는 동안 로딩 챔버 인입구를 통한 퍼지 가스 흐름을 유지하고,
    작업소재 지지수단이 처리위치에 있는 동안 반응챔버 배출구를 통한 가스흐름을 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  7. 제 1항에 있어서, 작업 소재 지지수단이 처리위치에 있을때, 작업 소재 지지수단이 베이스 플레이트 개구부와 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  8. 제 7항에 있어서, 연결이 베이스 플레이트와 작업 소재 지지수단 사이의 갭을 유지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  9. 제 7항에 있어서, 연결이 베이스 플레이트와 작업 소재 지지수단 사이의 씰을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  10. 반도체 처리장치에 있어서,
    로딩 챔버 위에 위치하고 개구부를 포함하는 베이스 플레이트에 의해 분리되는 반응 챔버;
    로딩 위치와 처리위치 사이에서 움직이도록 구성된 이동 작업 소재 지지수단, 상기 작업소재 지지수단은 작업소재 지지수단이 처리위치에 있을때 작업 소재지지수단과 베이스 플레이트 개구부 사이의 씰을 형성하도록 베이스 플레이트 개구부와 연결되고;
    작업 소재 지지수단이 움직이는 동안 로딩 챔버에서 보다 더 높은 반응챔버의 압력을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  11. 제 10항에 있어서, 반응 챔버가 크로스-플로우 반응챔버인 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  12. 제 10항에 있어서, 제어 시스템이, 작업소재 지지수단이 처리위치에 있는 동안 로딩 챔버 보다 더 낮은 반응챔버의 압력을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    반응챔버 인입구;
    반응챔버 배출구;
    로딩챔버 인입구;
    로딩 챔버 배출구을 더 포함하여 구성되고,
    여기서 제어 시스템은,
    작업소재 지지수단이 움직이는 동안 반응 챔버 인입구를 통한 퍼지 가스 흐름을 유지하고,
    작업 소재 지지수단이 움직이는 동안 로딩챔버 배출구를 통한 가스 흐름을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    반응챔버에 위치한 반응 가스 인입구; 및
    반응챔버에 위치한 반응 가스 배출구를 더 포함하고,
    상기 반응 가스 인입구가 반응 가스 배출구의 반대쪽에 위치하여 상기 인입구에서 배출구로 흐르는 반응가스가 작업 소재의 면에 평행하게 진행하게 되는 것을 특징으로 하는 반도체 처리장치.
  15. 로딩 챔버 위에 위치되고, 개구부를 포함하는 베이스 플레이트에 의해 분리되는 크로스-플로우 반응 챔버를 포함하는 반도체 처리장치의 반도체 작업 소재를 처리하는 방법에 있어서,
    지지수단이 로딩 위치에 있을때 가동 작업소재 지지수단에 반도체 작업소재를 적재하고;
    로딩 위치와 처리위치 사이에서 작업 소재 지지수단이 움직이고;
    작업소재 지지수단이 움직이는 동안 로딩 챔버보다 반응챔버에서 더 고압을 유지하고;
    처리 위치로 작업 소재 지지수단이 움직인 후 작업소재를 처리하고, 상기 처리가 작업소재의 면에 평행하게 반응 가스가 흐르도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 처리하는 동안 로딩 챔버에서 보다 반응챔버에서 더 낮은 압력을 유지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    작업소재 지지수단이 움직이는 동안 퍼지 가스를 반응챔버로 흐르게 하고,
    작업소재 지지수단이 움직이는 동안 로딩챔버 밖으로 가스를 펌핑하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  18. 제 16항에 있어서, 처리하는 동안 로딩 챔버로 퍼지가스를 흐르게 하고,
    처리하는 동안 반응 챔버 밖으로 가스를 펌핑하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    처리후 처리위치에서 로딩위치로 작업소재 지지수단을 움직이는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  20. 제 15항에 있어서, 작업소재 지지수단이 처리위치에 있을 때, 작업소재 지지수단이 베이스 플레이트 개구부와 연결되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  21. 제 20항에 있어서, 연결이 베이스 플레이트와 작업소재 지지수단사이에 갭을 유지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  22. 제 20항에 있어서, 연결이 베이스 플레이트와 작업소재 지지수단사이에 씰을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  23. 로딩 챔버 위에 위치되고, 개구부를 포함하는 베이스 플레이트에 의해 분리되는 반응 챔버를 포함하는 반도체 처리장치의 작업 소재를 처리하는 방법에 있어서,
    지지수단이 로딩 위치에 있을때 가동 작업소재 지지수단에 반도체 작업소재를 적재하고;
    로딩 위치와 처리위치 사이에서 작업 소재 지지수단이 움직이고;
    작업소재 지지수단이 처리위치에 있을때 작업소재 지지수단과 베이스 플레이트 개구부 사이에 씰을 형성하고;
    작업소재 지지수단이 움직이는 동안 반응챔버로부터 로딩챔버로 가스가 흐르게하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  24. 제 23항에 있어서, 작업소재 지지수단이 처리위치에 있을 때, 로딩챔버로부터 반응챔버로 가스를 흐르게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  25. 제 23항에 있어서, 작업소재 지지수단이 움직일 때, 퍼지 가스를 반응챔버로 흐르게 하고,
    작업소재 지지수단이 움직일 때, 로딩 챔버로부터 가스를 펌핑하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  26. 제 24항에 있어서, 작업소재 지지수단이 처리위치에 있을 때, 퍼지가스를 로딩 챔버로 흐르게 하고,
    작업소재 지지수단이 처리위치에 있을 때, 반응챔버로부터 가스를 펌핑하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
  27. 제 23항에 있어서, 처리가 작업소재의 면에 평행하게 반응가스를 흐르게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 작업 소재를 처리하는 방법.
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