KR20120098663A - 디가스 챔버용 석영 윈도우 - Google Patents

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Abstract

UV 투과 윈도우로서 디가스 챔버 상에 장착되도록 구성된 5 측면형 석영 윈도우. 이 석영 윈도우는 합성 석영으로 만들어지고, 균일한 두께를 갖는다. 석영 윈도우의 형상은 상부면, 하부면 및 이들 사이의 측벽에 의해 규정된다. 측벽은 5 개의 아치형 구간들에 의해 상호연결된 5 개의 직선 구간들을 갖는다. 석영 윈도우는 측벽 안으로 연장되는 4 개의 아치형 함몰부들을 갖는다.

Description

디가스 챔버용 석영 윈도우{QUARTZ WINDOW FOR A DEGAS CHAMBER}
반도체 기판이 할로겐 함유 프로세스 가스들에 노출되는 반도체 기판의 플라즈마 프로세싱 동안, 프로세스 가스들의 잔류물이 반도체 기판의 표면에 남을 수 있다. 그러한 잔류물은 후속의 프로세싱 단계들에서 반도체 기판들에 결함을 야기할 수 있고, 프로세싱 파이프라인에서 다른 반도체 기판들을 오염시킬 수 있다. 따라서, 디가스 챔버에서 반도체 기판들로부터 그러한 잔류물을 제거하는 것이 바람직하다.
본원에는 디가스 챔버 상에 장착되도록 구성된 5 측면형 (five-sided) 석영 윈도우가 설명되고, 이 석영 윈도우는 균일한 두께이고, 하면, 상면 및 하면과 상면 사이에서 연장되는 측벽을 갖는 석영 플레이트를 포함하며, 여기서 측벽은 5 개의 아치형 구간들에 의해 상호연결된 5 개의 직선 구간들을 포함한다.
도 1 은 디가스 챔버의 개략적 단면도를 나타낸다.
도 2 는 디가스 챔버의 5 측면형 석영 윈도우의 사시도를 나타낸다.
도 3 은 도 2 의 석영 윈도우의 상면도를 나타낸다.
도 4 는 도 2 의 석영 윈도우의 측면도를 나타낸다.
도 5 는 도 2 의 석영 윈도우의 단면도를 나타낸다.
도 6 은 도 2 의 석영 윈도우의 다른 단면도를 나타낸다.
도 1 은 예시적인 디가스 챔버 (100) 의 개략적 단면을 나타낸다. 디가스 챔버 (100) 는 금속 재료, 예컨대 알루미늄으로 만들어진 챔버 벽 (10) 을 포함한다. 챔버 벽 (10) 의 상부에는 복수의 클램프들 (40, 45) 에 의해 5 측면형 석영 윈도우 (30) 가 클램핑된다. 석영 윈도우 (30) 는 바람직하게, UV 광의 높은 투과를 위해 합성 석영으로 만들어진다. 통상적으로, 합성 석영은 열수 (hydrothermal) 에 의한 프로세스를 통해 오토클레이브 (autoclave) 에서 감김이 풀려 생성된다. 석영 윈도우 (30) 와 챔버 벽 (10) 사이의, 계속 이어지는 오각형 형상의 오-링 (O-ring; 35) 이 진공 실 (vacuum seal) 을 제공한다. 석영 윈도우 (30) 위에는 UV 소스 (80) 가 배치된다. 디가스 챔버 (100) 에는, 밸브 (65) 에 의해 닫힐 수 있는 배출 포트를 통해 진공 펌프 (60) 가 연결된다. 디가스 챔버 (100) 에는, 다른 밸브 (75) 에 의해 닫힐 수 있는 가스 라인을 통해 가스 소스 (70) 가 연결된다.
도 2 는 석영 윈도우 (30) 의 일 실시형태의 사시도이다. 석영 윈도우 (30) 는 약 1.1 내지 1.2 인치 (본원에서 사용 시에 "약" 은 ±10% 을 의미함), 바람직하게는 1.5 인치의 균일한 두께를 갖는 5 측면형 석영 플레이트이다. 석영 윈도우 (30) 의 상면 (301) 및 하면 (302) 은 바람직하게, Ra 가 1 마이크로인치와 5 마이크로인치 사이인 조도 (roughness) 로 기계적으로 폴리싱된다. 상면 (301) 과 하면 (302) 사이에는 측벽 (410) 이 연장된다. 디가스 챔버 (100) 상에 장착되는 경우, 석영 윈도우 (30) 는 석영 윈도우 (30) 의 상면 (301) 상의 4 개의 클램핑 영역들 (391-394) 에서 맞물려진 4 개의 클램프들 (40) 에 의해 챔버 벽 (10) 에 클램핑된다.
도 3 은 5 측면형 석영 윈도우 (30) 의 상면도이다. 석영 윈도우 (30) 의 둘레는 5 개의 아치형 구간들 (351, 353, 355, 357 및 359) 에 의해 상호연결된 5 개의 직선 구간들 (352, 354, 356, 358 및 360) 에 의해 규정된다. 석영 윈도우 (30) 는, 직선 베이스 구간 (356), 베이스 구간 (356) 의 중앙을 수직으로 통과하고 윈도우를 2 개의 동일한 부분들로 나누는 센터 라인과 약 18.5°의 각도에 있는 직선의 하부 다이버징 (diverging) 구간들 (354, 358), 및 센터 라인과 약 47.2°의 각도에 있는 직선의 상부 컨버징 (converging) 구간들 (352, 360) 을 갖고, 상부 직선 구간과 하부 직선 구간 사이의 큰 반경의 아치형 구간들 (353, 359) 및 직선 베이스 구간 (356) 과 하부 직선 구간들 (354, 358) 사이의 작은 반경의 아치형 구간들 (355, 357) 및 상부 직선 구간들 (352, 360) 사이의 다른 작은 반경의 아치형 구간을 갖는 형상의 오각형이다. 간단함을 위해, 이들 구간들을 규정하기 위해 카테시안 좌표 시스템이 확립된다. 본원에 설명된 모든 좌표들은 ±10% 의 공차를 갖으며, 인치 단위로 있다. 카테시안 좌표의 원점은 십자선 (cross hair; 310) 으로 마킹된 바와 같이 중심점에 있다. 석영 윈도우 (30) 는 y 축에 대하여 대칭적이다. 석영 윈도우 (30) 는 y 축을 따라 약 15.2 인치의 길이 및 x 축을 따라 약 12.6 인치의 폭을 갖는다. 따라서, 윈도우 (30) 는 300 mm (12 인치) 직경의 웨이퍼보다 약간 더 크다.
구간 (352) 은 좌표 (-1.58, 7.12) 와 좌표 (-4.29, 4.62) 사이의 직선 라인이다. 구간 (360) 은 좌표 (1.58, 7.12) 와 좌표 (4.29, 4.62) 사이의 직선 라인이다. 구간 (354) 은 좌표 (-5.97, -2.00) 와 좌표 (-4.46, -6.53) 사이의 직선 라인이다. 구간 (358) 은 좌표 (5.97, -2.00) 와 좌표 (4.46, -6.53) 사이의 직선 라인이다. 구간 (356) 은 좌표 (-3.15, -7.47) 와 좌표 (3.15, -7.47) 사이의 직선 라인이다. 아치형 구간 (351) 은 구간 (352) 과 구간 (360) 양자 모두에 대해 접촉해 있고, 중심각 (호를 가로지르는 2 개의 반경 사이의 각) 이 약 85.7°인 약 2.32 인치의 반경을 갖는다. 아치형 구간 (353) 은 구간 (352) 과 구간 (354) 양자 모두에 대해 접촉해 있고, 중심각이 약 65.7°인 약 6.3 인치의 반경을 갖는다. 아치형 구간 (355) 은 구간 (354) 과 구간 (356) 양자 모두에 대해 접촉해 있고, 중심각이 약 71.5°인 약 1.38 인치의 반경을 갖는다. 아치형 구간 (357) 은 구간 (356) 과 구간 (358) 양자 모두에 대해 접촉해 있고, 중심각이 약 71.5°인 약 1.38 인치의 반경을 갖는다. 아치형 구간 (359) 은 구간 (358) 과 구간 (360) 양자 모두에 대해 접촉해 있고, 중심각이 약 65.7°인 약 6.3 인치의 반경을 갖는다.
도 4 는 석영 윈도우 (30) 의 측면도를 나타내며, 여기서 석영 윈도우 (30) 의 상면 (301) 과 하면 (302) 사이에서 측벽 (410) 이 연장된다. 윈도우 (30) 는 바람직하게, 고체 석영이고, 윈도우 (30) 의 수동 또는 자동 이송을 위해 사용되는 측벽에서의 함몰부 (recess) 외에는 어떤 돌출부, 자국들 또는 통로들을 포함하지 않는다. 윈도우 (30) 는 바람직하게, 초고순도의 합성 석영이다.
도 5 는 도 4 의 라인 A-A 를 따른 단면을 나타낸다. 측벽 (410) 은 직선 구간들 (352, 360, 354 및 358) 각각에 4 개의 아치형 함몰부들 (450A, 450B, 450C 및 450D) 을 갖고, 석영 윈도우 (30) 를 설치 및 설치해제하기 위한 리프팅 도구를 맞물리도록 구성된다. 도 6 은 도 5 의 라인 B-B 를 따른 단면을 나타낸다. 각각의 함몰부는, 측벽 (410) 에서의 약 0.5 인치 × 약 1 인치의 개구, 평행한 상부 벽 및 하부 벽, 및 약 0.75 인치의 반경 및 평행한 상부 벽과 하부 벽 사이의 약 0.5 인치의 높이를 갖는 곡선형 수직 벽을 규정한다. 함몰부들은 상면 (301) 과 하면 (302) 사이의 거의 중간에 위치된다. 함몰부들 (450A 및 450B) 의 아치형 센터들은 각각, 좌표 (-3.74, 5.74) 및 좌표 (3.74, 5.74) 에 위치된다. 함몰부들 (450C 및 450D) 의 아치형 센터들은 각각, 좌표 (-5.79, -3.97) 및 좌표 (5.79, -3.97) 에 위치된다. 함몰부들의 내측 코너들은 약 0.1 인치의 반경으로 라운딩된다. 함몰부들의 외측 코너들은 폭이 약 0.04 인치의 45°챔퍼 (chamfer) 를 갖는다.
석영 윈도우 (30) 는 디가스 챔버 (100) 의 상부에 장착되도록 구성되고, 디가스 챔버 (100) 에서 UV 광은, 디가스 챔버 (100) 내에 지지된 300 mm 웨이퍼와 같은 반도체 기판으로부터 에칭 부산물들과 같은 할로겐 함유 잔류물을 제거하기 위해 가스, 예컨대 오존 또는 산소가 디가스 챔버 (100) 내에서 유동되는 동안, 석영 윈도우 (30) 를 통해 투과된다. 석영 윈도우 (30) 는 웨이퍼의 상부면 위의 가스가 UV 광으로 방사되는 것을 허용하기에 충분히 크고, 석영 윈도우 (30) 의 비-원형 형상은 다르게는 석영 윈도우 (30) 가 원형이고 거의 반도체 기판의 크기인 경우 접근하기 어려웠던 챔버 내부의 컴포넌트들에 대한 접근을 허용하는 동일한 형상의 약간 작은 개구를 덮는다. 주의의 압력계 부품 (fitting) 들, 가스 라인들 및 인접한 챔버들의 컴포넌트들의 존재 때문에, 석영 윈도우 (30) 의 형상은 또한, 석영 윈도우 (30) 가 그러한 인접한 하드웨어와 충돌하지 않고 상승 및 하강되는 것을 허용한다.
도 1 을 참조하면, 디가스 챔버 (100) 에서의 프로세싱 동안, 반도체 기판 (50) 은 챔버 벽 (10) 에서의 로딩 도어 (20) 를 통해 이송되고, 복수의 기판 지지 핀들 (55) 상에 배치된다. 디가스 챔버 (100) 는 진공 펌프 (60) 에 의해 배기 (evacuate) 되고, 가스 소스 (70) 는 10 mTorr 와 10 Torr 사이의 진공 압력으로 유지되는 디가스 챔버 (100) 안으로 오존 가스 또는 O2 가스를 제공한다. UV 소스 (80) 는, 바람직하게 254 nm 의 파장 및 0.05 과 5 W/cm2 사이의 세기의 UV 광으로, 약 10 초와 1 분 사이의 기간 동안 석영 윈도우 (30) 를 통해 반도체 기판 (50) 을 향해 조사한다. 오존 가스 또는 O2 가스는 UV 광으로부의 UV 복사열을 흡수하고, 할로겐 함유 잔류물과 반응하는 O 라디컬들 (산소 원자) 로 분해된다. 반응 산물들은 가스들이며, 디가스 챔버 (100) 로부터 배기된다.
석영 윈도우는 본 발명의 특정 실시형태들을 참조하여 상세히 설명되었으나, 첨부된 청구항들의 범위로부터 벗어남 없이 각종 변경들 및 변형들이 이루어질 수 있고, 등가물들이 이용될 수 있음을 당업자는 인식할 것이다.

Claims (10)

  1. 디가스 챔버의 5 측면형 (five-sided) 석영 윈도우로서,
    상기 석영 윈도우는 균일한 두께의 석영 플레이트를 포함하고,
    상기 석영 플레이트는,
    하면, 상면 및 상기 하면과 상기 상면 사이에서 연장되는 측벽을 포함하고, 상기 측벽은 5 개의 아치형 구간들에 의해 상호연결된 5 개의 직선 구간들을 포함하는, 5 측면형 석영 윈도우.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 5 개의 직선 구간들 및 상기 5 개의 아치형 구간들은, 직선 베이스 구간, 2 개의 직선의 하부 다이버징 (diverging) 구간들 및 2 개의 직선의 상부 컨버징 (converging) 구간들로 이루어지고, 상기 상부 컨버징 구간들과 상기 하부 다이버징 구간들 사이에 2 개의 큰 반경 아치형 구간들이 있고, 상기 베이스 구간과 상기 하부 다이버징 구간들 사이에 2 개의 작은 반경 아치형 구간들이 있으며, 상기 상부 컨버징 구간들 사이에 다른 작은 반경 아치형 구간이 있는, 5 측면형 석영 윈도우.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 5 개의 직선 구간들 및 5 개의 아치형 구간들은,
    약 2.32 인치의 반경 및 약 85.7°의 중심각을 갖는 제 1 아치형 구간;
    약 6.3 인치의 반경 및 약 65.7°의 중심각을 갖는 제 2 아치형 구간;
    약 1.38 인치의 반경 및 약 71.5°의 중심각을 갖는 제 3 아치형 구간;
    약 1.38 인치의 반경 및 약 71.5°의 중심각을 갖는 제 4 아치형 구간;
    약 6.3 인치의 반경 및 약 65.7°의 중심각을 갖는 제 5 아치형 구간;
    상기 제 1 및 제 2 아치형 구간들에 연결된 제 1 직선 구간;
    상기 제 2 및 제 3 아치형 구간들에 연결된 제 2 직선 구간;
    상기 제 3 및 제 4 아치형 구간들에 연결된 제 3 직선 구간;
    상기 제 4 및 제 5 아치형 구간들에 연결된 제 4 직선 구간; 및
    상기 제 5 및 제 1 아치형 구간들에 연결된 제 5 직선 구간을 포함하고,
    상기 직선 구간들 각각은 상기 직선 구간들 각각이 연결되는 두 아치형 구간들에 대해 접촉해 있고, 5 측면형 석영 윈도우.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 석영 윈도우의 두께는 약 1.15 인치이고, 상기 상면은 약 15.2 인치의 최대 치수 및 약 12.6 인치의 최소 치수를 갖는, 5 측면형 석영 윈도우.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상면 및 상기 하면은 Ra 가 1 마이크로인치와 5 마이크로인치 사이인 조도 (roughness) 를 갖는 폴리싱된 표면들인, 5 측면형 석영 윈도우.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨버징 구간 및 상기 다이버징 구간을 따라 상기 측벽 내에 4 개의 아치형 함몰부들을 더 포함하고,
    상기 함몰부들은 평행한 상부 벽과 하부 벽 및 상기 상부 벽과 상기 하부 벽 사이의 커브형 수직 벽을 갖고, 상기 커브형 수직 벽은 약 0.75 인치의 반경 및 약 0.5 인치의 상기 상부 벽과 하부 벽 사이에서의 높이를 갖고, 상기 함몰부는 상기 상면과 상기 하면 사이의 중간에 위치되는, 5 측면형 석영 윈도우.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 석영은 합성 석영인, 5 측면형 석영 윈도우.
  8. 제 1 항에 기재된 석영 윈도우를 포함하는 디가스 챔버로서,
    상기 석영 윈도우는 상기 디가스 챔버의 상면에 착탈 가능하게 장착되는, 디가스 챔버.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 석영 윈도우는 복수의 클램프들에 의해 착탈 가능하게 장착되고,
    상기 디가스 챔버의 상기 상면과 상기 석영 윈도우 사이에는 계속 이어지는 오각형 형상의 오-링 (O-ring) 이 배치되어 진공 실 (vacuum seal) 을 제공하는, 디가스 챔버.
  10. 반도체 기판을 프로세싱하는 방법으로서,
    제 8 항에 기재된 디가스 챔버 안에 상기 반도체 기판을 배치하는 단계;
    10 mTorr 내지 10 Torr 의 상기 디가스 챔버 내의 진공 압력을 유지하면서 오존 가스 또는 O2 가스를 상기 디가스 챔버 안으로 공급하는 단계;
    상기 디가스 챔버 내의 상기 오존 가스 또는 O2 가스를, UV 광으로 석영 윈도우를 통해 조사함으로써 O 라디컬들을 생성하는 단계; 및
    상기 O 라디컬들과의 반응에 의해 상기 반도체 기판 상의 할로겐 함유 잔류물들을 제거하는 단계를 포함하는, 반도체 기판을 프로세싱하는 방법.
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