KR20220025830A - 빔라인 아키텍처 및 이의 동작 방법 - Google Patents

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KR20220025830A
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wafer handling
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handling chamber
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크리스토퍼 알. 하템
크리스토퍼 에이. 로우랜드
조셉 씨. 올슨
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

빔라인 아키텍처는, 웨이퍼 핸들링 챔버, 대기 환경과 웨이퍼 핸들링 챔버 사이에서 작업물들의 이송을 가능하게 하기 위해 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합된 로드-락, 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합되고, 작업물들에 대해 플라즈마 사전-세정 프로세스, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 프로세스, 플라즈마 어닐링 프로세스, 사전-가열 프로세스, 및 에칭 프로세스 중 적어도 하나를 수행하기 위한 플라즈마 소스를 포함하는 플라즈마 챔버, 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합되고, 작업물들에 대해 이온 주입 프로세스를 수행하도록 적응된 프로세스 챔버, 및 웨이퍼 핸들링 챔버 및 프로세스 챔버로부터 플라즈마 챔버를 밀봉하기 위해 웨이퍼 핸들링 챔버와 플라즈마 챔버 사이에 배치된 밸브를 포함하고, 플라즈마 챔버 내의 압력 및 프로세스 챔버 내의 압력은 서로 독립적으로 변화될 수 있다.

Description

통합된 플라즈마 프로세싱을 갖는 빔라인 아키텍처
본 개시의 실시예들은 전반적으로 반도체 디바이스 제조의 분야에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 통합된 플라즈마 프로세싱을 갖는 빔라인 이온 주입 아키텍처에 관한 것이다.
전자 컴포넌트들이 더 작아지고, 더 복잡해지고, 더 강력해짐에 따라, 이러한 컴포넌트들에 채용되는 반도체 디바이스들은 결함들, 불순물들, 및 균일성에 관하여 점점 더 제한적인 허용 오차들을 경험한다. 반도체 웨이퍼 상에 이온 주입이 수행될 때, 웨이퍼의 구조, 순도, 및 균일도는 모두 이온 주입 이전에 웨이퍼의 표면 상의 자연 산화물 및 유기 오염물의 존재에 의해, 뿐만 아니라, 이온 주입 이후에 남은 잔류 증착물, 에칭/스퍼터링된 잔류물, 및 폴리머 화학물과 같은 잔류 물질의 존재에 의해 부정적인 영향을 받을 수 있다. 따라서, 이온 주입 전후에 반도체 웨이퍼들로부터 표면 오염물들을 제거하는 것은 최신 애플리케이션들에서 성능을 최적화하는데 유리하거나 필요할 수 있다. 웨이퍼 처리량에 악영향을 미치지 않고 (표면 오염물이 웨이퍼에 도입될 수 있는) 대기에 웨이퍼를 노출시키지 않는 효율적이고 비용 효율적인 방식으로 이러한 제거를 수행하는 것은 지금까지 상당한 도전을 제시하였다.
이들 및 다른 고려사항에 관하여, 본 개선이 유용할 수 있다.
이 요약은 간단한 형태로 다양한 개념을 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구된 주제의 주요 피처 또는 필수 피처를 식별하기 위한 것이 아니며, 청구된 주제의 범위를 결정하는 데 도움을 주기 위한 것도 아니다.
본 개시의 일 실시예에 따른 빔라인 아키텍처의 예시적인 실시예는, 웨이퍼 핸들링 챔버, 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합되고, 작업물(workpiece)들 상에 사전-이온 주입 프로세스(pre-ion implantation process) 및 사후-이온 주입 프로세스(post-ion implantation process) 중 적어도 하나를 수행하기 위한 플라즈마 소스를 포함하는 플라즈마 챔버, 및 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합되고, 작업물들 상에 이온 주입 프로세스를 수행하도록 적응된 프로세스 챔버를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 빔라인 아키텍처의 다른 예시적인 실시예는, 웨이퍼 핸들링 챔버, 대기 환경과 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 사이의 작업물들의 이송을 가능하게 하기 위해 상기 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합된 로드-락(load-lock), 상기 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합되고, 작업물들 상에 플라즈마 사전-세정 프로세스, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 프로세스, 플라즈마 어닐링 프로세스, 사전-가열 프로세스, 및 에칭 프로세스 중 적어도 하나를 수행하기 위한 플라즈마 소스를 포함하는 플라즈마 챔버, 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합되고, 작업물들 상에 이온 주입 프로세스를 수행하도록 적응된 프로세스 챔버, 및 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 및 상기 프로세스 챔버로부터 상기 플라즈마 챔버를 밀봉하기 위해 상기 웨이퍼 핸들링 챔버와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치된 밸브를 포함할 수 있으며, 상기 플라즈마 챔버 내의 압력 및 상기 프로세스 챔버 내의 압력은 서로 독립적으로 변화될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른 빔라인 아키텍처를 동작시키기 위한 방법의 예시적인 실시예는 작업물을 웨이퍼 핸들링 챔버로부터 플라즈마 챔버 내로 이동시키는 단계, 작업물 상에 사전-이온 주입 프로세스 및 사후-이온 주입 프로세스 중 적어도 하나를 수행하는 단계, 및 작업물을 웨이퍼 핸들링 챔버로부터 프로세스 챔버 내로 이동시키는 단계 및 작업물 상에 이온 주입 프로세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 개시된 장치의 다양한 실시예들이 첨부 도면들을 참조하여 이제 설명될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 빔라인 아키텍처(beamline architecture)의 예시적인 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 빔라인 아키텍처를 동작시키는 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3은 본 개시에 따른 빔라인 아키텍처의 다른 예시적인 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 개시에 따른 빔라인 아키텍처의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예를 상세히 설명하며, 본 개시의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 개시의 주제는 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 개시된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 이러한 실시예들이 제공되어 본 개시가 철저하고 완전하게 될 것이며, 당업자에게 주제의 범위를 충분히 전달할 것이다. 도면에서, 같은 번호는 명세서 전체에서 같은 엘리먼트를 나타낸다.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 빔라인 아키텍처(10)(이하, "아키텍처(10)")를 도시한다. 아키텍처(10)는 하나 이상의 캐리어(12), 버퍼(14), 입구 로드-락(16), 출구 로드-락(18), 웨이퍼 핸들링 챔버(20), 플라즈마 챔버(22), 및 프로세스 챔버(24)를 포함할 수 있다. 입구 로드-락(16) 및 출구 로드-락(18)은, 이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 캐리어들(12) 및 버퍼(14)의 대기 환경과 웨이퍼 핸들링 챔버(20), 플라즈마 챔버(22), 및 프로세스 챔버(24)의 진공 환경 사이에서 기밀성 분리를 유지하는 한편, 그것들 사이에서 작업물들(예를 들어, 실리콘 웨이퍼들)의 전달을 가능하게 하기 위한 각각의 밸브들(16a, 16b 및 18a, 18b)을 포함할 수 있다.
버퍼(14)는 작업물을 캐리어(12)로부터 입구 로드-락(16)으로 그리고 출구 로드-락(18)으로부터 캐리어(12)로 이송하도록 구성된 하나 이상의 대기 공간의 로봇(atmospheric robot)(25)을 포함할 수 있다. 웨이퍼 핸들링 챔버(20)는 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 입구 로드-락(16), 플라즈마 챔버(22), 프로세스 챔버(24), 및 출구 로드-락(18) 사이에서 작업물들을 이송하도록 구성된 하나 이상의 진공 공간의 로봇들(vacuum robot)(26)을 포함할 수 있다. 웨이퍼 핸들링 챔버(20)는 프로세스 챔버(24)에서의 프로세싱 전에 원하는 방식으로 작업물들을 배향하도록 구성된 정렬 스테이션(alignment station)(27)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 정렬 스테이션(27)은 작업물 상의 노치 또는 다른 표시(indicia)를 검출하여 배향을 결정 및/또는 조정하도록 구성될 수 있다. 작업물 정렬이 요구되지 않으면, 정렬 스테이션(27)은 단순한 받침대 또는 스탠드를 포함할 수 있다. 정렬 스테이션(27)은 또한 기판 식별과 같은 추가적인 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다.
웨이퍼 핸들링 챔버(20)는 다양한 계측 컴포넌트들(28)을 더 포함할 수 있다. 계측 컴포넌트들(28)은 타원계, 반사계, 고온계(pyrometer) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 계측 컴포넌트(28)는 플라즈마 챔버(22)에서의 프로세싱 전후 및/또는 프로세스 챔버(24)에서의 프로세싱 전후에 작업물의 다양한 양태 및 피처의 측정을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 계측 컴포넌트들(28)은 작업물들의 표면들 상의 자연 산화물들 및 다른 오염물들의 검출 및 측정을 가능하게 할 수 있다. 계측 컴포넌트들(28)은 또한 작업물들의 표면들 상에 증착된 막들의 두께들 및 조성물들의 측정을 가능하게 할 수 있다.
프로세스 챔버(24)는 웨이퍼 핸들링 챔버(20)에 연결될 수 있고, 프로세싱될 작업물들을 수용하고 프로세싱 동안 원하는 위치들 및 배향들로 이러한 작업물들을 유지하기 위한 정합, 클램핑, 및/또는 냉각 메커니즘들을 갖는 플래튼 또는 스테이지(30)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 프로세스 챔버(24)는 이온 주입을 위해 작업물 상으로 이온 빔을 투영하도록 구성된 종래의 빔라인 이온 주입 장치(이하, 이온 주입기)의 프로세스 챔버일 수 있다. 이온 주입기(프로세스 챔버(24)를 제외하고 도시되지 않음)는 이온 소스, 분석기 자석, 보정기 자석 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 종래의 빔라인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 이온 주입기는 원하는 종을 갖는 하나 이상의 공급 가스를 이온 소스에 도입하는 것에 응답하여 스팟 유형 이온 빔으로서 이온 빔을 생성할 수 있다. 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 이온 주입기는 이온 빔이 이온 소스로부터 플래튼(30) 상에 배치된 작업물로 전파할 때 이온 빔을 성형, 집속(focus), 가속, 감속, 및/또는 굴곡시키도록 적응된 다양한 추가적인 빔 프로세싱 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이온 주입기는 작업물 상에 하나 이상의 방향으로 이온 빔을 스캐닝하기 위한 정전 스캐너를 포함할 수 있다.
프로세스 챔버(24)와 같이, 플라즈마 챔버(22)는 웨이퍼 핸들링 챔버(20)에 연결될 수 있고, 프로세싱될 작업물들을 수용하고 프로세싱 동안 이러한 작업물들을 유지하기 위한 플래튼 또는 스테이지(32)를 포함할 수 있다. 플라즈마 챔버(22)와 웨이퍼 핸들링 챔버(20)의 접합부에는 밸브(31)가 구비되어 기밀 분리를 가능하게 할 수 있다. 따라서, 플라즈마 챔버(22) 내의 압력은, 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이 플라즈마 챔버(22)에서 수행되는 다양한 프로세스들을 수용하기 위해 웨이퍼 핸들링 챔버(20)의 진공 환경과 독립적으로 조절될 수 있다.
플라즈마 챔버 (22)는 가스 소스 (미도시)에 의해 플라즈마 챔버 (22)에 공급된 가스 상태의 종들로부터 에너제틱 플라즈마를 생성하도록 구성된 플라즈마 소스 (34)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 플라즈마 소스 (34)는 라디오 주파수 (RF) 플라즈마 소스 (예를 들어, 유도성 결합 플라즈마 (ICP) 소스, 용량성 결합 플라즈마 (CCP) 소스, 헬리콘 소스, 전자 사이클로트론 공명 (ECR) 소스), 간접 가열 캐소드 (IHC) 소스, 또는 글로우 방전 소스일 수 있다. 특정 실시예에서, 플라즈마 소스 (34)는 RF 플라즈마 소스일 수도 있고, RF 생성기 및 RF 매칭 네트워크를 포함할 수 있다. 본 개시는 이에 한정되는 것은 아니다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 플라즈마 챔버(22)는 플래튼(32) 상에 배치된 작업물 상에 다양한 종래의 프로세스들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 챔버(22)는 작업물 상에서 플라즈마 세정 프로세스를 수행하기 위해 사용될 수 있으며, 여기서 플라즈마 챔버(22)에 공급되는 가스 종들의 플라즈마-활성화된 원자들 및 이온들은 작업물의 표면 상의 유기 오염물들을 파괴할 수 있으며, 그 후 이러한 오염물들은 플라즈마 챔버(22)로부터 배기될 수 있다. 플라즈마 세정은 소위 "사전-세정(pre-clean)" 프로세스의 일부로서 수행될 수 있으며, 여기서 자연 산화물들 및 다른 표면 오염물들은 작업물이 프로세스 챔버(24)에서 이온 주입을 경험하기 전에 작업물의 표면으로부터 제거될 수 있다. 사전-세정은 사전-세정 프로세스의 결여 시에 주입된 작업물들에 비해 더 높은 품질, 더 양호한 성능 작업물들을 생성하기 위해 이온 주입 동안 작업물들 내로의 원하지 않는 산소 원자들의 "녹-인(knock-in)"을 방지하거나 완화시킬 수 있다.
플라즈마 챔버(22)는 또한 작업물들 상에서 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)을 수행하기 위해 사용될 수 있으며, 여기서 가스 종들은 작업물들의 표면들 상에 증착되어 그 위에 원하는 재료들의 박막들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세스 챔버(24)에서 이온 주입 프로세스를 작업물에 진행하기 전에 원하는 화학물질의 박막이 작업물의 표면에 도포될 수 있으며, 여기서 이온 주입 프로세스는 작업물의 표면 상에 원하는 조성 또는 상태를 달성하기 위해 인가된 화학물질을 활성화 또는 상호작용할 수 있다. 특정 예에서, 원하는 재료의 얇은 도핑 층이 작업물의 표면에 도포될 수 있으며, 여기서, 도포된 층은 프로세스 챔버(24)에서 이온들로 작업물로 충돌(knock)될 수 있다. 다른 예에서, 사전-세정 화학물질이 자연 산화물들을 제거하기 위해 PECVD를 통해 인가될 수 있다. 다른 예에서, PECVD는 원하는 재료의 막으로 작업물의 캡핑(capping)을 달성하기 위해 작업물의 이온 주입 후에 수행될 수 있다(예를 들어, 활성화 어닐링 동안 도펀트 손실이 휘발되는 것을 방지하기 위한 실리콘 질화물 캡핑).
플라즈마 챔버(22)는 또한 이온 주입 후에 작업물들의 플라즈마 어닐링을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 소스(34)에 의해 생성된 에너제틱 플라즈마는 작업물로부터의 결함들을 제거하기 위해 미리 결정된 속도(rate)에서 미리 결정된 온도로 작업물을 가열하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 어닐링 프로세스는 작업물을 섭씨 500-600도의 중간 온도로 램핑(ramping)하는 단계, 및 그런다음 섭씨 150도/초의 속도로 섭씨 850-1050도 사이의 피크 온도까지 램핑하는 단계를 포함할 수 있다. 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예들에서, 플라즈마 챔버 (22)는 이온 주입 전 및/또는 후에 작업물들 상에서 다양한 다른 프로세스들을 수행하기 위해 채용될 수 있다. 이들은 가열, 냉각, 및 에칭을 포함하며, 이에 제한되지 않는다.
도 2를 참조하면, 본 개시에 따라 전술한 아키텍처(10)를 동작시키는 예시적인 방법을 예시하는 흐름도가 도시된다. 이하, 도 1에 도시된 본 개시의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.
예시적인 방법의 블록(100)에서, 대기 공간의 로봇(25)은 작업물을 캐리어들(12) 중 하나로부터 입구 로드-락(16)으로 이동시킬 수 있다. 이어서, 입구 로드-락(16)의 밸브(16a)가 폐쇄될 수 있고, 입구 로드-락(16)은 진공 압력 또는 거의 진공 압력(예를 들어, 1x10-3 Torr)으로 펌핑 다운될 수 있다. 입구 로드-락(16)의 밸브(16b)는 이어서 개방될 수 있다.
예시적인 방법의 블록(110)에서, 진공 공간의 로봇(26)은 입구 로드-락(16)으로부터 계측 컴포넌트들(28)로 작업물을 이동시킬 수 있으며, 여기서 작업물의 다양한 양태들 및 피처들이 측정되거나 검출될 수 있다. 예를 들어, 계측 컴포넌트들(28)은 (후술되는 바와 같이) 플라즈마 챔버(22) 내의 작업물 상에서 어떤 프로세스들이 수행될 것인지를 결정하기 위해 작업물의 표면 상의 자연 산화물들 및 다른 오염물들을 검출 또는 측정하는데 사용될 수 있다.
예시적인 방법의 블록(120)에서, 진공 공간의 로봇(26)은 계측 컴포넌트들(28)로부터 플라즈마 챔버(22)의 플래튼(32)으로 작업물을 이동시킬 수 있다. 그런 다음, 플라즈마 챔버(22)의 밸브(31)가 폐쇄될 수 있고, 플라즈마 챔버(22) 내의 작업물 상에 하나 이상의 사전-이온 주입 프로세스들을 수행하기 위해 (예를 들어, 펌핑 업 또는 다운을 통해) 원하는 압력이 플라즈마 챔버(22) 내에 확립될 수 있다. 다양한 예들에서, 작업물은 전술한 바와 같이 플라즈마 챔버 (22)에서 플라즈마 세정 프로세스, PECVD 프로세스, 예열 프로세스 등을 경험할 수 있다. 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
예시적인 방법의 블록(130)에서, 플라즈마 챔버(22)의 밸브(31)가 개방될 수 있고, 진공 공간의 로봇(26)은 플라즈마 챔버(22)의 플래튼(32)으로부터 작업물의 다양한 양태들 및 피처들이 측정되거나 검출될 수 있는 계측 컴포넌트들(28)로 작업물을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 계측 컴포넌트들(28)은, 플라즈마 챔버(22)에서 수행되는 플라즈마 세정 프로세스가 작업물 상의 표면 오염물들을 미리 결정된 오염 임계치 미만의 레벨로 감소시키는데 효과적이었는지 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다.
예시적인 방법의 블록(140)에서, 진공 공간의 로봇(26)은 계측 컴포넌트(28)로부터 정렬 스테이션(27)으로 작업물을 이동시킬 수 있다. 정렬 스테이션(27)은 프로세스 챔버(24)에서 프로세싱하기 전에 원하는 방식으로 작업물을 배향시키기 위해 사용될 수 있다(후술되는 바와 같이). 예를 들어, 정렬 스테이션(27)은 작업물 상의 노치 또는 다른 표시의 위치를 검출할 수 있고, 노치를 미리 결정된 위치로 이동시키기 위해 작업물을 회전시키거나 다른 식으로 재배향시킬 수 있다.
예시적인 방법의 블록(150)에서, 진공 공간의 로봇(26)은 작업물을 정렬 스테이션(27)으로부터 프로세스 챔버(24) 내의 플래튼(30)으로 이동시킬 수 있다. 이어서, 작업물은 전술한 바와 같이 프로세스 챔버(24) 내에서 하나 이상의 이온 주입 프로세스들을 경험할 수 있다.
예시적인 방법의 블록(160)에서, 진공 공간의 로봇(26)은 프로세스 챔버(24)의 플래튼(30)으로부터 플라즈마 챔버(22)의 플래튼(32)으로 작업물을 이동시킬 수 있다. 이어서, 플라즈마 챔버(22)의 밸브(31)가 폐쇄될 수 있고, 플라즈마 챔버(22) 내의 작업물 상에 하나 이상의 사후-이온 주입 프로세스들을 수행하기 위해 (예를 들어, 펌핑 업 또는 다운을 통해) 원하는 압력이 플라즈마 챔버(22) 내에 확립될 수 있다. 다양한 예들에서, 작업물은 전술한 바와 같이 플라즈마 챔버 (22)에서 플라즈마 세정 프로세스, PECVD 캡핑 프로세스, 플라즈마 어닐링 프로세스, 에칭 프로세스 등을 경험할 수도 있다. 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
예시적인 방법의 블록(170)에서, 플라즈마 챔버(22)의 밸브(31)가 개방될 수 있고, 진공 공간의 로봇(26)은 플라즈마 챔버(22)의 플래튼(32)으로부터 작업물의 다양한 양태들 및 피처들이 측정되거나 검출될 수 있는 계측 컴포넌트들(28)로 작업물을 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 계측 컴포넌트들(28)은 플라즈마 챔버(22)에서 수행되는 사후-이온 주입 프로세스들의 효율을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
예시적인 방법의 블록(180)에서, 진공 공간의 로봇(26)은 로드-락(18)을 빠져나가도록 계측 컴포넌트들(28)로부터 작업물을 이동시킬 수 있다. 이어서, 출구 로드-락(18)의 밸브(18b)는 폐쇄될 수 있고, 출구 로드-락(18)은 대기압까지 펌핑될 수 있다. 이어서, 출구 로드-락(18)의 밸브(18a)가 개방될 수 있고, 대기 공간의 로봇(25)이 작업물을 출구 로드-락(18)으로부터 캐리어(12) 중 하나로 이동시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 빔라인 아키텍처(200)(이하, '아키텍처(200)'라 칭함)가 도시되어 있다. 아키텍처(200)는 전술한 아키텍처(10)와 유사할 수 있고, 전술한 바와 같이 아키텍처(10)의 대응하는 컴포넌트들과 유사한 하나 이상의 캐리어(212), 버퍼(214), 입구 로드-락(216), 출구 로드-락(218), 웨이퍼 핸들링 챔버(220), 플라즈마 챔버(222), 및 프로세스 챔버(224)를 포함할 수 있다.
전술한 아키텍처(10)와 달리, 아키텍처(200)는 웨이퍼 핸들링 챔버(220)와 플라즈마 챔버(222) 사이에 배치된 이송 챔버((223)를 더 포함할 수 있다. 웨이퍼 핸들링 챔버(220)와 이송 챔버(223)의 접합부 및 이송 챔버(223)와 플라즈마 챔버(222)의 접합부에 각각, 그것들 사이의 기밀 분리를 가능하게 하기 위해 밸브(231, 233)가 구현될 수 있다. 이송 로봇(235)이 이송 챔버(223) 내에 배치될 수 있고, 웨이퍼 핸들링 챔버(220)와 플라즈마 챔버(222) 사이에서 작업물들을 이송하는데 사용될 수 있다. 이송 챔버(223)는 전술한 계측 컴포넌트들(28)과 유사한 다양한 계측 컴포넌트들(228)을 추가로 수용할 수 있다(예를 들어, 계측 컴포넌트들(228)은 아키텍처(10)의 구성에 대해 이송 챔버(223)로 재배치될 수 있다). 아키텍처(200)는 상기에서 설명되고 도 2에 도시된 방법과 유사한 방식으로 동작될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 빔라인 아키텍처(300)(이하, 구조(300))가 도시되어 있다. 아키텍처(300)는 전술한 아키텍처(200)와 유사할 수 있고, 아키텍처(200)의 대응하는 컴포넌트들과 유사한 하나 이상의 캐리어들(312), 버퍼(314), 웨이퍼 핸들링 챔버(320), 플라즈마 챔버(322), 프로세스 챔버(324), 및 이송 챔버(323)를 포함할 수 있다. 앞서 설명된 아키텍처(200)와 달리, 아키텍처(300)는, 별개의 입구 및 출구 로드-락들을 갖는 대신에, 작업물들이 캐리어들(312)과 웨이퍼 핸들링 챔버(320) 사이에서 이송될 수 있는 조합된 입구/출구 로드-락(317)을 포함할 수 있다. 또한, 이송 챔버(323) 및 플라즈마 챔버(322)는 웨이퍼 핸들링 챔버(320)의 입구/출구 로드-락(317), 버퍼(314), 및 캐리어(312)와 동일한 측면 상에 위치될 수 있다. 아키텍처(300)는 상기에서 설명되고 도 2에 도시된 방법과 유사한 방식으로 동작될 수 있다.
당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 전술한 아키텍처들(10, 200, 및 300) 및 전술한 방법은 반도체 작업물들의 빔라인 프로세싱에 관한 많은 이점들을 제공한다. 예를 들어, 아키텍처(10)와 관련하여(그리고 아키텍처들(200 및 300)에 유사하게 제공됨), 플라즈마 챔버(22) 및 프로세스 챔버(24)가 웨이퍼 핸들링 챔버(20)에 직접 연결되기 때문에, 작업물이 플라즈마 챔버(22)와 프로세스 챔버(24) 사이에서 이송될 때 작업물을 대기(오염물들이 작업물에 도입될 수 있는)에 노출시키는 것을 피하면서, 작업물이 이온 주입 프로세스를 경험하기 직전에 및/또는 직후에 플라즈마 세정, PECVD, 및 플라즈마 어닐링과 같은 프로세스들이 작업물 상에 수행될 수 있다. 더욱이, 플라즈마 챔버(22)가 프로세스 챔버(24)로부터 분리되어 이격되어 있기 때문에, 챔버들 중 하나와 연관된 다수의 변수들(예를 들어, 압력, 재료들, 화학물질 등)은 이러한 챔버 내에서 원하는 프로세스들을 실시하기 위해 변경될 수 있고, 챔버들 중 다른 챔버에 대한 이러한 변수들의 영향은 고려될 필요가 없다.
본 개시는 본 명세서에 기재된 특정 실시예들에 의해 범위가 제한되지 않는다. 실제로, 본 명세서에 설명된 것들 외에, 본 개시내용의 다른 다양한 실시예들 및 수정들은 전술한 설명 및 첨부 도면들로부터 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 수정들은 본 개시의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다. 또한, 본 개시는 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 본 명세서에서 설명되었지만, 당업자는 그의 유용성이 이에 제한되지 않는다는 것을 인식할 것이다. 본 개시의 실시예들은 임의의 수의 목적들을 위해 임의의 수의 환경들에서 유리하게 구현될 수 있다. 따라서, 이하에서 설명되는 청구항들은 본 개시의 전체적인 효과와 사상을 고려하여 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 빔라인 아키텍처에 있어서,
    웨이퍼 핸들링 챔버(wafer handling chamber);
    상기 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합되고, 작업물(workpiece)들 상에 사전-이온 주입 프로세스(pre-ion implantation process) 및 사후-이온 주입 프로세스(post-ion implantation process) 중 적어도 하나를 수행하기 위한 플라즈마 소스를 포함하는 플라즈마 챔버; 및
    상기 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합되고 상기 작업물들 상에 이온 주입 프로세스를 수행하도록 적응된 프로세스 챔버를 포함하는, 빔라인 아키텍처.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 및 상기 프로세스 챔버로부터 상기 플라즈마 챔버를 밀봉하기 위해 상기 웨이퍼 핸들링 챔버와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치된 밸브를 더 포함하는, 빔라인 아키텍처.
  3. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 챔버와 상기 프로세스 챔버 사이에서 상기 작업물들을 이동시키기 위해 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 내에 배치된 진공 공간의 로봇(vacuum robot)을 더 포함하는, 빔라인 아키텍처.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 챔버는 플라즈마 사전-세정 프로세스, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 프로세스, 플라즈마 어닐링 프로세스, 사전-가열 프로세스, 및 에칭 프로세스 중 적어도 하나를 수행하도록 적응된, 빔라인 아키텍처.
  5. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 챔버 내의 압력 및 상기 프로세스 챔버 내의 압력은 서로 독립적으로 변화될 수 있는, 빔라인 아키텍처.
  6. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 내에 배치된 계측 컴포넌트들을 더 포함하는, 빔라인 아키텍처.
  7. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 핸들링 챔버와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치된 이송 챔버를 더 포함하고, 상기 이송 챔버는 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 및 상기 플라즈마 챔버에 대해 밀봉가능한, 빔라인 아키텍처.
  8. 제7항에 있어서, 상기 웨이퍼 핸들링 챔버와 상기 플라즈마 챔버 사이에서 작업물들을 이동시키기 위해 상기 이송 챔버 내에 배치된 이송 로봇을 더 포함하는, 빔라인 아키텍처.
  9. 제7항에 있어서, 상기 이송 챔버 내에 배치된 계측 컴포넌트들을 더 포함하는, 빔라인 아키텍처.
  10. 제1항에 있어서, 대기 환경과 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 사이의 작업물들의 이송을 가능하게 하기 위해 상기 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합된 로드-락(load-lock)을 더 포함하는, 빔라인 아키텍처.
  11. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 내에 배치된 정렬 스테이션(alignment station)을 더 포함하는, 빔라인 아키텍처.
  12. 빔라인 아키텍처에 있어서,
    웨이퍼 핸들링 챔버;
    대기 환경과 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 사이에서 작업물들의 이송을 가능하게 하기 위해 상기 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합된 로드-락;
    상기 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합되고, 상기 작업물들에 대해 플라즈마 사전-세정 프로세스, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 프로세스, 플라즈마 어닐링 프로세스, 사전-가열 프로세스, 및 에칭 프로세스 중 적어도 하나를 수행하기 위한 플라즈마 소스를 포함하는 플라즈마 챔버;
    상기 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합되고 상기 작업물들 상에 이온 주입 프로세스를 수행하도록 적응된 프로세스 챔버; 및
    상기 웨이퍼 핸들링 챔버 및 상기 프로세스 챔버로부터 상기 플라즈마 챔버를 밀봉하기 위해 상기 웨이퍼 핸들링 챔버와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치된 밸브를 포함하고, 상기 플라즈마 챔버 내의 압력과 상기 프로세스 챔버 내의 압력은 서로 독립적으로 변화될 수 있는, 빔라인 아키텍처.
  13. 웨이퍼 핸들링 챔버, 상기 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합된 플라즈마 챔버, 및 상기 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합된 프로세스 챔버를 포함하는 빔라인 아키텍처를 동작시키는 방법에 있어서,
    작업물을 상기 웨이퍼 핸들링 챔버로부터 상기 플라즈마 챔버 내로 이동시키는 단계;
    상기 작업물에 사전-이온 주입 프로세스 및 사후-이온 주입 프로세스 중 적어도 하나를 수행하는 단계; 및
    상기 작업물을 상기 웨이퍼 핸들링 챔버로부터 상기 프로세스 챔버 내로 이동시키고, 상기 작업물에 이온 주입 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 작업물 상에 사전-이온 주입 프로세스 및 사후-이온 주입 프로세스 중 적어도 하나를 수행하는 단계는, 상기 작업물 상에 이온 주입 프로세스를 수행하기 전에 상기 작업물 상에 플라즈마 사전-세정 프로세스, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 프로세스, 및 사전-가열 프로세스 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 작업물 상에 사전-이온 주입 프로세스 및 사후-이온 주입 프로세스 중 적어도 하나를 수행하는 단계는, 상기 작업물 상에 이온 주입 프로세스를 수행한 후에 상기 작업물 상에 플라즈마 강화 화학 기상 증착 프로세스, 플라즈마 어닐링 프로세스, 및 에칭 프로세스 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 및 상기 프로세스 챔버에 대해 상기 플라즈마 챔버를 밀봉하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 및 상기 프로세스 챔버 내의 압력에 대해 상기 플라즈마 챔버 내의 압력을 변화시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 작업물을 상기 웨이퍼 핸들링 챔버와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치된 이송 챔버 내로 이동시키는 단계를 더 포함하고, 상기 이송 챔버는 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 및 상기 플라즈마 챔버에 대해 밀봉가능한, 방법.
  19. 제13항에 있어서, 상기 작업물을 계측 컴포넌트들로 이동시키는 단계 및 상기 작업물 상의 표면 오염물들 및 표면 피처(surface feature)들 중 적어도 하나를 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제13항에 있어서, 상기 작업물을 상기 웨이퍼 핸들링 챔버에 결합된 로드-락 내로 이동시키는 단계 및 상기 작업물을 대기 환경과 상기 웨이퍼 핸들링 챔버 사이에서 이송하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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