KR20170080517A - 쿼드 챔버 및 다수의 쿼드 챔버들을 갖는 플랫폼 - Google Patents

쿼드 챔버 및 다수의 쿼드 챔버들을 갖는 플랫폼 Download PDF

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KR20170080517A
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processing
substrate
quad
gas flow
processing chamber
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KR1020160183064A
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카르티크 자나키라만
주안 칼로스 로차-앨바레즈
하리 케이. 폰네칸티
무쿤드 스리니바산
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

기판들을 프로세싱하기 위한 방법 및 장치는, 복수의 프로세싱 구역들을 정의하는 챔버, 프로세싱 구역들의 각각의 쌍 내에서 중앙에 배치되는 가열기 ― 각각의 가열기는 제 1 주 표면, 및 제 1 주 표면과 대향하는 제 2 주 표면을 갖고, 제 1 주 표면들 각각은 제 1 기판 수용 표면을 정의하고, 제 2 주 표면들 각각은 제 2 기판 수용 표면을 정의함 ―, 및 가열기들의 제 1 기판 수용 표면들 각각과 제 2 기판 수용 표면들 각각에 대해 대향하는 관계로 위치된 샤워헤드를 포함한다.

Description

쿼드 챔버 및 다수의 쿼드 챔버들을 갖는 플랫폼{QUAD CHAMBER AND PLATFORM HAVING MULTIPLE QUAD CHAMBERS}
[0001] 본 개시의 실시예들은 일반적으로, 반도체 기판 프로세싱에 관한 것이고, 더 상세하게는, 에칭 및 플라즈마 관련 반도체 기판 제조 프로세스들 및 관련된 하드웨어에 관한 것이다.
[0002] 칩 제조 설비는 광범위한 기술들로 구성된다. 반도체 기판들(예컨대, 웨이퍼들)을 포함하는 카세트들은, 이들이 프로세싱되거나 또는 검사되는 설비에서의 다양한 스테이션들로 라우팅된다. 반도체 프로세싱은 일반적으로, 기판들 상으로의 재료의 증착 및 기판들로부터의 재료의 제거("에칭" 및/또는 "평탄화")를 수반한다. 전형적인 프로세스들은 특히, 화학 기상 증착(CVD) 플라즈마 강화 CVD(PECVD), 물리 기상 증착(PVD), 전기도금, 화학적 기계적 평탄화(CMP), 에칭을 포함한다.
[0003] 반도체 프로세싱에서의 하나의 고려사항은 기판 처리량이다. 일반적으로, 기판 처리량이 높을수록, 제조 비용이 더 낮게 되고, 그에 따라, 프로세싱된 기판들의 비용이 더 낮게 된다. 기판 프로세싱 처리량을 증가시키기 위해, 종래의 배치(batch) 프로세싱 챔버들이 개발되어 왔다. 배치 프로세싱은, 공통의 프로세스 가스들과 같은 유체들, 챔버들, 프로세스들 등을 사용하여 수개의 기판들이 동시에 프로세싱되게 허용하고, 그에 의해, 장비 비용들을 감소시키고, 처리량을 증가시킨다. 이상적으로, 배치-프로세싱 시스템들은 동일한 프로세스 환경에 기판들 각각을 노출시키고, 그에 의해, 각각의 기판은 배치의 균일한 프로세싱을 위해 동일한 프로세스 가스들 및 플라즈마 밀도들을 동시에 수용한다. 불행하게도, 배치 프로세싱 시스템들 내의 프로세싱은, 모든 각각의 기판에 대하여 균일한 프로세싱이 발생하도록 제어하는 것이 어렵다. 결과적으로, 배치 프로세싱 시스템들은 기판들의 불-균일한 프로세싱으로 유명하다. 더 우수한 프로세스 제어를 달성하기 위해, 격리된 프로세스 환경 내에서 한번에 하나씩 행하는 타입의 방식으로 단일 기판에 대해 프로세싱을 실시하기 위한 단일 챔버 기판 프로세싱 시스템들이 개발되었다. 불행하게도, 단일 챔버 기판 프로세싱 시스템들은 일반적으로, 배치 프로세싱 시스템들만큼 높은 처리량 레이트를 제공할 수 없고, 이는, 각각의 기판이 순차적으로 프로세싱되어야 하기 때문이다.
[0004] 그에 따라, 단일 기판 시스템의 제어가능한 균일성 및 배치 프로세싱 시스템의 개선된 처리량 특성들을 제공하도록 구성된 기판 프로세싱 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
[0005] 본 개시의 실시예들은 일반적으로, 각각의 챔버가 4개의 기판들을 프로세싱할 수 있는 하나 또는 그 초과의 챔버들을 갖는 기판 프로세싱 시스템을 제공한다. 하나 또는 그 초과의 챔버들은 복수의 프로세싱 구역들을 포함하고, 프로세싱 구역들 각각 내에서 중앙에 가열기가 배치된다. 각각의 가열기는, 제 1 주 표면, 및 제 1 주 표면 반대편의 제 2 주 표면을 갖는 디스크-형상 부재를 포함한다. 제 1 주 표면들 각각은 제 1 기판 수용 표면을 정의하고, 제 2 주 표면들 각각은 제 2 기판 수용 표면을 정의한다. 각각의 가열기는 각각의 가열기의 주 표면들에 기판을 척킹하도록 구성된 정전 척 또는 진공 척일 수 있다. 각각의 가열기는 각각의 챔버들 내의 RF 플라즈마 생성을 위한 전극일 수 있다. 각각의 챔버는 각각의 가열기들 상에 위치된 기판들을 향하여 전구체 가스들을 유동시키도록 구성된 2개의 샤워헤드들을 포함하고, 그러한 각각의 가열기들은 샤워헤드들 사이에 위치된다. 몇몇 실시예들에서, 각각의 듀얼 프로세싱 구역에서의 가열기들은 2개의 샤워헤드들과 상호작용하는 단일 전극으로서 기능한다. 각각의 가열기는 챔버들에 관하여 고정되지만, 샤워헤드들은 각각의 챔버에서 가열기에 관하여 이동할 수 있다. 기판들은, 정전 인력을 활용하여, 기판의 주 표면 또는 기판의 에지를 그리핑하도록 구성된 로봇 블레이드에 의해, 프로세싱 구역들 내로 또는 밖으로 이송될 수 있다.
[0006] 기판들을 프로세싱하기 위한 방법 및 장치가 개시되며, 복수의 프로세싱 구역들을 정의하는 챔버, 프로세싱 구역들의 각각의 쌍 내에서 중앙에 배치된 가열기 ― 각각의 가열기는 제 1 주 표면, 및 제 1 주 표면 반대편의 제 2 주 표면을 갖고, 제 1 주 표면들 각각은 제 1 기판 수용 표면을 정의하고, 제 2 주 표면들 각각은 제 2 기판 수용 표면을 정의함 ―, 및 가열기들의 제 1 기판 수용 표면들 각각 및 제 2 기판 수용 표면들 각각에 대해 대향하는 관계로 위치된 샤워헤드를 포함할 수 있다.
[0007] 다른 실시예에서, 쿼드 프로세싱 챔버 시스템이 제공되며, 제 1 복수의 격리된 프로세싱 구역들을 정의하는 제 1 쿼드 프로세싱 챔버를 포함하고, 그러한 제 1 쿼드 프로세싱 챔버는, 제 1 쿼드 프로세싱 챔버에 위치된 제 1 기판 지지부 및 제 2 기판 지지부, 복수의 격리된 프로세싱 구역들의 제 1 프로세싱 구역 및 제 2 프로세싱 구역의 상부 단부 및 하부 단부에 배치된 제 1 가스 분배 어셈블리, 및 복수의 격리된 프로세싱 구역들의 제 3 프로세싱 구역 및 제 4 프로세싱 구역의 상부 단부 및 하부 단부에 배치된 제 2 가스 분배 어셈블리를 포함하고, 여기에서, 가스 분배 어셈블리들 각각은 각각의 기판 지지부에 관하여 독립적으로 이동가능하다.
[0008] 본 개시의 상기 열거된 특징들이 획득되는 방식이 상세히 이해될 수 있도록, 앞서 간략히 요약된, 본 개시의 보다 구체적인 설명이 본 개시의 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들은 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 개시의 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시가 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1a 및 도 1b는, 예시적인 쿼드 챔버 시스템의 반대편 측들의 평면도들을 예시한다.
[0010] 도 2는, 도 1a 및 도 1b의 예시적인 쿼드 챔버 시스템의 사시도를 예시한다.
[0011] 도 3a는, 도 1a 및 도 1b의 시스템에서 사용될 수 있는 쿼드 프로세싱 챔버의 일 실시예의 측 단면도이다.
[0012] 도 3b는, 도 3a의 쿼드 프로세싱 챔버의 부분의 단면 사시도이다.
[0013] 도 4는, 도 1a 및 도 1b의 이송 챔버에서 사용될 수 있는 기판 지지 부재의 일 실시예의 사시도이다.
[0014] 도 5a 및 도 5b는, 기판 이송 프로세스의 일 예를 도시하는, 프로세싱 챔버의 다양한 도면들이다.
[0015] 도 6a 내지 도 6d는, 기판 이송 프로세스의 다른 예를 도시하는, 프로세싱 챔버의 다양한 도면들이다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위하여, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지시하기 위해 가능한 경우에 공통 단어들이 사용되었다. 일 실시예에서 개시된 엘리먼트들이, 구체적인 설명 없이 다른 실시예들에 대해 유익하게 활용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0017] 본 개시의 실시예들은 일반적으로, 다수의 기판들을 동시에 프로세싱하도록 적응된 플라즈마 프로세싱 시스템을 제공한다. 기판 프로세싱 시스템은, 고 품질 기판 프로세싱, 고 기판 처리량, 및 감소된 시스템 풋프린트를 위해, 단일 기판 프로세싱 챔버들 및 다수의 기판 핸들링의 이점들을 조합하도록 구성된다.
[0018] 도 1a 및 도 1b는, 각각, 상부 및 하부 평면도들을 예시하고, 도 2는 예시적인 쿼드 챔버 시스템(100)의 사시도를 예시한다. 시스템(100)은 증착 프로세스들, 에칭 프로세스들, 어닐링 프로세스들 또는 다른 열적 프로세스들, 또는 이들의 조합들을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 시스템(100)은 일반적으로, (도 2에서 도시된) 메인프레임 구조(105) 상에 지지된 필요한 프로세싱 유틸리티들을 갖는 자립식(self-contained)이다. 시스템(100)은 용이하게 설치될 수 있고, 동작을 위한 신속한 스타트 업(start up)을 제공한다.
[0019] 시스템(100)은 일반적으로, 4개의 상이한 구역들, 즉, 전단부 스테이징 영역(110), 로드 락 챔버(112), 및 격리 밸브들(120)을 통해 복수의 쿼드 프로세싱 챔버들(115)과 소통하는 이송 챔버(114)를 포함한다. 쿼드 프로세싱 챔버들(115) 각각은, 시스템(100)이 12개의 기판들을 동시에 또는 거의 동시에 프로세싱할 수 있도록, 4개의 기판들을 동시에 또는 거의 동시에 프로세싱하도록 구성될 수 있다.
[0020] 팩토리 인터페이스 또는 국소 환경(mini environment)이라고 일반적으로 알려져 있는 전단부 스테이징 영역(110)은 일반적으로, 예컨대, 포드 로더를 통해 전단부 스테이징 영역(110)과 소통하도록 위치된 적어도 하나의 기판 포함 카세트(125)를 갖는 인클로저(enclosure)를 포함한다. 시스템(100)은 또한, 일반적으로 전단부 스테이징 영역(110)과 로드 락 챔버(112) 사이에서 기판들을 이동시키도록 구성된 단일-암 로봇들일 수 있는 하나 또는 그 초과의 전단부 기판 이송 로봇들(130)을 포함할 수 있다. 전단부 기판 이송 로봇들(130)은 일반적으로, 카세트들(125)에 대해 가까이 위치되고, 프로세싱을 위해 카세트들로부터 기판들을 제거할 뿐만 아니라, 기판들의 프로세싱이 완료되면 카세트들에 기판들을 위치시키도록 구성된다.
[0021] 전단부 스테이징 영역(110)은, 예컨대, 선택적으로 작동되는 밸브(미도시)를 통해 로드 락 챔버(112)와 선택적으로 소통한다. 부가적으로, 로드 락(112)은 또한, 예컨대, 다른 선택적으로 작동되는 밸브를 통해 이송 챔버(114)와 선택적으로 소통할 수 있다. 그에 따라, 로드 락 챔버(112)는, 프로세싱을 위해 이송 챔버(114) 내로 하나 또는 그 초과의 기판들을 이송하는 프로세스 동안에, 전단부 스테이징 영역(110)의 내부로부터 기판 이송 챔버(114)의 내부를 격리시키도록 동작할 수 있다. 로드 락 챔버(112)는, 본 기술분야에서 일반적으로 알려져 있는 바와 같이, 예컨대, 사이드-바이-사이드(side-by-side) 기판 타입 챔버, 단일 기판 타입 챔버, 멀티-기판-타입 로드 락 챔버일 수 있다.
[0022] 시스템(100)은, 시스템(100)에 대해 대체로 가까이 있는 임의의 위치에 위치될 수 있는 유틸리티 공급 유닛(135)(도 2에서 도시됨)을 포함한다. 그러나, 더 작은 풋프린트를 유지하기 위해, 유틸리티 공급 유닛(135)은 로드 락 챔버(112) 아래에 배치될 수 있다. 유틸리티 공급 유닛(135)은 일반적으로, 가스 패널, 전력 분배 패널, 전력 생성기들, 및 반도체 에칭 프로세스들을 지원하기 위해 사용되는 다른 컴포넌트들과 같은, 시스템(100)의 동작을 위해 요구되는 지원 유틸리티들을 하우징한다. 유틸리티 공급 유닛(135)은 일반적으로, 각각의 쿼드 프로세싱 챔버(115)에 대해 RF 전력, 바이어스 전력, 및 정전 전력 섹션들을 포함한다.
[0023] 시스템(100)은 하나 또는 그 초과의 기판 프로세싱 기능들을 제어하기 위해 프로세스 제어기(138)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세스 제어기(138)는 컴퓨터, 또는 시스템(100)의 데이터 입력/출력 신호들을 분석하고 디스플레이하도록 적응된 다른 제어기를 포함한다. 프로세스 제어기(138)는 컴퓨터 모니터 스크린과 같은 출력 디바이스 상에 데이터를 디스플레이할 수 있다. 일반적으로, 프로세스 제어기(138)는 프로그래머블 로직 제어기(PLC), 컴퓨터, 또는 다른 마이크로 프로세서-기반 제어기와 같은 제어기를 포함한다. 프로세스 제어기(138)는 메모리와 전기적으로 소통하는 중앙 프로세싱 유닛(CPU)을 포함할 수 있고, 여기에서, 메모리는, CPU에 의해 실행되는 경우에 시스템(100)의 적어도 일부에 대한 제어를 제공하는 기판 프로세싱 프로그램을 포함한다. 그에 따라, 프로세스 제어기(138)는 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들로부터 입력들을 수신할 수 있고, 시스템(100)의 각각의 컴포넌트들의 동작을 제어하기 위해 시스템(100)의 각각의 컴포넌트들에 송신될 수 있는 제어 신호들을 생성할 수 있다.
[0024] 도 1a에서 예시된 바와 같이, 기판 이송 로봇(140)이 이송 챔버(114)의 상부 내부 부분에서 중앙에 위치될 수 있다. 기판 이송 로봇(140)은 일반적으로, 로드 락 챔버(112)로부터 기판들을 수용하고, 로드 락 챔버(112)로부터 수용된 기판들을 이송 챔버(114)의 둘레 주위에 위치된 쿼드 프로세싱 챔버들(115) 중 하나로 운송하도록 구성된다. 부가적으로, 기판 이송 로봇(140)은 일반적으로, 각각의 쿼드 프로세싱 챔버들(115) 사이에서 기판들을 운송할 뿐만 아니라, 쿼드 프로세싱 챔버들(115)로부터 로드 락 챔버(112) 내로 기판들을 되돌려 운송하도록 구성된다. 기판 이송 로봇(140)은 일반적으로, 4개의 기판 지지 부재들(148)을 갖는 단일 쿼드-블레이드(145)를 포함하고, 그러한 4개의 기판 지지 부재들은 이들 상에서 동시에 최대 4개의 기판들(150)(도 1a 및 도 1b에서는 2개만이 도시됨)을 지지하도록 구성된다. 예컨대, 블레이드(145)는 수직으로 스태킹된(stacked) 2개의 기판 지지 부재들(148)을 포함할 수 있고, 2개의 기판 지지 부재들(148) 각각은 각각의 수평 평면에서 대체로 정렬된다. 기판 지지 부재들(148)은 그러한 기판 지지 부재들(148) 상에 기판들(150)을 홀딩하기 위해 에지 그립(edge grip) 구성을 가질 수 있다. 부가적으로, 기판 이송 로봇(140)의 블레이드(145)는 베이스가 회전가능하면서 선택적으로 연장가능하고, 이는, 블레이드로 하여금, 쿼드 프로세싱 챔버들(115) 중 임의의 것, 로드 락 챔버(112), 및/또는 이송 챔버(114)의 둘레 주위에 위치된 임의의 다른 챔버의 내부 부분에 접근하게 허용할 수 있다.
[0025] 도 1b에서 예시된 바와 같이, 기판 이송 로봇(140)이 이송 챔버(114)의 하부 내부 부분에서 중앙에 위치될 수 있다. 기판 이송 로봇(140)은 일반적으로, 로드 락 챔버(112)로부터 기판들을 수용하고, 로드 락 챔버(112)로부터 수용된 기판들을 이송 챔버(114)의 둘레 주위에 위치된 쿼드 프로세싱 챔버들(115) 중 하나로 운송하도록 구성된다. 부가적으로, 기판 이송 로봇(140)은 일반적으로, 각각의 쿼드 프로세싱 챔버들(115) 사이에서 기판들을 운송할 뿐만 아니라, 쿼드 프로세싱 챔버들(115)로부터 로드 락 챔버(112) 내로 기판들을 되돌려 운송하도록 구성된다. 기판 이송 로봇(140)은 일반적으로, 4개의 기판 지지 부재들(148)을 갖는 단일 쿼드-블레이드(145)를 포함하고, 그러한 4개의 기판 지지 부재들(148)은 이들 상에서 동시에 최대 4개의 기판들(150)(도 1b에서는 2개만이 도시됨)을 지지하도록 구성된다. 예컨대, 블레이드(145)는 수직으로 스태킹된 2개의 기판 지지 부재들(148)을 포함할 수 있고, 2개의 기판 지지 부재들(148) 각각은 각각의 수평 평면에서 대체로 정렬된다. 기판 지지 부재들(148)은 그러한 기판 지지 부재들(148) 상에 기판들(150)을 홀딩하기 위해 에지 그립 구성을 가질 수 있다. 부가적으로, 기판 이송 로봇(140)의 블레이드(145)는 베이스가 회전가능하면서 선택적으로 연장가능하고, 이는, 블레이드로 하여금, 쿼드 프로세싱 챔버들(115) 중 임의의 것, 로드 락 챔버(112), 및/또는 이송 챔버(114)의 둘레 주위에 위치된 임의의 다른 챔버의 내부 부분에 접근하게 허용할 수 있다.
[0026] 도 3a 및 도 3b는, 도 1a, 도 1b, 및 도 2의 쿼드 프로세싱 챔버들(115) 중 하나 또는 그 초과로서 활용될 수 있는 쿼드 프로세싱 챔버(300)의 일 실시예의 다양한 도면들이다. 도 3a는 쿼드 프로세싱 챔버(300)의 측 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 쿼드 프로세싱 챔버(300)의 부분의 단면 사시도이다.
[0027] 쿼드 프로세싱 챔버(300)는 제 2 프로세싱 챔버(302B)에 커플링된 제 1 프로세싱 챔버(302A)를 포함하고, 제 1 프로세싱 챔버(302A) 및 제 2 프로세싱 챔버(302B) 각각은 2개의 기판들(150)을 동시에 또는 거의 동시에 프로세싱하도록 구성된다. 제 1 프로세싱 챔버(302A) 및 제 2 프로세싱 챔버(302B)는 병렬로 동작될 수 있고, 그에 따라, 최대 4개의 기판들이 동일한 시간량 동안에 유사하게 프로세싱될 것이다. 따라서, 쿼드 프로세싱 챔버(300)는 도 1a, 도 1b, 및 도 2의 시스템(100)과 같은 시스템의 풋프린트를 최소로 증가시키면서 적어도 2배만큼 처리량을 증가시킨다.
[0028] 쿼드 프로세싱 챔버(300)는 챔버 바디(310) 내에 포함된 복수의 프로세스 볼륨들(305A 내지 305D)을 포함한다. 쿼드 프로세싱 챔버(300)는 2개의 기판 지지부들(315)을 포함하고, 그러한 2개의 기판 지지부들(315) 각각은, 그러한 2개의 기판 지지부들(315) 상에서 이들의 주 표면들 상에 2개의 기판들(150)을 지지할 수 있다. 프로세스 볼륨들(305A 및 305B) 각각은 기판 지지부들(315) 중 하나를 공유하고, 프로세스 볼륨들(305C 및 305D) 각각은 기판 지지부들(315) 중 다른 하나를 공유한다. 쿼드 프로세싱 챔버(300)는 4개의 가스 분배 플레이트들 또는 샤워헤드들(320)을 포함한다. 샤워헤드들(320) 각각은 각각의 프로세스 볼륨(305A 내지 305D)에 배치된다. 챔버 바디(310)는 프로세스 볼륨들(305A 내지 305D)을 포함하는 벽들(330) 및 덮개 플레이트들(325)을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 덮개 플레이트들(325)은, 샤워헤드들(320)이 기판 이송을 용이하게 하기 위해 클램셸(clamshell) 방식으로 기판 지지부들(315)로부터 떨어져 위치될 수 있도록, 힌지될(hinged) 수 있다. 펌핑 채널(340)이 프로세스 볼륨들(305A 내지 305D)을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 펌핑 채널(340)은 듀얼 프로세스 볼륨들(305A 및 305B), 뿐만 아니라, 듀얼 프로세스 볼륨들(305C 및 305D)의 주변부(circumference)에 관하여 대칭적일 수 있다. 펌핑 채널(340)은 프로세스 볼륨들(305A 내지 305D), 및 진공 펌프(350)에 커플링된 중앙 채널(345)과 유체 소통한다. 펌핑은 샤워헤드들(320)의 페이스플레이트 외부로부터 주변적(circumferential)으로 그러나 미로(labyrinth) 구조를 통해 이루어질 수 있고, 그에 따라, 샤워헤드들(320)에서의 개구들 및/또는 페이스플레이트에서의 또는 상에서의 증착물이 기판들 (150) 상에 떨어지지 않는다.
[0029] 하나 또는 그 초과의 밸브들(355)은 듀얼 프로세스 볼륨들(305A 및 305B), 뿐만 아니라, 듀얼 프로세스 볼륨들(305C 및 305D) 내의 컨덕턴스(conductance) 경로를 제어할 수 있다. 쿼드 프로세싱 챔버(300)가 수평 평면에서 기판들(150)을 프로세싱하기 위한 배향(orientation)으로 도시되어 있지만, 챔버 바디(310)는 기판들(150)이 수직으로 프로세싱되도록 배향될 수 있다.
[0030] 또한, 도 3a에서, 프로세스 볼륨들(305A 내지 305D) 각각에 전구체 가스들을 제공하는 프로세스 가스 공급부(392)가 도시된다. 프로세스 가스 공급부(392)는 프로세스 볼륨들(305A 내지 305D) 각각으로의 가스 유동을 제어하도록 구성된 가스 유동 분리 디바이스(393)에 커플링될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가스 유동 분리 디바이스(393)는 가스 유동 제어기(395) 및/또는 가스 유량계(397)를 포함한다. 가스 유량계(397) 및 가스 유동 제어기(395)는 복수의 프로세싱 구역들(예컨대, 프로세스 볼륨들(305A 내지 305D)) 각각 사이의 가스 유동을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가스 유동 분리 디바이스(393)는 복수의 프로세싱 구역들(예컨대, 프로세스 볼륨들(305A 내지 305D)) 각각에 실질적으로 동등한 가스 유동을 제공하기 위해 유동 저항성 엘리먼트(399)를 포함한다.
[0031] 도 3b에서, 쿼드 프로세싱 챔버(300)의 제 1 프로세싱 챔버(302A)가 더 상세히 설명된다. 그러나, 제 2 프로세싱 챔버(302B)가 제 1 프로세싱 챔버(302A)와 유사하게 구성될 수 있다.
[0032] 일 실시예에서, 기판 지지부(315)는 캔틸레버(cantilevered) 방식으로 파스너들(미도시)에 의해 챔버 바디(310)의 벽(330)에 고정될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 기판 지지부(315)는, 프로세스 볼륨들(305A 및 305B)이 사이즈가 실질적으로 동등하게 되도록, 제 1 프로세싱 챔버(302A)를 양분(bifurcate)한다. 기판 지지부(315)는 제 1 주 표면(362) 및 반대편의 제 2 주 표면(364)을 포함하고, 이들 각각은 이들 각각 상에 기판(150)을 수용하고 고정시키도록 구성된다.
[0033] 일 양상에서, 기판 지지부(315)는 가열기(360)를 포함한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 기판 지지부(315)는 정전 척으로서 기능하도록 전력 공급부(366)에 커플링된다. 일 예에서, 기판 지지부(315)는 제 1 주 표면(362) 및 제 2 주 표면(364) 각각 상에 기판들(150)을 선택적으로 척킹하는 바이-폴라 척이다. 다른 실시예들에서, 기판 지지부(315)는 제 1 주 표면(362) 및 제 2 주 표면(364) 각각 상에 기판들(150)을 선택적으로 척킹하는 가열식 진공 척일 수 있다. 프로세스 제어기(138)(도 1b에서 도시됨)는 각각의 프로세스 볼륨들(305A 내지 305D)(도 3a에서 도시됨)에서의 기판 프로세싱 파라미터들을 제어하기 위해 쿼드 프로세싱 챔버(300)(도 3a에서 도시됨)에 커플링될 수 있다. 프로세스 제어기(138)는 프로세스 볼륨들(305A 내지 305D) 각각에 대한 RF 전력 및/또는 그러한 RF 전력의 튜닝을 제어하기 위해 활용될 수 있다. 예컨대, 프로세스 제어기(138)는 RF 전력 공급부들(예컨대, 도 3b에서 도시된 전력 공급부(374))의 출력 신호들을 로킹(lock)하기 위해 활용될 수 있는 RF 튜닝 디바이스일 수 있다. 프로세스 제어기(138)는 또한, 위상 로크 및 주파수 로크 중 적어도 하나를 사용하여, RF 전력 공급부들 각각의 출력 주파수를 로킹하기 위해 활용될 수 있다. 프로세스 제어기(138)는 밸브들(355)의 작동을 제어하기 위해 활용될 수 있다. 프로세스 제어기(138)는 또한, 다른 기능들 중에서, 기판 지지부들(315)의 온도를 제어하기 위해 활용될 수 있다.
[0034] 샤워헤드들(320) 각각은 출력 면(372)(예컨대, 페이스플레이트)에 개구들(370)을 갖는 천공된 플레이트들을 포함한다. 출력 면들(372) 각각은 기판 지지부(315)의 제 1 주 표면(362) 및 제 2 주 표면(364)과 대향한다. 샤워헤드들(320) 각각은 금속과 같은 전도성 재료로 제작될 수 있고, 프로세스 볼륨들(305A 및 305B) 내에서 전극으로서 기능할 수 있다. 샤워헤드들(302)은, 무선 주파수 애플리케이터일 수 있고 출력 면들(372)과 기판 지지부(315) 사이에 프로세스 가스들의 플라즈마를 형성하기 위해 활용될 수 있는 전력 공급부(374)에 커플링될 수 있다. 그에 따라, 기판 지지부(315)는 샤워헤드들(320)에 의해 공유되는 전극으로서 기능하도록 전도성 재료로 제작될 수 있다.
[0035] 샤워헤드들(320) 각각은, 기판 지지부(315)의 제 1 주 표면(362) 및 제 2 주 표면(364)에 관하여 각각의 천공된 플레이트들을 이동시키는 병진이동 시스템(376)에 커플링될 수 있다. 병진이동 시스템들(376)은 기판 지지부(315)의 제 1 주 표면(362) 및 제 2 주 표면(364)과 출력 면들(372) 사이의 간격을 제어하는 액추에이터(378)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 액추에이터(378)는 로드(rod)(382)에 의해 덮개 커버 플레이트(380)에 커플링될 수 있다. 로드(382)는 이동 동안에 샤워헤드들(320)의 배향을 유지하는 링(384)에 커플링된 스크루-형 부재일 수 있다. 예컨대, 링(384)은 지지 부재(385)에 의해 액추에이터(378)에 커플링될 수 있고, 하나 또는 그 초과의 가이드 로드들(386)이 샤워헤드들(320)의 이동 동안에 링(384)과 인터페이싱한다. 지지 부재(385)는 또한, 덮개 커버 플레이트(380)에서의 개구(390)에 배치된 중앙 샤프트(388)와 커플링될 수 있다. 중앙 샤프트(388)는 샤워헤드들(320)에 고정될 수 있다. 중앙 샤프트(388)는 또한, 프로세스 가스 공급부(392)로부터의 가스들이 샤워헤드들(320)로 전달될 수 있도록, 샤워헤드들(320)에 대한 가스 도관의 역할을 할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 프로세스 챔버(302A)는 제 1 프로세싱 챔버(302A)와 제 2 프로세싱 챔버(302B) 사이에 위치된 RF 실드(394)(도 3a에서 도시됨)를 포함할 수 있다. RF 실드(394)는 RF 에너지를 흡수 또는 반사하도록 적응된 재료들을 포함할 수 있다. 예컨대, RF 실드(299)는 스틸 및 알루미늄과 같은 금속들을 포함할 수 있고, 또한, 전자기 절연성 재료들을 포함할 수 있다.
[0036] 도 4는, 도 1a, 도 1b, 및 도 2의 이송 챔버(114)에서의 기판 지지 부재들(148)로서 사용될 수 있는 기판 지지 부재(400)의 일 실시예의 사시도이다. 기판 지지 부재(400)는 하나 또는 그 초과의 에지 그리핑 부재들(410)을 각각 갖는 지지 암들(405)을 포함한다. 2개의 에지 그리핑 부재들(410)만이 도시되지만, 기판 지지 부재(400)는 3개의 에지 그리핑 부재들(410)과 같은 더 많은 에지 그리핑 부재들(410)을 포함할 수 있다. 에지 그리핑 부재들(410) 및 지지 암들(405) 중 하나 또는 양자 모두는 화살표들의 방향으로(기판(150)의 에지를 향하여 그리고 에지로부터 멀어지도록) 측방향으로 이동할 수 있다. 다른 실시예들에서, 에지 그리핑 부재들(410)은 기판(150)의 에지와 선택적으로 맞물리는 클램프 디바이스일 수 있다.
[0037] 지지 암들(405)은 제 1 표면(415), 및 제 1 표면(415) 반대편의 제 2 표면(420)을 포함한다. 마찬가지로, 에지 그리핑 부재들(410)은 제 1 표면(425) 및 반대편의 제 2 표면(430)을 포함한다. 기판 지지 부재(400)가 기판(150)을 기판 지지부(315)의 제 1 주 표면(362)으로 또는 제 2 주 표면(364)으로(양자 모두 도 3b에서 도시됨) 이송하는지에 따라, 각각, 제 1 표면(415) 및 제 2 표면(420)의 평면들, 뿐만 아니라, 제 1 표면(425) 및 제 2 표면(430)의 평면들은 기판(150)의 제 1 주 표면(435) 또는 제 2 주 표면(440)의 평면을 넘어서 연장되지 않는다. 예컨대, 기판(150)이 도 3b에서 도시된 기판 지지부(315)의 제 2 주 표면(364)에 배치되거나 또는 제 2 주 표면(364)으로부터 제거될 것인 경우에, 지지 암들(405)의 제 1 표면(415) 및 에지 그리핑 부재들(410)의 제 1 표면(425)은, 기판(150)의 제 1 주 표면(435)의 평면과 동일 평면 상에 있거나 또는 그러한 제 1 주 표면(435)의 평면으로부터 약간 리세스된다(recessed)(도 4에서 도시된 바와 같이 아래에 있다). 몇몇 실시예들(미도시)에서, 기판 지지부(315)의 제 1 주 표면(362) 및 제 2 주 표면(364)(양자 모두 도 3b에서 도시됨)은, 기판 지지부(315)의 기판(150) 수용 표면의 주변부 주위에, 에지 그리핑 부재들(410)의 위치들에 대응하는 리세스들 또는 컷-아웃들을 포함할 수 있다. 리세스들 또는 컷-아웃들은, 에지 그리핑 부재들(410)의 제 1 표면(425) 및/또는 제 2 표면(430)의 평면들이 기판(150)의 제 1 주 표면(435) 또는 제 2 주 표면(440)과 동일 평면 상에 있지 않은 경우에, 기판(150)을 지지하기 위한 에지 그리핑 부재들(410)을 위한 공간을 허용하도록 구성된다.
[0038] 도 5a 및 도 5b는, 도 4의 기판 지지 부재(400)를 사용하는 기판 이송 프로세스의 일 예를 도시하는, 프로세싱 챔버(500)의 다양한 도면들이다. 프로세싱 챔버(500)는 도 3a의 쿼드 프로세싱 챔버(115)의 제 1 프로세싱 챔버(302A) 또는 제 2 프로세싱 챔버(302B)일 수 있다. 도시된 프로세싱 챔버(500)는 도 3a의 쿼드 프로세싱 챔버(115)의 부분이고, 제 1 프로세스 볼륨(505A) 및 제 2 프로세스 볼륨(505B)과 같은 2개의 프로세스 볼륨들을 포함한다. 쿼드 프로세싱 챔버(115) 중 다른 프로세싱 챔버는 도시되지 않지만, 도 5a 및 도 5b에서 설명되는 기판 이송 프로세스는 프로세싱 챔버(500)에 커플링된 다른 프로세싱 챔버에서 유사할 수 있고 그리고/또는 동시에 발생할 수 있다.
[0039] 도 5a는 프로세싱 챔버(500)의 개략적인 단면도이다. 도 5b는 프로세싱 챔버(500)의 개략적인 단면 등각도이다. 기판(150)이 기판 지지부(315)의 제 1 주 표면(362) 상에 있는 것으로 도시된다. 기판 지지 부재(400)는 기판 이송 포트(510)를 통해 제 1 프로세스 볼륨(505A) 내로 연장된 것으로 도시된다. 지지 암들(405)(도 5b에서는 하나만이 도시됨)은, 기판(150)이 그리핑딜 수 있는 기판(150)의 주변 에지의 부분을 둘러싼다.
[0040] 도 6a 내지 도 6d는, 도 4의 기판 지지 부재(400)를 사용하는 기판 이송 프로세스의 다른 예를 도시하는, 프로세싱 챔버(500)의 다양한 도면들이다. 도 3a의 쿼드 프로세싱 챔버(115)의 다른 프로세싱 챔버는 도시되지 않지만, 도 6a 및 도 6b에서 설명되는 기판 이송 프로세스는 프로세싱 챔버(500)에 커플링된 다른 프로세싱 챔버에서 유사할 수 있고 그리고/또는 동시에 발생할 수 있다.
[0041] 도 6a 및 도 6b는, 기판(150)이 기판 지지 부재(400) 상에 지지되는 프로세싱 챔버(500)의 개략적인 단면도들이다. 기판 지지 부재(400)는 도시된 바와 같이 X 방향으로 기판 이송 포트(510)를 통해 프로세스 볼륨(505B)에 진입한다. 기판(150)의 배면(600)은, 기판(150)이 기판 지지부(315)와 접촉하지 않도록, (Z 방향으로) 기판 지지부(315)의 제 2 주 표면(364)으로부터 약간 이격된다.
[0042] 도 6c는 프로세싱 챔버(500)의 개략적인 단면도이고, 도 6d는 프로세싱 챔버(500)의 개략적인 단면 등각도이다. 도 6c에서, 기판 지지부(315)는, 기판이 기판 지지부(315)의 제 2 주 표면(364)으로 끌어당겨지도록, (예컨대, 정전기적으로 또는 진공을 적용하여) 에너자이징된다(energized). 에지 그리핑 부재들(410)(하나만이 도시됨)이 기판(150)을 릴리징(release)하고, 기판(150)은, 도 6d에서 도시된 바와 같이, 기판 지지부(315)의 제 2 주 표면(364) 상에 효과적으로 클램핑된다. 도시되지 않지만, 제 2 주 표면(364) 상으로의 기판(150)의 이송과 동시에, 기판이 기판 지지부(315)의 제 1 주 표면(362)으로 이송될 수 있다. 기판(150)의 클램핑 후에, 기판 지지 부재(400)는 기판 이송 포트(510)를 통해 프로세싱 챔버(500) 밖으로 리트랙팅(retract)될 수 있다. 기판 이송 포트(510)가 밀봉될 수 있고, 프로세싱이 시작될 수 있다. 부가적으로, 도시되지 않지만, 도 3a의 쿼드 프로세싱 챔버(115)와 같은 쿼드 프로세싱 챔버의 다른 프로세싱 볼륨들에 대한 기판들이 모든 프로세스 볼륨들에 동시에 이송될 수 있다. 프로세스 볼륨들로부터 프로세싱된 기판들을 제거하기 위한 이송 프로세스가 도 6a 내지 도 6d에서 설명된 프로세스와 실질적으로 반대일 수 있다. 제거 프로세스가 동시에 수행될 수 있다.
[0043] 전술한 바가 본 개시의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 장치로서,
    복수의 프로세싱 구역들을 정의하는 챔버 ― 각각의 프로세싱 구역은 각각의 프로세싱 구역들 내에서 중앙에 배치된 가열기를 갖고, 각각의 가열기는 제 1 주 표면, 및 상기 제 1 주 표면과 반대편의 방향을 향하는 제 2 주 표면을 갖고, 각각의 제 1 주 표면은 제 1 기판 수용 표면을 정의하고, 각각의 제 2 주 표면은 제 2 기판 수용 표면을 정의함 ―; 및
    각각의 제 1 기판 수용 표면 및 각각의 제 2 기판 수용 표면에 대해 대향하는 관계로 위치된 샤워헤드
    를 포함하는,
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    샤워헤드들은 기판 수용 표면들에 관하여 독립적으로 이동가능한,
    장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    샤워헤드들 각각은 전력 공급부에 커플링되고, 각각의 샤워헤드는 상기 프로세싱 구역들에서 제 1 전극을 구성하는,
    장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각각의 가열기는 제 2 전극을 구성하는,
    장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 가열기는 정전 척을 구성하는,
    장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각각의 가열기는 진공 척을 구성하는,
    장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    각각의 샤워헤드에 연결된 무선 주파수 전력 공급부를 더 포함하며,
    무선 주파수 전력 공급부들의 출력 신호들은 함께 로킹되고(locked), 그리고
    각각의 가열기는 바이어스 전력 공급부에 커플링된 바이어스 전극을 포함하는,
    장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    이웃하는 프로세싱 구역들에서의 2개의 샤워헤드들 사이에 위치된 무선 주파수 실드 부재를 더 포함하며,
    상기 무선 주파수 실드 부재는 상기 샤워헤드들을 전자기적으로 격리시키는,
    장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    위상 로크 및 주파수 로크 중 적어도 하나를 사용하여, 상기 RF 전력 공급부들 각각의 출력 주파수를 로킹하기 위한, 샤워헤드들에 커플링된 무선 주파수 전력 공급 제어기를 더 포함하는,
    장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 프로세싱 구역들 각각과 유체 소통하는 가스 유동 분리 디바이스를 더 포함하는,
    장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가스 유동 분리 디바이스는, 상기 복수의 프로세싱 구역들 각각에 실질적으로 동등한 가스 유동을 제공하도록 적응된 적어도 하나의 저항성 엘리먼트(resistive element)를 포함하는,
    장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 가스 유동 분리 디바이스는, 상기 복수의 프로세싱 구역들 각각에 실질적으로 동등한 가스 유동을 제공하도록 적응된 적어도 하나의 가스 유동 제어기를 포함하는,
    장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 가스 유동 분리 디바이스는 제 1 가스 경로에 유체적으로 커플링된 가스 유동 제어기 및 가스 유량계를 포함하고,
    상기 가스 유량계 및 상기 가스 유동 제어기는 상기 복수의 프로세싱 구역 각각 사이의 가스 유동을 제어하도록 구성되는,
    장치.
  14. 프로세싱 챔버 시스템으로서,
    제 1 복수의 격리된 프로세싱 구역들을 정의하는 제 1 쿼드 프로세싱 챔버를 포함하며,
    상기 제 1 쿼드 프로세싱 챔버는,
    상기 제 1 쿼드 프로세싱 챔버에 위치된 제 1 기판 지지부 및 제 2 기판 지지부;
    상기 제 1 복수의 격리된 프로세싱 구역들의 제 1 프로세싱 구역 및 제 2 프로세싱 구역의 상부 단부 및 하부 단부에 배치된 제 1 가스 분배 어셈블리; 및
    상기 제 1 복수의 격리된 프로세싱 구역들의 제 3 프로세싱 구역 및 제 4 프로세싱 구역의 상부 단부 및 하부 단부에 배치된 제 2 가스 분배 어셈블리
    를 포함하며,
    가스 분배 어셈블리들 각각은 각각의 기판 지지부에 관하여 독립적으로 이동가능한,
    프로세싱 챔버 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 쿼드 프로세싱 챔버 근처에 위치된 제 2 쿼드 프로세싱 챔버를 더 포함하며,
    상기 제 2 쿼드 프로세싱 챔버는 제 2 복수의 격리된 프로세싱 구역들을 정의하는,
    프로세싱 챔버 시스템.
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