KR20190109556A - 다중 압력 방식들을 위한 동심 펌핑을 갖는 장치 - Google Patents

다중 압력 방식들을 위한 동심 펌핑을 갖는 장치 Download PDF

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KR20190109556A
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토안 큐. 트랜
드미트리 루보미르스키
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Abstract

바디, 펌핑 링, 및 대칭 유동 밸브를 갖는, 기판 프로세싱 장치를 위한 배기 모듈이 본원에서 개시된다. 바디는 그 바디를 통해 형성된 제1 및 제2 진공 펌프 개구를 갖는다. 펌핑 링은 제1 및 제2 진공 펌프 개구들 둘 모두 위에서 바디에 포지셔닝된다. 펌핑 링은 실질적인 링 형상 바디를 포함하며, 그 실질적인 링 형상 바디는 상단 표면, 바닥 표면, 및 개구를 갖는다. 상단 표면은 그 상단 표면에 형성되고 제1 진공 펌프 개구와 동심인 패턴으로 배열된 하나 이상의 관통 홀들을 갖는다. 바닥 표면은 그 바닥 표면에 형성되고 하나 이상의 관통 홀들 각각을 상호연결하는 유체 통로를 갖는다. 개구는 실질적인 링 형상 바디에 형성되고, 진공 펌프 개구와 실질적으로 정렬된다. 대칭 유동 밸브는 펌핑 링 위에서 바디에 포지셔닝되고, 상승 포지션과 하강 포지션 사이에서 이동가능하다.

Description

다중 압력 방식들을 위한 동심 펌핑을 갖는 장치
[0002] 본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 기판 프로세싱 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로, 기판 프로세싱 장치를 위한 개선된 배기 모듈에 관한 것이다.
[0004] 전자 디바이스들, 이를테면 평판 디스플레이들 및 집적 회로들은 일반적으로, 일련의 프로세스들에 의해 제작되며, 그 일련의 프로세스들에서, 기판 상에 층들이 증착되고, 그리고 증착된 재료가 원하는 패턴들로 에칭된다. 프로세스들은 일반적으로, 물리 기상 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD), 플라즈마 강화 CVD(PECVD), 및 다른 플라즈마 프로세싱을 포함한다. 구체적으로, 플라즈마 프로세스는, 진공 챔버에 프로세스 가스 혼합물을 공급하는 것, 및 프로세스 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위해 무선 주파수 전력(RF 전력)을 인가하는 것을 포함한다. 플라즈마는 가스 혼합물을 이온 종으로 분해하며, 그 이온 종은 원하는 증착 또는 에칭 프로세스들을 수행한다.
[0005] 기술 노드들이 진보됨에 따라, 점점 더 작고 선택적인 에칭 능력들에 대한 필요성이 가장 중요하게 되고 있다. 따라서, 진보된 기술 노드들에 대해 구현될 수 있는, 가변 프로세스 볼륨, 개선된 유동 컨덕턴스(flow conductance), 및 개선된 프로세스 균일성을 가능하게 하는 개선된 프로세싱 챔버가 필요하다.
[0006] 본원에서 개시되는 실시예들은 일반적으로, 기판 프로세싱 장치를 위한 배기 모듈에 관한 것이다. 배기 모듈은 바디(body), 펌핑 링, 및 대칭 유동 밸브를 포함한다. 바디는 그 바디를 통해 형성된, 제1 진공 펌프 개구 및 제2 진공 펌프 개구를 갖는다. 펌핑 링은 제1 및 제2 진공 펌프 개구들 둘 모두 위에서 바디에 포지셔닝된다. 펌핑 링은 실질적인 링 형상 바디를 포함하며, 그 실질적인 링 형상 바디는 상단 표면, 바닥 표면, 및 개구를 갖는다. 상단 표면은 그 상단 표면에 형성된 하나 이상의 관통 홀들을 갖는다. 하나 이상의 관통 홀들은 제1 진공 펌프 개구와 동심인 패턴으로 배열된다. 바닥 표면은 그 바닥 표면에 형성된 유체 통로를 갖는다. 유체 통로는 하나 이상의 관통 홀들 각각을 상호연결한다. 개구는 실질적인 링 형상 바디에 형성된다. 개구는 진공 펌프 개구와 실질적으로 정렬된다. 대칭 유동 밸브는 펌핑 링 위에서 바디에 포지셔닝된다. 대칭 유동 밸브는 상승 포지션과 하강 포지션 사이에서 이동가능하고, 그 상승 포지션은 실질적인 링 형상 바디의 개구를 통한 진공 펌프 개구 내로의 통과를 가능하게 하고, 그 하강 포지션은 실질적인 링 형상 바디의 개구를 실질적으로 밀봉한다.
[0007] 다른 실시예에서, 프로세싱 챔버가 본원에서 개시된다. 프로세싱 챔버는 챔버 바디, 기판 지지 조립체, 및 배기 모듈을 포함한다. 챔버 바디는 프로세싱 구역을 정의하고, 그리고 그 프로세싱 구역에 플라즈마를 생성하도록 구성된다. 기판 지지 조립체는 프로세싱 구역에 배치된다. 배기 모듈은 바디, 펌핑 링, 및 대칭 유동 밸브를 포함한다. 바디는 그 바디를 통해 형성된, 제1 진공 펌프 개구 및 제2 진공 펌프 개구를 갖는다. 펌핑 링은 제1 및 제2 진공 펌프 개구들 둘 모두 위에서 바디에 포지셔닝된다. 펌핑 링은 실질적인 링 형상 바디를 포함하며, 그 실질적인 링 형상 바디는 상단 표면, 바닥 표면, 및 개구를 갖는다. 상단 표면은 그 상단 표면에 형성된 하나 이상의 관통 홀들을 갖는다. 하나 이상의 관통 홀들은 제1 진공 펌프 개구와 동심인 패턴으로 배열된다. 바닥 표면은 그 바닥 표면에 형성된 유체 통로를 갖는다. 유체 통로는 하나 이상의 관통 홀들 각각을 상호연결한다. 개구는 실질적인 링 형상 바디에 형성된다. 개구는 진공 펌프 개구와 실질적으로 정렬된다. 대칭 유동 밸브는 펌핑 링 위에서 바디에 포지셔닝된다. 대칭 유동 밸브는 상승 포지션과 하강 포지션 사이에서 이동가능하고, 그 상승 포지션은 실질적인 링 형상 바디의 개구를 통한 진공 펌프 개구 내로의 통과를 가능하게 하고, 그 하강 포지션은 실질적인 링 형상 바디의 개구를 실질적으로 밀봉한다.
[0008] 다른 실시예에서, 프로세싱 챔버에서 기판을 프로세싱하는 방법이 본원에서 개시된다. 프로세싱 챔버에서 기판 지지 조립체 상에 포지셔닝된 기판 위에 플라즈마가 형성된다. 프로세싱 챔버의 배기 모듈 내의 대칭 유동 밸브는, 프로세싱 챔버 내의 압력이 그 프로세싱 챔버에 포함된 진공 펌프의 압력 임계치 미만인 것으로 결정할 시, 상승 포지션으로 세팅된다. 프로세싱 챔버 내의 압력이 진공 펌프의 압력 임계치를 초과하는지 여부가 결정된다. 프로세싱 챔버 내의 압력이 진공 펌프의 임계치를 초과한다는 결정에 응답하여, 진공 펌프가 밀봉되고, 그리고 유체는 프로세싱 챔버 내부에서 배기 모듈 내의 제2 진공 펌프 개구로 지향된다.
[0009] 본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버의 단면도이다.
[0011] 도 2a는 일 실시예에 따른, 도 1의 프로세싱 챔버의 배기 모듈의 평면도이다.
[0012] 도 2b는 일 실시예에 따른, 도 1의 프로세싱 챔버의 배기 모듈의 평면도이다.
[0013] 도 2c는 일 실시예에 따른, 도 1의 프로세싱 챔버의 배기 모듈의 평면도이다.
[0014] 도 3a는 일 실시예에 따른, 도 1의 배기 모듈의 펌핑 링의 평면도이다.
[0015] 도 3b는 일 실시예에 따른, 도 1의 배기 모듈의 펌핑 링의 저면도이다.
[0016] 도 4a는 일 실시예에 따른, 대칭 유동 밸브가 상승 포지션에 있는 경우의, 도 1의 배기 모듈의 단면도이다.
[0017] 도 4b는 일 실시예에 따른, 대칭 유동 밸브가 하강 포지션에 있는 경우의, 도 1의 배기 모듈의 단면도이다.
[0018] 명확성을 위해, 도면들 간에 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 적용가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 부가적으로, 일 실시예의 엘리먼트들은 본원에서 설명되는 다른 실시예들에서의 활용을 위해 유리하게 적응될 수 있다.
[0019] 도 1은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 플라즈마 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이다. 플라즈마 프로세싱 챔버(100)는 플라즈마 에칭 챔버, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 챔버, 물리 기상 증착 챔버, 플라즈마 처리 챔버, 이온 주입 챔버, 또는 다른 적합한 진공 프로세싱 챔버일 수 있다.
[0020] 플라즈마 프로세싱 챔버(100)는 다수의 모듈들로 조립될 수 있다. 모듈식 설계는 플라즈마 프로세싱 챔버가 다양한 프로세스 요건들을 만족시킬 수 있게 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 챔버(100)는 소스 모듈(102), 프로세스 모듈(104), 유동 모듈(106), 및 배기 모듈(108)을 포함할 수 있다. 배기 모듈(108)의 더 상세한 설명은 도 2, 및 도 2에 나타낸 배기 모듈을 참조하여 이루어질 수 있다.
[0021] 동작 동안, 기판(101)이 기판 지지 조립체(118) 상에 포지셔닝될 수 있고, 그리고 프로세스 환경, 이를테면, 프로세스 구역(112)에 생성되는 플라즈마에 노출될 수 있다. 플라즈마 프로세싱 챔버(100)에서 수행될 수 있는 예시적인 프로세스들은 에칭, 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 주입, 플라즈마 어닐링, 플라즈마 처리, 저감(abatement), 또는 다른 플라즈마 프로세스들을 포함할 수 있다. 유동 모듈에 의해 정의되는 진공 배기 채널들(114)을 통한 배기 모듈(108)로부터의 흡인에 의해, 프로세스 구역(112)에서 진공이 유지될 수 있다. 프로세스 구역(112) 및 진공배기 채널들(114)은, 균일한 프로세스 조건들을 설정하도록, 대칭적인 전류, 가스 유동, 및 열 프로파일을 제공하기 위해, 중심 축(111)에 대해 실질적으로 대칭적이다.
[0022] 일 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 소스 모듈(102)은 하나 이상의 플라즈마들을 생성하도록 구성된 용량성 커플링 플라즈마 소스일 수 있으며, 그 하나 이상의 플라즈마들 중 적어도 하나는 원격 플라즈마로 고려될 수 있고, 그 하나 이상의 플라즈마들 중 하나는 직접 플라즈마(direct plasma)로 고려될 수 있다. 소스 모듈(102)은 전극(예컨대, 애노드)으로서 기능할 수 있는 플레이트 스택(stack)(109)을 포함할 수 있으며, 그 플레이트 스택(109)은, 아이솔레이터(122)에 의하여, 프로세스 모듈(104)에 의해 지지되고 격리된다. 플레이트 스택(109)은 스택된 배향으로 배열된, 다양한 샤워헤드들, 확산기들, 및 스크린/블로커 플레이트들을 포함할 수 있다. 플레이트 스택(109)은 가스 유입 튜브(126)를 통해 가스 소스(132)에 연결될 수 있다. 플레이트 스택(109)와 가스 유입 튜브(126)는 모두, 무선 주파수(RF) 전도성 재료, 이를테면 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 제작될 수 있다. 플레이트 스택(109)은 전도성 가스 유입 튜브(126)를 통해 RF 전력 소스(124)에 커플링될 수 있다. RF 정합 네트워크(125)가 또한 RF 전력 소스(124)에 커플링될 수 있다. 전도성 가스 유입 튜브(126)는, RF 전력과 프로세싱 가스들 둘 모두가 대칭적으로 제공되도록, 플라즈마 프로세싱 챔버(100)의 중심 축(111)과 동축일 수 있다.
[0023] 프로세스 모듈(104)은 소스 모듈(102)에 커플링된다. 프로세스 모듈(104)은 프로세스 구역(112)을 에워싸는 챔버 바디(140)를 포함할 수 있다. 챔버 바디(140)는 프로세싱 환경들에 저항적인 전도성 재료, 이를테면 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 제작될 수 있다. 기판 지지 조립체(118)는 챔버 바디(140) 내에서 중앙에 배치될 수 있고, 그리고 중심 축(111)에 대해 대칭적으로 프로세스 구역(112)에서 기판(101)을 지지하도록 포지셔닝될 수 있다.
[0024] 슬릿 밸브 개구(142)가 기판(101)의 통과를 가능하게 하기 위해 챔버 바디(140)를 통해 형성될 수 있다. 슬릿 밸브(144)가 슬릿 밸브 개구(142)를 선택적으로 개방 및 폐쇄하기 위해 챔버 바디(140) 외부에 배치될 수 있다.
[0025] 일 실시예에서, 프로세스 환경으로부터 챔버 바디(140)를 차폐하는 상부 라이너 조립체(146)가 챔버 바디(140)의 상부 부분 내에 배치될 수 있다. 상부 라이너 조립체(146)는, 전도성이고 프로세스 양립가능한 재료, 이를테면, 알루미늄, 스테인리스 강, 세라믹, 및/또는 이트리아(예컨대, 이트리아 코팅된 알루미늄)로 구성될 수 있다.
[0026] 유동 모듈(106)은 프로세스 모듈(104)에 부착된다. 유동 모듈(106)은 프로세스 모듈(104)에 정의된 프로세스 구역(112)과 배기 모듈(108) 사이의 유동 경로들을 제공한다. 유동 모듈(106)은 또한, 플라즈마 프로세싱 챔버(100) 외부의 대기 환경과 기판 지지 조립체(118) 사이의 인터페이스를 제공한다.
[0027] 유동 모듈(106)은 외측 벽(160), 내측 벽(162), 내측 벽(162)과 외측 벽(160) 사이를 연결하는 2개 이상의 쌍들의 방사상 벽들(164), 및 2개 이상의 쌍들의 방사상 벽들(164) 및 내측 벽(162)에 부착된 바닥 벽(166)을 포함한다. 외측 벽(160)은 각각의 쌍의 방사상 벽들(164) 사이에 형성된 2개 이상의 관통 홀들(170)을 포함할 수 있다. 섀시(chassis)(154)가 2개 이상의 쌍들의 방사상 벽들(164) 및 내측 벽(162) 위에 밀봉식으로 배치된다. 관통 홀들(170)은 내측 벽(162)에 의해 정의된 대기 볼륨(168)과 외부 환경을 연결하고, 그에 따라, 유틸리티 연결부(utility connection)들, 이를테면, 전기 연결부, 가스 연결부, 냉각 유체 연결부를 수용한다.
[0028] 유동 모듈(106)의 외측 벽(160)은 프로세스 모듈(104)의 챔버 바디(140)와 매칭하도록 형상이 이루어진다. 내측 벽(162), 바닥 벽(166), 방사상 벽들(164), 및 섀시(154)는 외측 벽(160) 내부의 볼륨을 진공배기 채널들(114) 및 대기 볼륨(168)으로 분할한다. 진공배기 채널들(114)은 프로세스 모듈(104)의 프로세스 구역(112)과 연결된다. 진공배기 채널들(114)은 프로세스 구역(112)과 내부 볼륨(190)을 연결하기 위해 방사상 벽들(164) 사이에 대칭적으로 정의된다.
[0029] 배기 모듈(108)은 바디(192)를 포함하며, 그 바디(192)는 측벽들(194) 및 바닥(196)을 갖는다. 측벽들(194)과 바닥(196)은 내부 볼륨(190)을 정의한다. 배기 모듈(108)은 대칭 유동 밸브(180), 펌핑 링(184), 및 진공 펌프(182)를 더 포함한다. 펌핑 링(184) 및 대칭 유동 밸브(180)는 배기 모듈(108)의 내부 볼륨(190) 내에 배치된다. 배기 모듈(108)은 도 2a 내지 도 4b와 함께 더 상세히 논의될 수 있다. 특정 실시예들에서, 진공 펌프(182)는 대칭 터보 분자 펌프일 수 있다. 대칭 유동 밸브(180)는 플라즈마 프로세싱 챔버(100) 내에 대칭적이고 균일한 유동을 제공하기 위해, 진공배기 채널들(114)에 연결된다.
[0030] 도 2a는 일 실시예에 따른 배기 모듈(108)의 평면도를 예시한다. 도 2a는 펌핑 링(184) 및 대칭 유동 밸브(180)가 내부에 배치되어 있지 않은 배기 모듈(108)의 평면도를 도시한다. 예시된 바와 같이, 배기 모듈(108)은 2개의 개구들: 제1 진공 펌프 개구(202) 및 제2 진공 펌프 개구(204)를 포함한다. 제1 진공 펌프 개구(202) 및 제2 진공 펌프 개구(204)는 배기 모듈(108)의 바닥(196)에 형성된다. 제1 진공 펌프 개구(202)는 진공배기 채널들(114)과 진공 펌프(182) 사이에 유체 연통을 제공하도록 구성된다. 제1 진공 펌프 개구(202)는 1 mTorr 내지 4 Torr의 압력들로 동작하도록 구성된다. 제1 진공 펌프 개구(202)는 프로세싱 챔버(100)의 중심 축(111)과 동심이다. 따라서, 가스는 제1 진공 펌프 개구(202) 내로 대칭적으로 유동한다. 제2 진공 펌프 개구(204)는 제2 진공 펌프 개구(204)에 연결된 포어라인(foreline)과 진공배기 채널들(114) 사이에 유체 연통을 제공하도록 구성된다. 제2 진공 펌프 개구(204)는 0.5 Torr 내지 760 Torr(1 atm)로 동작하도록 구성된다. 펌핑 링(184)과 함께 대칭 유동 밸브(180)를 제어하는 것은, 가스가 제2 진공 펌프 개구(204) 쪽으로 유동할지 또는 제1 진공 펌프 개구(202) 쪽으로 유동할지를 제어한다.
[0031] 도 2b는 다른 실시예에 따른 배기 모듈(108)의 평면도를 예시한다. 예시된 바와 같이, 펌핑 링(184)이 배기 모듈(108)에 포지셔닝된 상태로 도 2b에 도시된다. 펌핑 링(184)은 제1 진공 펌프 개구(202)와 제2 진공 펌프 개구(204) 둘 모두 위에서 배기 모듈(108)에 포지셔닝된다. 펌핑 링(184)의 더 상세한 논의는 도 3a 및 도 3b와 함께 아래에서 논의된다.
[0032] 도 3a 및 도 3b는 펌핑 링(184)을 더 상세히 예시한다. 펌핑 링(184)은 실질적인 링 형상 바디(300)를 포함한다. 링 형상 바디(300)는 상단 표면(302), 바닥 표면(304), 내측 벽(306), 및 외측 벽(308)을 포함한다. 링 형상 바디(300)는 그 링 형상 바디(300)를 통해 형성된 개구(310)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 개구(310)는 제1 진공 펌프 개구(202)의 직경과 실질적으로 동일한 직경(D)을 갖는다. 펌핑 링(184)은 복수의 관통 홀들(312)을 더 포함한다. 복수의 관통 홀들(312) 각각은, 링 형상 바디(300)를 통해 상단 표면(302)으로부터 바닥 표면(304)까지 연장되어 형성된다. 복수의 관통 홀들(312)은 중심 축(111)을 중심으로 제1 진공 펌프 개구(202)와 동심인 패턴으로 배열된다. 일 실시예에서, 각각의 관통 홀(312)은 실질적으로 원형이다. 다른 실시예에서, 각각의 관통 홀(312)은 슬릿 형상이다. 다른 실시예에서, 관통 홀(312)은 원호 세그먼트(arc segment)일 수 있다. 일반적으로, 관통 홀(312)의 면적이 더 클수록, 개구(310)에 걸친 압력 강하가 더 적게 된다. 따라서, 각각의 관통 홀(312)은 그에 따라 사이즈가 설정될 수 있고 형상이 이루어질 수 있다. 각각의 관통 홀(312)은 링 형상 바디의 바닥 표면(304)에 형성된 유체 통로(314)와 유체 연통한다. 유체 통로(314)는 하나 이상의 관통 홀들(312)을 통해 유동하는 유체를 수집하기 위해 하나 이상의 관통 홀들(312)을 상호연결한다. 일부 실시예들에서, 유체 통로(314)는 실질적인 링 형상 바디(300)에 대해 대칭적으로 그 유체 통로(314)에서 유체가 수집되도록 형성된다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 유체 통로(314)는, 그 유체 통로(314)가 실질적인 링 형상 바디(300)의 길이방향 축(390)에 대해 대칭적이도록, 실질적인 링 형상 바디(300)에 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 유체 통로(314)는 길이방향 축(390)에 대해 비대칭적이다.
[0033] 펌핑 링(184) 내의 복수의 관통 홀들(312)은 프로세싱 챔버(100) 내에서 다수의 더 작은 유입구들로 분할되는 부가적인 펌프 유입구의 효과를 갖고, 그에 따라, 전체적으로, 복수의 관통 홀들(312)은 중심 축(111)을 따라 동심으로 배열된다. 이 동심 패턴은, 배기 모듈(108)에 부가적인 공간을 요구하지 않으면서, 제2 진공 펌프 개구(204)가 중심 축(111)을 따라 동심으로 배열되는 효과를 제공한다. 따라서, 제2 진공 펌프 개구(204)와 관통 홀들(312) 각각 사이의 유동 컨덕턴스는 동일하고, 그에 따라, 완전 리커시브(fully recursive) 펌핑 링(184)을 형성한다. 완전 리커시브 펌핑 링(184)은, 시스템으로 하여금, 프로세싱 챔버(100) 내의 상이한 유동들 및 압력들에 걸쳐, 제2 진공 펌프 개구(204)를 활용하면서, 중심 축(111)을 중심으로 동심인 가스 유동을 유지할 수 있게 한다. 부가적으로, 유체 통로(314)와 관통 홀들(312) 둘 모두의 사이즈 및 형상은 이들을 통하는 가스의 유동을 균일하게 하도록 컨덕턴스를 조정하기 위해 변형될 수 있다. 그러한 구성의 주요 이점은 프로세싱 챔버(100) 내의 비-동심 유동 불-균일성의 최소화인데, 이는 비-동심 불-일치들(예컨대, 방위각 방향 스큐(skew) 또는 단지 스큐)을 보상하는 것이 점점 더 어렵게 되었기 때문이다. 그러한 최소화는 반응기로부터 에칭 또는 증착 프로세스들의 거의 완전히 균일한 성능을 이루어 낼 수 있다.
[0034] 이들 실시예들에서, 각각의 관통 홀(312)을 선택적으로 포지셔닝 및 형성함으로써, 유체 통로(314)에서 대칭적으로 유체가 수집된다. 따라서, 유체 통로(314)의 형상과 함께 각각의 관통 홀(312)의 포지션, 형상, 및 사이즈는, 링 형상 바디(300)의 상단 표면(302)으로부터, 관통 홀들(312)을 통해, 바닥 표면(304)에 형성된 유체 통로(314) 내로 흐르는 유체의 유동을 좌우할 수 있다. 따라서, 관통 홀들(312) 및 유체 통로(314)는 제2 진공 펌프 개구(204) 쪽으로 향하는 유체의 유동을 밸런싱하기 위해 협력한다.
[0035] 실질적인 링 형상 바디(300)는 외측 벽(308)에 의해 정의된 직경으로부터 외측으로 돌출된 연장 부분(316)을 더 포함한다. 링 형상 바디(300)의 연장 부분(316)은 제2 진공 펌프 개구(204) 위로 연장된다. 링 형상 바디(300)의 바닥 표면(304)에 형성된 유체 통로(314)는 그 유체 통로(314)에서 유동하는 유체를 연장 부분(316) 쪽으로 지향시키고, 그에 따라, 유체는 제2 진공 펌프 개구(204) 내로 지향된다. 예컨대, 유체는 관통 홀들(312)을 통해 유동하고, 유체 통로(314)를 통해 라우팅되고, 그에 따라, 유체는 연장 부분(316)에서 모이고, 제2 진공 펌프 개구(204)를 통해 빠져나간다.
[0036] 링 형상 바디(300)는 내측 벽(306)에 형성된 스텝(320)을 더 포함할 수 있다. 스텝(320)은 상단 표면(302)에 실질적으로 평행한 수용 표면(322)을 포함한다. 수용 표면(322)은, 대칭 유동 밸브(180)가 하강 포지션에 배치될 때, 대칭 유동 밸브(180)를 수용하도록 구성된다(도 4b에서 더 상세히 논의됨).
[0037] 링 형상 바디(300)는 프로세싱 파라미터들과 화학적으로 양립가능한 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 링 형상 바디(300)는 스테인리스 강, 알루미늄, 세라믹 등으로 형성될 수 있다.
[0038] 도 2c는 다른 실시예에 따른 배기 모듈(108)의 평면도이다. 예시된 바와 같이, 도 2c에서, 펌핑 링(184)과 대칭 유동 밸브(180) 둘 모두가 배기 모듈(108)에 포지셔닝된다. 대칭 유동 밸브(180)는 펌핑 링(184) 및 제1 진공 펌프 개구(202) 위에 포지셔닝된다. 대칭 유동 밸브(180)는 펌핑 링(184)에 형성된 개구(310)와 실질적으로 정렬된다. 일 실시예에서, 대칭 유동 밸브(180)는 개구(310)의 직경(D)과 실질적으로 동일한 직경(D2)을 갖는다. 따라서, 대칭 유동 밸브(180)는, 유체가 개구(310) 내로 유동하여 제1 진공 펌프 개구(202) 내로 아래로 유동하는 것을 대칭 유동 밸브(180)가 방지하도록, 개구(310) 내로 하강될 수 있다.
[0039] 대칭 유동 밸브(180)는 일반적으로, 디스크 형상 바디(220)를 포함한다. 디스크 형상 바디(220)는 상단 표면(222) 및 바닥 표면(224)을 포함한다. 하나 이상의 밀봉부들(228)이 디스크 형상 바디(220)의 둘레(226)를 따라 디스크 형상 바디(220)의 바닥 표면(224)에 커플링될 수 있다. 하나 이상의 밀봉부들(228)은 링 형상 바디의 개구(310) 및 제1 진공 펌프 개구(202)로부터 진공배기 채널들(114)을 유체 밀봉하는 것을 돕는다. 링 형상 바디(300)가 스텝(320)을 포함하는 실시예들에서, 하나 이상의 밀봉부들(228)은 스텝에 의해 형성된 수용 표면(322)과 접촉한다.
[0040] 대칭 유동 밸브(180)는 적어도 하나의 작동 조립체(240)를 더 포함할 수 있다. 각각의 작동 조립체(240)는 적어도 하나의 액추에이터(244)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 작동 조립체(240)는 인터페이스 메커니즘(242)을 더 포함할 수 있다. 인터페이스 메커니즘(242)은, 예컨대, 암, 마운팅 탭(mounting tab) 등일 수 있다. 인터페이스 메커니즘(242)은 디스크 형상 바디(220)에 커플링될 수 있다. 인터페이스 메커니즘(242)은, 암이 프로세싱 챔버(100) 외부로 연장되도록, 배기 모듈(108)을 통해 연장될 수 있다. 인터페이스 메커니즘(242)은 액추에이터(244)에 커플링된다. 액추에이터(244)는, 대칭 유동 밸브(180)가 펌핑 링(184)의 개구(310)를 밀봉할 수 있도록, 인터페이스 메커니즘(242)을 수직으로 이동시키도록 구성된다.
[0041] 다른 실시예들에서, 대칭 유동 밸브(180)는 하나 초과의 작동 조립체(240)를 포함할 수 있다. 하나 초과의 작동 조립체(240)가 있는 경우, 작동 조립체들(240)은 디스크 형상 바디의 원주 주위에 균등하게 포지셔닝될 수 있다. 예컨대, 3개의 작동 조립체들(240)이 있는 경우, 각각의 작동 조립체는 디스크 형상 바디(220)의 원주를 따라 대략 120, 240, 및 360도 포인트들에 포지셔닝될 수 있다. 2개의 작동 조립체들(240)이 있는 경우, 각각의 작동 조립체는 디스크 형상 바디(220)의 원주를 따라 대략 0 및 180도 포인트들에 포지셔닝될 수 있다. 일반적으로, 대칭 유동 밸브(180)를 위한 N개의 작동 조립체들(240)이 존재할 수 있다.
[0042] 도 4a는 일 실시예에 따른 배기 모듈(108)의 단면도이다. 도 4a에 도시된 실시예들에서, 대칭 유동 밸브(180)는 상승 포지션(402)에 있다. 상승 포지션에서, 대칭 유동 밸브(180)는 종래의 대칭 유동 밸브로서 기능한다. 진공배기 채널들(114)로부터의 유체가 배기 모듈(108) 내로 지향된다. 배기 모듈(108)로부터, 유체가 제1 진공 펌프 개구(202)를 통해 진공 펌프(182) 내로 지향된다. 그러나, 종래의 프로세싱 챔버들에서, 높은 압력 동작들은 대칭 유동 밸브 공차(tolerance)들 및 최대 펌프 유입구 압력/유동에 의해 제한된다. 결과로서, 일관되지 않은(inconsistent) 대칭 유동 밸브 누설이 있게 되고, 이는 높은 압력들의 프로세싱 시 일관되지 않은 제어를 초래할 수 있다.
[0043] 배기 모듈(108)에 펌핑 링(184)을 부가하는 것은, 프로세싱 챔버(100)의 높은 압력 동작 동안, 배기를 더 양호하게 제어하는 대칭 터보 펌프 바이패스(bypass)를 생성한다. 예컨대, 도 4b는 일 실시예에 따른 배기 모듈(108)의 단면도이다. 도 4b에 도시된 실시예에서, 대칭 유동 밸브(180)는 하강 포지션(404)에 있다. 대칭 유동 밸브(180)는, 프로세싱 챔버(100)가 높은 압력으로 동작하고 있을 때, 하강 포지션(404)으로 이동된다. 예컨대, 대칭 유동 밸브(180)는, 프로세싱 챔버(100)가 약 1 Torr 초과의 압력으로 동작하고 있을 때, 하강 포지션(404)으로 이동된다. 일반적으로, 대칭 유동 밸브(180)는, 챔버 내의 압력이 터보 펌프에 의해 허용되는 공차를 초과할 때, 하강 포지션(404)으로 이동된다. 하강 포지션(404)에서, 펌핑 링(184)의 개구(310)는 대칭 유동 밸브(180)에 의해 밀봉된다. 따라서, 제1 진공 펌프 개구(202)는 진공배기 채널들(114)로부터 격리된다. 따라서, 배기 모듈(108)에 진입하는 유체는 하나 이상의 관통 홀들(312)을 통해 유체 통로(314) 내로 강제된다. 유체 통로(314)는 제2 진공 펌프 개구(204)와 연통한다. 따라서, 대칭 유동 밸브(180)가 하강 포지션(404)에 있을 때, 진공배기 채널들(114)로부터의 유체는 제2 진공 펌프 개구(204) 내로 지향된다.
[0044] 도 4a와 도 4b 둘 모두에 예시된 바와 같이, 제2 진공 펌프 개구(204)에 포어라인(406)이 커플링된다. 포어라인(406)은 그 포어라인(406)에 커플링된 유동 제어 메커니즘(408)을 포함할 수 있다. 유동 제어 메커니즘(408)은 포어라인(406) 내로의 유체의 유동을 제어하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 유동 제어 메커니즘(408)은 스로틀(버터플라이(butterfly)) 밸브일 수 있다.
[0043] 전술한 바가 특정 실시예들에 관한 것이지만, 다른 및 추가적인 실시예들이 본원의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본원의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 바디(body) ― 상기 바디는 상기 바디를 통해 형성된, 제1 진공 펌프 개구 및 제2 진공 펌프 개구를 가짐 ―;
    상기 제1 진공 펌프 개구와 상기 제2 진공 펌프 개구 둘 모두 위에서 상기 바디에 포지셔닝(position)된 펌핑 링; 및
    상기 펌핑 링 위에서 상기 바디에 포지셔닝된 대칭 유동 밸브
    를 포함하며,
    상기 펌핑 링은 실질적인 링 형상 바디를 포함하고,
    상기 실질적인 링 형상 바디는,
    상단 표면 및 바닥 표면 ― 상기 상단 표면은 상기 상단 표면에 형성된 하나 이상의 관통 홀(through hole)들을 갖고, 상기 하나 이상의 관통 홀들은 상기 제1 진공 펌프 개구와 동심인 패턴으로 배열되고, 상기 바닥 표면은 상기 바닥 표면에 형성된 유체 통로를 갖고, 상기 유체 통로는 상기 하나 이상의 관통 홀들 각각을 상호연결함 ―; 및
    상기 실질적인 링 형상 바디에 형성된 개구 ― 상기 개구는 상기 진공 펌프 개구와 실질적으로 정렬됨 ―
    를 포함하고,
    상기 대칭 유동 밸브는 상승 포지션과 하강 포지션 사이에서 이동가능하고, 상기 상승 포지션은 상기 실질적인 링 형상 바디의 개구를 통한 상기 진공 펌프 개구 내로의 통과를 가능하게 하고, 상기 하강 포지션은 상기 실질적인 링 형상 바디의 개구를 실질적으로 밀봉하는,
    프로세싱 챔버를 위한 배기 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 대칭 유동 밸브는,
    하나 이상의 액추에이터 조립체들을 더 포함하며,
    각각의 액추에이터 조립체는,
    디스크 형상 바디에 커플링된 암(arm); 및
    상기 암에 커플링된 액추에이터
    를 포함하고,
    상기 액추에이터는 상기 디스크 형상 바디를 수직 방향으로 이동시키도록 구성되는,
    프로세싱 챔버를 위한 배기 모듈.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 액추에이터 조립체들 각각은 상기 디스크 형상 바디 주위에 어레이로 포지셔닝되는,
    프로세싱 챔버를 위한 배기 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 관통 홀들 각각은 원형 형상인,
    프로세싱 챔버를 위한 배기 모듈.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 관통 홀들 각각은 슬릿(slit) 형상인,
    프로세싱 챔버를 위한 배기 모듈.
  6. 프로세싱 구역을 정의하고, 그리고 상기 프로세싱 구역에 플라즈마를 생성하도록 구성된 챔버 바디;
    상기 프로세싱 구역에 배치된 기판 지지 조립체; 및
    배기 모듈
    을 포함하며,
    상기 배기 모듈은,
    상기 챔버 바디에 커플링된 바디 ― 상기 바디는 상기 바디를 통해 형성된, 제1 진공 펌프 개구 및 제2 진공 펌프 개구를 가짐 ―;
    상기 제2 진공 펌프 개구와 진공 펌프 개구 둘 모두 위에서 상기 바디에 포지셔닝된 펌핑 링; 및
    상기 펌핑 링 위에서 상기 바디에 포지셔닝된 대칭 유동 밸브
    를 포함하고,
    상기 펌핑 링은 실질적인 링 형상 바디를 포함하고,
    상기 실질적인 링 형상 바디는,
    상단 표면 및 바닥 표면 ― 상기 상단 표면은 상기 상단 표면에 형성된 하나 이상의 관통 홀들을 갖고, 상기 하나 이상의 관통 홀들은 상기 제1 진공 펌프 개구와 동심인 패턴으로 배열되고, 상기 바닥 표면은 상기 바닥 표면에 형성된 유체 통로를 갖고, 상기 유체 통로는 상기 하나 이상의 관통 홀들 각각을 상호연결함 ―; 및
    상기 실질적인 링 형상 바디에 형성된 개구 ― 상기 개구는 상기 진공 펌프 개구와 실질적으로 정렬됨 ―
    를 포함하고,
    상기 대칭 유동 밸브는 상승 포지션과 하강 포지션 사이에서 이동가능하고, 상기 상승 포지션은 상기 실질적인 링 형상 바디의 개구를 통한 상기 진공 펌프 개구 내로의 통과를 가능하게 하고, 상기 하강 포지션은 상기 실질적인 링 형상 바디의 개구를 실질적으로 밀봉하는,
    프로세싱 챔버.
  7. 제1 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 실질적인 링 형상 바디는,
    상기 제2 진공 펌프 개구 위에 포지셔닝된 연장 부분을 더 포함하며,
    상기 유체 통로는 상기 연장 부분 내로 연장되는,
    프로세싱 챔버를 위한 배기 모듈 또는 프로세싱 챔버.
  8. 제1 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 대칭 유동 밸브는,
    디스크 형상 바디를 포함하며,
    상기 디스크 형상 바디는 상기 실질적인 링 형상 바디에 형성된 개구의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 갖는,
    프로세싱 챔버를 위한 배기 모듈 또는 프로세싱 챔버.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 대칭 유동 밸브는,
    하나 이상의 액추에이터 조립체들을 더 포함하며,
    각각의 액추에이터 조립체는,
    디스크 형상 바디에 커플링된 암; 및
    상기 암에 커플링된 액추에이터
    를 포함하고,
    상기 액추에이터는 상기 디스크 형상 바디를 수직 방향으로 이동시키도록 구성되는,
    프로세싱 챔버.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 액추에이터 조립체들 각각은 상기 디스크 형상 바디 주위에 어레이로 포지셔닝되는,
    프로세싱 챔버.
  11. 제1 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 실질적인 링 형상 바디는,
    내측 벽 및 외측 벽; 및
    상기 내측 벽에 형성된 스텝(step)
    을 더 포함하며,
    상기 스텝은, 상기 대칭 유동 밸브가 하강 포지션에 배치될 때, 상기 대칭 유동 밸브를 수용하도록 구성된 수용 표면을 정의하는,
    프로세싱 챔버를 위한 배기 모듈 또는 프로세싱 챔버.
  12. 제1 항 또는 제6 항에 있어서,
    상기 배기 모듈은 측벽들 및 바닥을 갖는 바디를 포함하며, 상기 개구는 상기 바디의 바닥에 형성되는,
    프로세싱 챔버를 위한 배기 모듈 또는 프로세싱 챔버.
  13. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 진공 펌프 개구에 커플링된 포어라인(foreline), 및 상기 진공 펌프 개구에 커플링된 대칭 터보 분자 펌프를 더 포함하는,
    프로세싱 챔버.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 포어라인은,
    상기 포어라인 내로의 유체의 유동을 제어하도록 구성된 유동 제어 메커니즘을 포함하며, 상기 유동 제어 메커니즘은 버터플라이(butterfly) 밸브인,
    프로세싱 챔버.
  15. 복수의 독립적으로 교체가능하고 독립적으로 에너자이징가능한(energizable) 양극성 정전 척 조립체들을 포함하는 정전 척의 기판 지지 표면에 대하여 대면적 기판을 배치하는 단계;
    상기 기판 지지 표면에 상기 기판을 고정시키기 위해, 상기 양극성 정전 척 조립체들의 적어도 제1 그룹을 에너자이징하는 단계;
    상기 기판과 상기 기판 지지 표면 사이에 배면 가스를 제공하는 단계; 및
    캔틸레버 배향(cantilevered orientation)으로 고정되고 상기 양극성 정전 척 조립체들을 에워싸는 밀봉부 아래에서 압력을 가하는 단계
    를 포함하며,
    상기 압력은 상기 밀봉부를 휘게 하여 상기 기판과 접촉하게 하는,
    기판을 척킹하기 위한 방법.
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