KR20230024415A - 배치 웨이퍼 탈기 챔버, 및 팩토리 인터페이스 및 진공 기반 메인프레임으로의 통합 - Google Patents

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니르 메리
마렉 라드코
폴 비. 로이터
스티븐 산소니
수샨트 에스. 코쉬티
존 조셉 마조코
주안 차신
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

기판 프로세싱 시스템은 진공 기반 메인프레임에 결합된 EFEM(equipment front end module)을 포함하며, EFEM은 다수의 인터페이스 개구들을 포함한다. 시스템은 다수의 인터페이스 개구들 중 인터페이스 개구에서 EFEM에 부착된 배치 탈기 챔버를 추가로 포함한다. 배치 탈기 챔버는 EFEM의 인터페이스 개구에 대해 밀봉되는 하우징을 포함한다. 다수의 기판들을 홀딩하도록 구성된 카세트가 하우징 내에 위치된다. 하우징에 부착된 반응기 챔버는 카세트를 수용하고, 다수의 기판들에 대해 능동 탈기 프로세스를 수행하기 위한 것이다. 능동 탈기 프로세스는 다수의 기판들의 표면들로부터 수분 및 오염물들을 제거한다. 수분 및 오염물들에 대한 출구를 제공하기 위해, 배기 라인이 반응기 챔버에 부착된다.

Description

배치 웨이퍼 탈기 챔버, 및 팩토리 인터페이스 및 진공 기반 메인프레임으로의 통합
[001] 본 출원은 전자 디바이스 제조에 관한 것으로, 더 구체적으로, 장비 프론트 엔드 모듈(EFEM; elquipment front end module)들의 배치 웨이퍼 탈기 챔버(batch wafer degas chamber)들, 및 진공 기반 메인프레임(vacuum-based mainframe)으로의 이의 통합에 관한 것이다.
[002] 반도체 컴포넌트 제조에서 기판들의 프로세싱은 다수의 프로세스 툴들에서 수행되며, 여기서 기판들은 기판 캐리어들(예를 들어, 프론트 개방 통합 포드(Front Opening Unified Pod)들 또는 FOUP들)에서 프로세스 툴들 사이에서 이동한다. FOUP들은 각각의 FOUP들과, 전방 벽에 대향하는 EFEM의 후방 벽에 결합된 하나 이상의 목적지들(예를 들어, 로드 록(들) 또는 프로세싱 챔버(들)) 사이에서 기판들을 이송하도록 동작 가능한 로드/언로드 로봇을 포함하는 EFEM의 전방 벽에 도킹될 수 있다. 예를 들어, 이들 다수의 프로세스 툴들이 부착되는 진공 기반 메인프레임을 포함하기 위한 기판 프로세싱 시스템은, 많은 증착 프로세스들에 대한 허용오차들 및 높은 수율들을 충족시키기 위해, 더 낮은 수준들의 오염, 더 높은 수준들의 진공, 및 더 양호한 생산성을 갖도록 노력한다.
[003] 일부 실시예들에서, 기판 프로세싱 시스템이 제공된다. 기판 프로세싱 시스템은 진공 기반 메인프레임에 결합된 EFEM(equipment front end module)을 포함할 수 있으며, EFEM은 다수의 인터페이스 개구들을 갖는다. 배치 탈기 챔버는 다수의 인터페이스 개구들 중 인터페이스 개구에서 EFEM에 부착될 수 있다. 배치 탈기 챔버는 EFEM의 인터페이스 개구에 대해 밀봉되는 하우징을 포함할 수 있다. 카세트가 하우징 내에 위치될 수 있고, 다수의 기판들을 홀딩하도록 구성될 수 있다. 다수의 기판들에 대해 능동 탈기 프로세스를 수행하기 위해, 카세트가 내부에 삽입 가능한 하우징에 반응기 챔버가 부착될 수 있다. 능동 탈기 프로세스는 다수의 기판들의 표면들로부터 수분 및 오염물들을 제거한다. 수분 및 오염물들에 대한 출구를 제공하기 위해, 배기 라인이 반응기 챔버에 부착될 수 있다. 일 실시예에서, EFEM은 불활성 EFEM이다.
[004] 일부 실시예들에서, 기판들을 프로세싱하는 방법이 제공된다. 방법은, 다수의 기판들을 FOUP(front end opening pod)로부터 배치 탈기 챔버의 카세트로 이송하는 단계를 포함할 수 있으며, 그 카세트는 EFEM(equipment front end module)에 부착되거나 EFEM과 기판 프로세싱 시스템의 진공 기반 메인프레임 사이에 포지셔닝되는 것 중 하나이다. 방법은 배치 탈기 챔버의 카세트를 포함하는 카세트 호이스트(cassette hoist)를 하우징으로부터 배치 탈기 챔버의 반응기 챔버 내로 리프팅하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은, 반응기 챔버에 의해, 다수의 기판들에 대해 능동 탈기 프로세스를 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 능동 탈기 프로세스는 다수의 기판들의 표면들로부터 수분 및 오염물들을 제거하여, 탈기된 기판들을 생성한다. 방법은, 배기 라인을 통해 반응기 챔버로부터, 수분 및 오염물들을 통기시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은, 카세트를 갖는 카세트 호이스트를 탈기 챔버의 하우징 내로 다시 하강시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
[005] 일부 실시예들에서, 배치 탈기 챔버가 제공된다. 하우징은 EFEM(equipment front end module)의 인터페이스 개구 및 기판 프로세싱 시스템의 진공 기반 메인프레임 상의 패싯(facet) 둘 모두에 대해 밀봉 가능하다. 배치 탈기 챔버는, 카세트가 내부에 삽입 가능한, 하우징에 부착된 반응기 챔버를 추가로 포함할 수 있다. 카세트는 다수의 기판들을 홀딩하기 위한 것이며, 반응기 챔버는 다수의 기판들에 대해 능동 탈기 프로세스를 수행하기 위한 것이다. 능동 탈기 프로세스는 다수의 기판들의 표면들로부터 수분 및 오염물들을 제거한다. 배치 탈기 챔버는, 하우징 내에 포지셔닝되고 프로세싱을 위해 하우징으로부터 반응기 챔버 내로 카세트를 이동시키고 프로세싱 후에 하우징으로 카세트를 복귀시키도록 적응된 카세트 호이스트를 추가로 포함할 수 있다. 배치 탈기 챔버는 수분 및 오염물들에 대한 출구를 제공하기 위한, 반응기 챔버에 부착된 배기 라인을 추가로 포함할 수 있다.
[006] 본 개시내용의 이들 및 다른 실시예들에 따라 다수의 다른 양상들 및 특징들이 제공된다. 본 개시내용의 실시예들의 다른 특징들 및 양상들은 다음의 상세한 설명, 청구항들 및 첨부 도면들로부터 더 완전히 명백해질 것이다.
[007] 하기에서 설명되는 도면들은 단지 예시적인 목적들을 위한 것이고, 반드시 실척인 것은 아니다. 도면들은 어떠한 방식으로도 본 개시내용의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
[008] 도 1은 실시예에 따른, EFEM 바디의 측벽에 결합된 배치 탈기 챔버를 포함하는 EFEM을 갖는 기판 프로세싱 시스템의 개략적인 평면도를 예시한다.
[009] 도 2는 제1 배치 탈기 챔버가 EFEM에 결합되고 제2 배치 탈기 챔버가 메인프레임의 패싯에 부착되는, 기판 프로세싱 시스템의 대안적인 실시예의 평면도를 예시한다.
[0010] 도 3a는 다양한 실시예들에 따른 배치 탈기 챔버의 정면 사시도를 예시한다.
[0011] 도 3b는 다양한 실시예들에 따른 배치 탈기 챔버의 반응기 챔버 내의 카세트의 단면도를 예시한다.
[0012] 도 4a 및 도 4b는 다양한 실시예들에 따른, 기판 프로세싱 시스템 내에서 배치 탈가스 챔버를 이용하는 방법을 도시하는 흐름도들이다.
[0013] 다양한 실시예들에서, 본 개시내용은, 기존의 기판 프로세싱 시스템들과 비교하여, 증착 프로세스들에 대한 허용오차들 및 산출 수율들을 충족시키기 위해, 더 낮은 수준들의 오염, 더 높은 수준들의 진공, 및 더 양호한 생산성을 달성하는 기판 프로세싱 시스템을 설명한다. 기판들이 대기(atmospheric) 팩토리 인터페이스(FI; factory interface)를 통과하고, 진공 기반 메인프레임의 버퍼 챔버의 패싯에 부착된 탈기 챔버에서 오염된 기판들에 대해 탈기가 수행될 때, 이러한 결과들은 달성하기 어렵다. 버퍼 챔버 내의 압력은, 탈기를 수행할 것을 예상하여 로드 록과 탈기 챔버 사이에서 오염된 기판들을 통과시킬 때, 상당히 상승한다. 이러한 버퍼 압력은 기판들이 탈기됨에 따라 약간 회복되지만, 탈기 챔버가 개방되고 기판들이 탈기 챔버로부터 제거될 때, 잔류 오염으로 인해 다시 상승한다. 더 높은 압력은 상당한 지연들을 야기하는데, 이는 버퍼 챔버에 부착된 증착 챔버 또는 이송 챔버 내로 기판들을 이송하기 위해 압력이 허용 가능한 증착 이송 압력에 도달할 때까지 버퍼 챔버가 대기하기 때문이다. 잔류 오염은 또한, 프로세싱 동안 기판 표면들 상에 결함들을 야기할 수 있다.
[0014] 이들 및 다른 결점들을 해결하기 위해, 본 개시내용은, FI(factory interface)로 또한 지칭되는 EFEM(equipment front end module)에 배치 탈기 챔버가 부착되는 실시예들을 설명한다. 일부 실시예들에서, 배치 탈기 챔버는, 다수의 기판들의 표면들로부터 수분 및 오염물들을 제거하기 위해, 다수의 기판들(예를 들어, 25 내지 75개의 기판들)에 대해 능동 탈기 프로세스를 수행한다. 능동 탈기 프로세스는, 예를 들어, 플라즈마-기반 프로세스 또는 가열식 불활성 가스 프로세스 중 적어도 하나일 수 있다. 일단 탈기되면, FI 로봇은, 탈기된 기판이 프로세싱 챔버, 예컨대 증착 챔버로 (예를 들어, 이송 챔버 내의 진공 로봇을 통해) 이송되기 전에, 탈기된 기판들을 탈기 챔버로부터 FI를 통해 로드 록으로 이송될 수 있다.
[0015] 추가적인 또는 대안적인 실시예들에서, EFEM을 통한 운송 중에 기판들을 오염/부식으로부터 보호하기 위해, EFEM 내의 환경은 불활성으로서 제어될 수 있다. EFEM은, 예를 들어, EFEM에 적합한 양의 비-반응성 또는 불활성 가스(예를 들어, N2)를 주입하여 산소를 대체하고 수분 수준들을 감소시킴으로써, 제어될 수 있다. 불활성 환경을 포함하는 이러한 불활성 EFEM은 추가 오염물들 또는 수분으로부터의 탈기된 기판들의 보호를 제공한다. 실시예들에서, EFEM은 EFEM 내의 수분, 압력, 온도 및/또는 산소 수준을 검출하기 위한 센서들을 포함한다. EFEM 내로 유동되는 불활성 가스의 양은, 하나 이상의 밸브를 제어함으로써, 검출된 수분, 압력, 온도 및/또는 산소 수준에 기반하여 조정될 수 있다. 추가적으로, EFEM은 배기 파이핑(exhaust piping)을 포함할 수 있다. 배기 파이핑은 수분, 입자들 등에 대한 필터들을 포함할 수 있다. 배기 파이핑은 유입구 파이핑에 다시 연결되는 재순환 파이핑을 포함할 수 있으며, 그 유입구 파이핑을 통해 불활성 가스 공급부가 EFEM 내로 불활성 가스를 전달한다. 배기 파이핑을 통해 EFEM으로부터 배기된 불활성 가스는 여과되고 EFEM 내로 다시 재순환될 수 있다.
[0016] 설명된 실시예들에서, EFEM 내의 FI 로봇은, 기판 캐리어들의 전방 벽 상의 로드 포트에 도킹된(예를 들어, EFEM 바디의 전방 벽 상에 구성된 로드 포트에 도킹된) 하나 이상의 기판 캐리어들로부터 기판들을 이송한다. 더 상세히 설명될 바와 같이, EFEM 바디에 의해 적어도 부분적으로 형성된 EFEM 챔버에 위치된 FI 로봇의 엔드 이펙터(end effector)가 탈기를 위해 탈기 챔버에 기판들을 전달한다. 일단 탈기되면, FI 로봇은, 버퍼 챔버 내에서 또는 이송 챔버 내에서 로봇에 의한 인출(retrieval)을 위해, 탈기된 기판들을 하나 또는 그 초과의 로드 록들로 이송한다. 하나 또는 그 초과의 로드 록들은 이송 챔버, 버퍼 챔버, 및/또는 패스-스루 챔버(pass-through chamber)를 포함하는 메인프레임 내로의 이송을 위해 EFEM의 다른 표면(예를 들어, EFEM의 후방 표면) 상에 결합될 수 있다. 이송 챔버는 다수의 프로세싱 챔버들에 연결될 수 있다.
[0017] 이러한 방식으로, 탈기된 기판들은, 진공 기반 메인프레임에 부착된 탈기 챔버 내에서 추가적인 탈기 없이(예를 들어, 이송 챔버 또는 버퍼 챔버에 결합된 탈기 챔버 없이), 프로세싱을 위해 로드 록을 통해 및 하나 이상의 프로세싱 챔버들로 진행된다. 팩토리 인터페이스에서의 탈기로 시작되는 이러한 순서의 프로세스는, 메인프레임의 버퍼 챔버 및/또는 이송 챔버 내에서 압력(예를 들어, 진공)을 유지하는 것을 포함하는, 다수의 이익들을 수반할 수 있다. 이는, 메인프레임 내에서 오염물들을 운반하는 가스들을 진공배기시킬 필요가 없기 때문이다. 또한, 버퍼 챔버 또는 이송 챔버 내로의 이송과 프로세싱 챔버 내로의 이송 사이에 탈기 단계를 생략할 때, 메인프레임의 이송 챔버 내로의 기판들의 더 효율적인 이동이 존재한다. 추가적으로, 버퍼 챔버 및/또는 이송 챔버 내에서 더 일정한 압력 수준을 유지함으로써, 기판들의 이송이 더 효율적으로 이루어지며, 이는 챔버들 내의 압력을 조정하는 것과 연관된 임의의 대기 시간을 완화시킨다.
[0018] 또한, 종래에 탈기 챔버들은 단일 기판을 프로세싱하고, 메인프레임의 패싯들을 사용하여, 버퍼 챔버 및/또는 메인프레임의 이송 챔버에 결합된다. 본원에서 설명되는 실시예들에서, 추가의 이점으로, 탈기 챔버들이 이전에 부착되었던 메인프레임 상의 패싯들은, 다른 증착 챔버, 예컨대 플라즈마 웨이퍼 증착(PVD) 또는 화학적 웨이퍼 증착(CVD) 챔버(들)를 포함하지만 이로 제한되지 않는, 다른 용도들을 위해 해제된다. 추가적인 이점들은, 메인프레임의 및/또는 메인프레임에 연결된 챔버들(예를 들어, 이송 챔버들, 프로세싱 챔버들 및/또는 버퍼 챔버들) 사이의 교차-오염의 방지를 포함하고, 프로세싱 챔버들, 버퍼 챔버, 패스-스루 챔버들 및/또는 이송 챔버들 사이의 메인프레임 내의 오염-제거 프로세스들에 대한 로드를 감소시킨다.
[0019] 도 1은 실시예에 따른, EFEM 바디의 측벽에 결합된 배치 탈기 챔버(120)를 포함하는 EFEM(114)(또한 본원에서 팩토리 인터페이스(FI; factory interface)로 지칭됨)을 갖는 기판 프로세싱 시스템(100)의 개략적인 평면도를 예시한다. 기판 프로세싱 시스템(100)은 버퍼 챔버(102) 및 이송 챔버(104)를 규정하는 메인프레임 벽들을 갖는 메인프레임(101)(예를 들어, 진공 기반 메인프레임)을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 버퍼 챔버(102)는 이송 챔버의 한 타입일 수 있다. 버퍼 로봇(103)은 버퍼 챔버(102) 내에 적어도 부분적으로 하우징될 수 있다. 버퍼 로봇(103)은 버퍼 로봇(103)의 로봇 아암들의 동작들을 통해 다양한 목적지들로 그리고 다양한 목적지들로부터 기판들을 배치하고 추출하도록 구성될 수 있다. 이송 로봇(105)이 이송 챔버(104) 내에 적어도 부분적으로 하우징될 수 있다. 이송 로봇(105)은 이송 로봇(105)의 로봇 아암들의 동작을 통해 다양한 목적지들로 그리고 다양한 목적지들로부터 기판들을 배치하고 추출하도록 구성될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 기판들은, 반도체 웨이퍼들, 실리콘-함유 웨이퍼들, 패터닝된 또는 패터닝되지 않은 웨이퍼들, 유리 플레이트들 등과 같은 전자 디바이스들 또는 회로 컴포넌트들을 제조하는 데 사용되는 물품들을 의미할 것이다.
[0020] 개시된 실시예들에서, 버퍼 챔버(102)는 하나 또는 그 초과(예를 들어, 2개)의 패스-스루 챔버들(112C, 112D)을 통해 이송 챔버(104)에 결합된다. 실시예들에서, 패스-스루 챔버들(112C, 112D)은 로드 록 챔버들(112A, 112B)과 유사하다. 예를 들어, 패스-스루 챔버들(112C, 112D)은 버퍼 로봇(103) 및/또는 이송 로봇(105)이 기판들을 픽업 및 배치하기 위한 스테이션들을 포함할 수 있다. 패스-스루 챔버들(112C, 112D)은 패스-스루 챔버들(112C, 112D)이 이송 챔버(104) 및/또는 버퍼 챔버(102)로부터 밀봉될 수 있게 하는 슬릿 밸브들을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 실시예들에서, 패스-스루 챔버들(112C, 112D)은 냉각 스테이션들로서 사용된다.
[0021] 버퍼 로봇(103) 및 이송 로봇(105)의 다양한 로봇 아암 컴포넌트들의 모션은 제어기(106)로부터 지시된 복수의 구동 모터들을 포함하는 구동 어셈블리(도시되지 않음)에 대한 적합한 명령들에 의해 제어될 수 있다. 제어기(106)로부터의 신호들은 버퍼 로봇(103) 및 이송 로봇(105)의 다양한 로봇 아암들의 모션을 야기할 수 있다. 적합한 피드백 메커니즘들은 다양한 센서들, 예컨대 포지션 인코더들 등에 의해 로봇 아암들 중 하나 이상에 대해 제공될 수 있다.
[0022] 제어기(106)는 이송 로봇(105), 버퍼 로봇(103), FI 로봇(117), 배치 탈기 챔버(120), 및/또는 추가로 기판 프로세싱 시스템의 동작을 제어할 수 있다. 제어기(106)는 기판 프로세싱 시스템 내에서의 그리고 기판 프로세싱 시스템을 통한 기판들(119)의 프로세싱 및 이송을 제어할 수 있다. 제어기(106)는 예를 들어, 컴퓨터일 수 있고/있거나 마이크로프로세서 또는 다른 적합한 CPU(central processing unit), 전자 디바이스 제조 시스템을 제어하는 소프트웨어 루틴들을 저장하기 위한 메모리, 입력/출력 주변기기들, 및 예를 들어, 전력 공급부들, 클록 회로들, 캐시 및/또는 등과 같은 지원 회로들을 포함할 수 있다. 제어기(106)는, 예를 들어, 메인프레임(101)에 부착된 프로세스 챔버들 각각을 통해 및/또는 배치 탈기 챔버(120)를 통해, 하나 이상의 기판들을 순차적으로 프로세싱하도록 프로그래밍될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어기(106)는 프로세스 챔버들 및/또는 배치 탈기 챔버(120)를 통해 임의의 순서로 기판을 프로세싱하도록 프로그래밍될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 제어기(106)는 하나 이상의 프로세스 챔버들 및/또는 배치 탈기 챔버(120)에서 하나 이상의 기판들의 프로세싱을 생략하고/하거나 반복하도록 프로그래밍될 수 있다. 대안적으로, 제어기(106)는 임의의 적합한 방식으로 기판 프로세싱 시스템에서 하나 또는 그 초과의 기판들을 프로세싱하도록 프로그래밍될 수 있다.
[0023] 이송 로봇(105) 및 버퍼 로봇(103)은 각각, 이송 챔버 및 버퍼 챔버 개개의 대략 중앙에 위치될 수 있는, 쇼울더 축(shoulder axis)을 중심으로 회전 가능한 하나 이상의 로봇 아암들을 포함할 수 있다. 이송 로봇(105) 및 버퍼 로봇(103)은 각각, 이송 챔버(104) 및 버퍼 챔버(102) 각각의 하부를 형성하는 챔버 벽(예를 들어, 챔버 플로어)에 부착되도록 구성된 베이스(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 그러나, 버퍼 로봇(103) 및/또는 이송 로봇(105)은 일부 실시예들에서 천장에 부착될 수 있다. 방사상-배향된 프로세스 챔버들과 같은 다른 타입들의 프로세스 챔버 배향들뿐만 아니라, SCARA(selective compliance articulating robot arm) 로봇들과 같은 다른 타입들의 이송 로봇들이 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 단일 프로세싱 챔버가 각각의 패싯에 결합된다. 그러나, 일부 실시예들에서, 다수의 프로세싱 챔버들이 단일 패싯에 결합된다.
[0024] 도시된 실시예에서의 버퍼 챔버(102) 및 이송 챔버(104) 각각은 일반적으로, 형상이 정사각형, 직사각형, 육각형, 팔각형, 또는 원형일 수 있고, 복수의 패싯들을 포함할 수 있다. 버퍼 로봇(103) 및 이송 로봇(105)은 이송 로봇(103)에 의해 액세스 가능한 프로세스 또는 다른 챔버들로부터 그리고 그 챔버들로 기판들(119)을 이송 및/또는 인출하는 데 능숙할 수 있다.
[0025] 예시된 실시예에서, 메인프레임(101)은 버퍼 챔버(102) 및 이송 챔버(104)를 포함하며, 그 버퍼 챔버(102) 및 이송 챔버(104) 각각은 8개의 패싯들을 갖는 방사상 설계이다. 버퍼 챔버(102)와 이송 챔버(104)는 이들 각각의 패싯들 중 2개에 의해 함께 연결된다. 다른 실시예들에서, 메인프레임은 다른 구성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 이송 챔버(104) 및 버퍼 챔버(102)는 더 많은 수 또는 더 적은 수의 패싯들을 갖는 다른 구성들을 가질 수 있다. 패싯들 모두는 동일한 크기(예를 들어, 동일한 폭 및/또는 길이)를 가질 수 있거나, 또는 상이한 패싯들은 상이한 크기들을 가질 수 있다. 추가적으로, 버퍼 챔버(102)는 이송 챔버(104)와 상이한 수의 패싯들을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 메인프레임(101)은 로드 록 챔버들(112A, 112B)에 결합된 단일 이송 챔버를 포함하고, 버퍼 챔버(104) 및 패스-스루 챔버들(112C, 112D)을 생략한다. 단일 이송 챔버는 5개, 6개, 7개, 8개 또는 그 초과의 패싯들을 갖는 방사상 이송 챔버일 수 있다. 대안적으로, 단일 이송 챔버는 4개의 패싯들을 포함할 수 있고, 정사각형 또는 직사각형 형상을 가질 수 있다.
[0026] 버퍼 로봇(103)에 대한 목적지들은 하나 이상의 프로세싱 챔버들, 예컨대, 제1 프로세싱 챔버(108A), 제2 프로세싱 챔버(108B), 제3 프로세싱 챔버(108C), 및 제4 프로세싱 챔버(108D)일 수 있다. 추가적으로, 버퍼 로봇(103)은 기판들을 패스-스루 챔버들(112C, 112D)에 배치하고 기판들을 패스-스루 챔버들(112C, 112D)로부터 인출시킬 수 있다. 탈기 챔버들을 포함하는 종래의 구성에서, 제1 프로세싱 챔버(108A) 및 제4 프로세싱 챔버(108D)는 탈기 챔버들일 수 있다. 그러나, 개시된 실시예들에서, 프로세싱 챔버들은, 대신에, 배치 탈기 챔버(120)가 팩토리 인터페이스에 포지셔닝되기 때문에, 일반적으로 탈기 챔버들에 결합될 그러한 패싯들에 연결된다. 일부 실시예들에서, 버퍼 챔버(102)가 전체 크기의 프로세싱 챔버와 인터페이싱할 수 있게 하기 위해, 패싯들과 프로세싱 챔버들(108A 및 108D) 사이에 어댑터가 포지셔닝된다. 이러한 구성에서, 기판 프로세싱 시스템(100)은 증가된 수의 프로세싱 챔버들을 포함할 수 있고, 그에 따라, 배치 챔버들 및/또는 이송 챔버들에 연결되는 종래의 탈기 챔버들을 사용하는 기판 프로세싱 시스템들과 비교하여 더 많은 프로세싱 단계들을 수행할 수 있다.
[0027] 기판들이 하나 이상의 추가적인 프로세싱 챔버들, 예컨대, 제5 프로세싱 챔버(108E), 제6 프로세싱 챔버(108F), 제7 프로세싱 챔버(108G), 제8 프로세싱 챔버(108H), 및 제9 프로세싱 챔버(108I)에서 프로세싱되기 위해, 버퍼 로봇(103)은 패스-스루 챔버들(112C, 112D)에 기판들을 배치할 수 있다. 이어서, 이송 로봇(105)은 패스-스루 챔버들(112C, 112D)로부터 기판들을 인출시키고, 기판들을 제5 프로세싱 챔버(108E), 제6 프로세싱 챔버(108F), 제7 프로세싱 챔버(108G), 제8 프로세싱 챔버(108H), 및/또는 제9 프로세싱 챔버(108I) 중 임의의 프로세싱 챔버에 배치할 수 있다.
[0028] 기판 프로세싱 시스템(100)은 제1 로드 록 챔버(112A) 및 제2 로드 록 챔버(112B)를 추가로 포함할 수 있지만, 추가적인 로드 록 챔버들이 구상된다. 로드 록 챔버들(112A, 112B)은 단일 웨이퍼 로드 록(SWLL) 챔버들, 다중-웨이퍼 챔버들, 배치 로드 록 챔버들, 또는 이들의 조합들일 수 있다. 예를 들어, 제1 로드 록(112A)과 같은 특정 로드 록들은 버퍼 챔버(102) 내로의 기판들(119)의 유동을 위해 사용될 수 있는 한편, 제2 로드 록 챔버(112B)와 같은 다른 로드 록 챔버들은 기판들을 버퍼 챔버(102) 밖으로 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 패스-스루 챔버(112C)는 이송 챔버(104) 내로의 기판들(119)의 유동을 위해 사용될 수 있는 한편, 패스-스루 챔버(112D)는 기판들을 이송 챔버(104) 밖으로 그리고 버퍼 챔버(102)로 다시 이동시키기 위해 사용될 수 있다.
[0029] 다양한 프로세스 챔버(108A 내지 108I)들은 기판(119)들의 임의의 적합한 프로세스, 예컨대 플라즈마 기상 증착(PVD) 또는 화학 기상 증착(CVD), 에칭, 어닐링, 사전-세정, 금속 또는 금속 산화물 제거 등을 수행하도록 구성되고 동작가능할 수 있다. 내부에 포함된 기판(119)들에 대해 다른 증착, 제거, 또는 세정 프로세스들이 수행될 수 있다.
[0030] 기판(119)들은 EFEM(equipment front end module)(114)로부터 버퍼 챔버(102) 내로 수용될 수 있고, 또한, EFEM(114)의 표면(예를 들어, 후방 벽)에 결합된 제1 로드 록 챔버(112A) 및 제2 로드 록 챔버(112B)를 통해, 버퍼 챔버(102)를 EFEM(114)로 배출시킬 수 있다. EFEM(114)은 EFEM 챔버(114C)를 형성하는 챔버 벽들(예를 들어, 예컨대, 전방 벽(114F), 후방 벽(114R), 측벽(114S)들, 및 상부(천장) 및 하부(바닥) 벽들(라벨링되지 않음))을 포함하는 장비 프론트 엔드 모듈 바디를 갖는 임의의 인클로저(enclosure)일 수 있다. 측벽(114S)들 중 하나는 EFEM 챔버(114C)에 대한 액세스를 얻기 위한 인터페이스 개구(114D)를 포함할 수 있다.
[0031] 다양한 실시예들에서, 배치 탈기 챔버(120)는 인터페이스 개구(114D)에서 EFEM(114)에(예를 들어, 측벽(114S)들 중 하나에) 부착된다. 대안적으로, 배치 탈기 챔버(120)는 EFEM(114)과 진공 기반 메인프레임, 예를 들어 메인프레임(101) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 그러한 실시예에서, 배치 탈기 챔버(120)는 또한, 로드 록 챔버의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 배치 탈기 챔버는 배치 탈기 챔버와 EFEM(114) 사이에 제1 슬릿 밸브 어셈블리를 포함할 수 있고, 배치 탈기 챔버와 메인프레임(101) 사이에 제2 슬릿 밸브 어셈블리를 포함할 수 있다. 배치 탈기 챔버(120)의 대응하는 인터페이스 개구는, 일부 실시예들에서, 배치 탈기 챔버(120)와 EFEM(114) 사이에 진공 밀봉이 형성될 수 있게 하기 위해, 밀봉부(122)를 포함할 수 있다. 밀봉부(122)는 임의의 적합한 밀봉부, 예컨대, O-링 밀봉부, 직사각형 밀봉부 또는 개스킷 밀봉부, 벌브 밀봉부(bulb seal) 등일 수 있다. 밀봉부(122)의 재료는 프로필렌 디엔 단량체, 플루오로엘라스토머 등일 수 있다.
[0032] 다양한 실시예들에서, 배치 탈기 챔버(120)는 다수의 기판(119)들(예를 들어, 실시예들에서는 최대 25개 내지 최대 75개의 기판들)을 홀딩할 수 있는 카세트(124), 및 카세트(124)가 삽입 가능한 반응기 챔버(126)를 추가로 포함한다. 반응기 챔버(126)는, 예를 들어, 탈기를 위한 플라즈마-기반 탈기 또는 가열된 불활성 가스를 사용하여, 기판(119)들을 탈기하기 위해, (예시되는 바와 같이) 탈기 챔버 하우징 및 EFEM(114) 환경으로부터 별개로 밀봉될 수 있다. 배치 탈기 챔버(120)는, 배치 탈기 챔버(120) 밖으로 수분 및 오염물들을 끌어내고 배기하기 위해 팬(152) 및 배기 처리 장치(150)를 추가로 포함할 수 있다. 배치 탈기 챔버(120)는 도 3a 및 3b 및 도 4a 및 4b와 관련하여 상세히 논의될 것이다.
[0033] 추가적인 또는 대안적인 실시예들에서, 하나 이상의 로드 포트(115)들(추가적인 인터페이스 개구들)는 EFEM 바디(114B)의 표면들(예를 들어, 전방 벽(114F)) 상에 제공되고, 하나 이상의 기판 캐리어(116)들(예를 들어, FOUP들)을 그곳에 수용하도록 구성될 수 있다. 3개의 기판 캐리어(116)들이 도시되어 있지만, 더 많거나 또는 더 적은 수의 기판 캐리어(116)들이 EFEM(114)과 도킹될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 배치 탈기 챔버(120)는 이러한 FOUP 포지션들 중 하나에 또는 예시된 배치 탈기 챔버(120)로부터 대향하는 측에 부착되며, 이들 모두는 파선들로 예시된다.
[0034] EFEM(114)은 이의 EFEM 챔버(114C) 내에 적합한 로드/언로드 로봇(117)(예를 들어, FI 로봇)을 추가로 포함할 수 있다. 로드/언로드 로봇(117)은 엔드 이펙터(end effector)를 포함할 수 있고, 예컨대, 도어 오프너 메커니즘(door opener mechanism)(도시되지 않음)에 의해 기판 캐리어(116)의 도어가 개방되면, 기판 캐리어(116)로부터 기판(119)들을 추출하고 기판(119)을 배치 탈기 캐리어(120)의 카세트(124)에 공급하도록 구성되고 동작할 수 있다. 로드/언로드 로봇(117)은, 추가로, 일단 카세트(124)가 탈기된 반응기 챔버(126) 밖으로 하강하면, 카세트(124)로부터 기판들(119)을 EFEM 챔버(114C)를 통해 및 제1 로드 챔버(112A) 및 제2 로드 록 챔버(112A, 112B) 중 하나 이상으로 추출하도록 구성되고 동작할 수 있다.
[0035] 또한, 로드/언로드 로봇(117)은 제1 로드 록 챔버(112A) 및 제2 로드 록 챔버(112B) 중 하나 또는 둘 모두로부터 기판(119)들을 추출하고, 기판 캐리어(116)들 중 하나 또는 그 초과 내로 기판(119)들을 공급하도록 구성되고 동작할 수 있다. 일부 실시예들에서, SSP(side storage pod)가 EFEM(114)에 연결되며, 프로세싱된 기판들은, 프로세싱된 후에, 예를 들어, 프로세스 챔버(108A 내지 108I)들 중 하나 또는 그 초과에서의 기판들(119)의 프로세싱 후에, SSP에 배치될 수 있다.
[0036] 도 1을 추가적으로 참조하면, EFEM 챔버(114C)는 EFEM 챔버(114C)에 환경-제어 분위기를 제공하는 환경 제어 시스템(118)을 추가로 포함할 수 있다. 특히, 환경 제어 시스템(118)은 EFEM(114)에 결합되고, EFEM 챔버(114C) 내의 환경 조건들을 모니터링 및/또는 제어하도록 동작한다. 일부 실시예들에서, 및 특정 시간들에서, EFEM 챔버(114C)는, 예컨대, 기판(119)들의 탈기 동안, 내부에서 비-반응성(예를 들어, 불활성) 가스를 수용할 수 있다. 비-반응성 가스는 불활성 가스, 예컨대 아르곤(Ar), 질소(N2), 헬륨(He) 등일 수 있고, 불활성 가스 공급부(118S)로부터 제공될 수 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 불활성 가스 공급부(118S)는, 예를 들어 실온(RT)에서 5% 미만의 상대 습도(RH)를 갖는 깨끗한 건조 공기를 포함할 수 있다.
[0037] 실시예들에서, EFEM(114)은 EFEM(114) 내의 수분, 압력, 온도 및/또는 산소 수준을 검출하기 위한 하나 이상의 센서(128)를 포함한다. 환경 제어 시스템(118)에 의해 EFEM(114) 내로 유동되는 불활성 가스의 양은 하나 이상의 밸브를 제어함으로써 검출된 수분, 압력, 온도 및/또는 산소 수준에 기초하여 조정될 수 있다. 추가적으로, EFEM(114)은 배기 파이핑(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 배기 파이핑은 수분, 입자들 등에 대한 필터들을 포함할 수 있다. 배기 파이핑은, 불활성 가스 공급부(118S)가 불활성 가스를 EFEM(114) 내로 전달하게 하는 유입구 파이핑에 다시 연결되는 재순환 파이핑을 포함할 수 있다. 배기 파이핑을 통해 EFEM(114)으로부터 배기된 불활성 가스는 여과되고, EFEM(114) 내로 다시 재순환될 수 있다.
[0038] 불활성 가스 공급부(118S)는 제어 밸브(118V)를 통해 EFEM(114)의 상부 플레넘에 커플링될 수 있다. 이러한 방식으로, 비-반응성 가스(또는 퍼지 가스)의 유동은, 화학 필터, 입자 필터, 또는 둘 모두일 수 있는 하나 이상의 필터들을 통해 상부 플레넘으로부터 EFEM 챔버(114C)로 유동할 수 있다. 하나 이상의 실시예들에서, 비-반응성 가스는 또한, 상세히 논의되는 바와 같이, 배치 탈기 챔버(120)를 통해 유동하여서, 내부에 저장된 기판들(119)은 비-반응성 환경에 노출된다. 일부 실시예들에서, 비-반응성(또는 불활성) 가스는 기판들(119)의 탈기를 수행한다.
[0039] 일부 실시예들에서, 배치 탈기 챔버(120)가 대기 EFEM에 부착되고, 따라서 EFEM(114)이 불활성이 아니고/아니거나 상기에서 논의된 바와 같이 환경-제어 분위기를 포함하지 않는다면, 기판들은 먼저 사전-세정을 통해 세정 챔버, 예를 들어, 추가 프로세싱 전 프로세싱 챔버들(108A 내지 108D) 중 하나 내로 보내질 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 사전-세정은, 배치 탈기 챔버(120)에 의한 기판의 프로세싱에 부가하여 수행될 수 있다. 세정 챔버를 이용하여 수행되는 사전-세정은 어닐링 사전-제어(APC; Anneal Pre-Control) 또는 플라즈마-반응성 사전-세정(RPC; Plasma-Reactive Pre-Clean) 중 하나일 수 있다. APC 사전-세정은 승화 프로세스를 수행하기 위해 화학물질 및 온도를 사용할 수 있고, RPC는 RF 플라즈마 세정 프로세스일 수 있다. 이러한 상황에서 수행되는 사전-세정은 웨이퍼들의 완전한 탈기와 비교하여 간단하고 신속한 단계이다. 따라서, 배치 탈기 챔버(120)가 대기 EFEM에 부착되고, 증착 프로세싱되도록 기판들(119) 상으로 이송하기 전에 사전-세정이 수행되는 경우에도, 프로세스 효율 이득이 있을 뿐만 아니라, 메인프레임(101)의 챔버들 내의 압력 변동들 및 교차-오염의 위험들이 감소된다.
[0040] 도 2는, 제1 배치 탈기 챔버(120A)가 EFEM(114)에 결합되고 제2 배치 탈기 챔버(120C)가 메인프레임(101)의 패싯에 부착되는, 기판 프로세싱 시스템(200)의 대안적인 실시예의 평면도를 예시한다. 간략화를 위해, 프로세싱 챔버들 및 일부 로봇들은 예시되지 않는다. 일 실시예에서, 예시된 바와 같이, 제1 배치 탈기 챔버(120A)는 EFEM(114)의 우측에 부착된다. 대안적인 실시예에서, 파선들로 예시된 바와 같이, 상이한 배치 탈기 챔버(120B)가 팩토리 인터페이스의 좌측에 부착된다. 논의된 바와 같이, 메인프레임(101)은 기판들(119)을 이송 및 프로세싱하기 위한 진공 환경을 생성할 수 있다. 배치 탈기 챔버(120A 또는 120B) 및 배치 탈기 챔버(120C)는 동일하거나 유사한 설계일 수 있거나, 또는 서로 상이한 설계들일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 배치 탈기 챔버(120C)는 콤팩트한 구성을 가지며, 배치 탈기 챔버(120A)는 비-컴팩트한 구성을 갖는다.
[0041] 다른 실시예들에서, 배치 탈기 챔버는 EFEM(114)에 커플링되지 않으며, 본원의 실시예들에서 설명된 바와 같은 배치 탈기 챔버(120C)는 메인프레임(101)의 패싯에 결합된다. 다양한 실시예들에서, 밀봉부(122)는, 실시예들에서, 배치 탈기 챔버(120C)의 하우징과 메인프레임(101)의 패싯의 인터페이스 개구 사이에 포지셔닝된다. 더 상세히 설명되는 바와 같이, 카세트(124)가 또한, 반응기 챔버(126)와 밀봉을 형성할 수 있지만, 밀봉부(122)는 진공 환경이 배치 탈기 챔버(120C) 내에 또한 존재하게 할 수 있다. 실시예에서, 포트 및/또는 슬릿 밸브 어셈블리는 배치 탈기 챔버(120C)를 메인프레임(101)으로부터 분리시킨다.
[0042] 도 2는 또한, EFEM(114)에 부착된 배치 탈기 챔버(120A)의 평면도를 예시하고, 배기 파이프(228)를 추가로 예시하며, 배기 파이프(228)를 통해, 배치 탈기 챔버(120A)는, 탈기 프로세스의 부산물들인 수분 및 오염물들을 배출할 수 있다. 배기 파이프(228)는 반응기(126)에 부착될 수 있다. 배치 탈기 챔버(120C)에 대해 도시된 바와 같이, 배치 탈기 챔버의 콤팩트한 구성의 실시예들에서, 배기 파이프는 배치 탈기 챔버(120C)의 프레임 또는 바디에 일체형일 수 있다.
[0043] 도 3a는 다양한 실시예들에 따른 배치 탈기 챔버(320)의 정면 사시도를 예시한다. 다양한 실시예들에 따르면, 배치 탈기 챔버(320)는 하우징(302), 교류(AC) 제어부들(304), 인터페이스 개구(314), 카세트 호이스트(321), 카세트(324), 반응기 챔버(326), 배기 라인(328), 및 가스 및 배기 액세스 리드(330)를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 실시예들에서, 카세트 호이스트(321)는 리프트(334)(예를 들어, 기계적 리프트, 자기 리프트, 공압식 리프트 등), 및 카세트(324)가 부착되는 반응기 도어(338)를 포함한다. 하우징(302)의 인터페이스 개구(314)는 EFEM(114)의 인터페이스 개구(도 1 및 2) 및 기판 프로세싱 시스템(100)의 진공 기반 메인프레임 상의 패싯(도 2) 둘 모두에 대해 밀봉 가능할 수 있다. 논의된 바와 같이, 밀봉부(122)는 배치 탈기 챔버(320) 내에 진공 환경을 생성하기 위해 제공될 수 있다. 실시예들에서, 슬릿 밸브 어셈블리가 인터페이스 개구(314)에 결합된다. 슬릿 밸브 어셈블리는 개구를 포함할 수 있으며, 그 개구는, 수평으로 배향된 기판이 그 개구를 통과할 수 있게 하도록 적응된다. 슬릿 밸브 어셈블리는 게이트, 및 게이트를 개방 및 폐쇄하기 위한 액추에이터를 포함할 수 있다. 대안적으로, 배치 탈기 챔버(320)는 슬릿 밸브 어셈블리를 포함하지 않는다.
[0044] 반응기 챔버(326)는 하우징(302)에 부착될 수 있다. 카세트(324)는 반응기 챔버(326) 내로 삽입 가능할 수 있고, 다수의 기판들(119)을 홀딩하도록 적응될 수 있다. 카세트(324)는 배치 탈기 챔버(320)의 교체 가능한 부분일 수 있다. 도 3b에 더 상세히 예시된 카세트(324)는, 다수의 기판들(119), 예컨대, 25 내지 75개의 기판들(119), 20 내지 60개의 기판들 등을 홀딩하도록 적응될 수 있다.
[0045] 논의된 바와 같이, 카세트 호이스트(321)는 카세트(324)가 부착되는 반응기 도어(338) 및 리프트(334)를 포함할 수 있다. 이들 실시예들에서, 리프트(334)는 반응기 도어(338)의 최하부에 부착될 수 있다. 리프트는 예컨대 기계적 리프트일 수 있다. 대안적으로, 리프트는 공압식 리프트(예를 들어, 공압식 액추에이터를 포함하거나 또는 공압식 액추에이터일 수 있음) 또는 전자기 리프트 또는 다른 타입의 리프트 메커니즘일 수 있다. 리프트(334)는 카세트(324)를 운반하는 카세트 호이스트(321)를 반응기 챔버(326) 내외로 리프팅할 수 있다. 추가적으로, 리프트(334)는 카세트(324)를 로봇 아암에 의해 도달 가능한 높이로 상승 또는 하강시킬 수 있다. 예를 들어, 일부 로봇 아암들은 제한된 수직 모션을 갖거나 또는 수직 모션을 갖지 않는다. 그러한 실시예들의 경우, 로봇 아암은 기판을 카세트(324)의 슬롯 내로 포지셔닝할 수 있으며, 리프트(334)는 기판을 로봇 아암의 엔드 이펙터로부터 그리고 슬롯의 핑거 또는 지지부 상으로 리프팅하기 위해 카세트(324)를 상승시킬 수 있다. 대안적으로, 리프트(324)는 로봇 아암의 수직 모션 범위 내로 카세트를 상승 또는 하강시킬 수 있으며, 로봇 아암은 카세트(324)로부터/카세트(324) 상에 기판을 제거/배치하기 위해 상승 및/또는 하강할 수 있다.
[0046] 반응기 도어(338)는 카세트(324)와 리프트(334) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 실시예들에서, 반응기 도어(338)는 프로세싱 동안 하우징(302)과 반응기 챔버(326) 사이에 밀봉을 생성하도록 구성된다. 일 실시예에서, 이 밀봉부는 또한 진공 밀봉부이다. 리프트(334)는 반응기 도어(338) 및 그 리프트(334) 상에 홀딩된 카세트(324)를 반응기 챔버(326) 내로 상승시킬 수 있다. 반응기 도어(338)는 카세트(324) 주위의 반응기 도어(338)의 최상부 표면 상에 O-링 또는 개스킷을 포함할 수 있다. 리프트(334)는 반응기 도어(338)의 최상부 표면을 반응기 챔버(326)의 최하부 표면에 대해 가압하여, 개스킷 또는 O-링을 압축시키고, 배치 탈기 챔버(320)가 연결되는 EFEM 또는 메인프레임의 내부로부터 반응기 챔버(326)를 밀봉할 수 있다.
[0047] 반응기 챔버(326)는 다수의 기판들(119)에 대해 능동 탈기 프로세스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 능동 탈기 프로세스는, 가열식 불활성 가스 프로세스 또는 플라즈마-기반 프로세스 또는 가열식 불활성 가스 프로세스 중 하나 또는 이들의 조합을 통해, 다수의 기판들의 표면들로부터 수분 및 오염물들을 제거한다.
[0048] 카세트 호이스트(321)는 상기에서 논의된 바와 같이, 하우징(302) 내에 포지셔닝되고, 카세트(324)를 하우징(302)으로부터 프로세싱을 위한 반응기 챔버(326) 내로 이동시키고 프로세싱 후에 카세트(324)를 하우징(302)으로 복귀시키도록 적응될 수 있다.
[0049] 다양한 실시예들에서, 가스 및 배기 액세스 리드(330)는, 수분 및 오염물들에 대한 출구를 제공하기 위해, 입력 가스 라인들 및 배기 가스 라인들, 예를 들어 적어도 반응기 챔버(326)에 부착된 배기 라인(328)을 위한 인터페이스를 제공한다. 배기 가스 라인들은 배기 파이프(228, 328, 또는 428)로, 또는 기판 프로세싱 시스템(100)의 외부로 지향될 수 있다.
[0050] 도 3b는 다양한 실시예들에 따른, 배치 탈기 챔버의 반응기 챔버(326) 내의 카세트(324)의 단면도를 예시한다. 도시된 바와 같이, 카세트(324)는 기판이 삽입 및 인출될 수 있는 슬롯을 각각 정의하는 지지부들의 스캐폴딩(scaffolding)을 포함한다. 지지부들 및 슬롯들은 카세트(324)가 홀딩할 수 있는 기판들의 수에 따라 넘버링될 수 있고, 기판들의 표면들이 프로세스 가스들 및/또는 플라즈마에 노출되도록 규칙적으로 이격될 수 있다.
[0051] 반응기 챔버(326)는 벽(340)을 따라 소정 간격들로 다수의 구역 가열기들(342)을 포함하는 벽(340)을 포함할 수 있지만, 이로 제한되지 않는다. 반응기 챔버(326)는 벽(340)의 최상부에 부착된 최상부 가열기(344) 및 벽(340)의 최하부에 부착된 최하부 가열기(346)를 포함할 수 있다. 이러한 구역 가열기들(342), 최상부 가열기(344), 및 최하부 가열기(346)는, 기판들(119)의 표면들로부터 수분 및 오염물들을 제거하는 능동 프로세스를 수행하기 위해 온도의 급격한 증가를 생성하기 위해 복사 열을 제공할 수 있다.
[0052] 반응기 챔버(326)는, 최상부 가열기(344)에 부착된 다수의 가스 투입 밸브들(352) 및 다수의 가스 산출 밸브들(356)을 추가로 포함할 수 있다. 반응기 챔버(326)는 다수의 가스 투입 밸브들(352)에 부착된 다수의 가스 투입 라인들(362)을 추가로 포함할 수 있다. 다수의 가스 투입 밸브들(352)은 가열된 불활성 가스를 다수의 가스 투입 라인들(362)을 통해 균일하게 강제 주입할 수 있다. 다수의 가스 투입 라인들(362)은 예를 들어, 그 수가 4 내지 8개인 라인들일 수 있고, 카세트(324)의 높이에 걸쳐 수직으로 배향될 수 있다. 다수의 가스 투입 라인들(362)은, 카세트(324) 내의 다수의 기판들(119) 각각에 걸쳐 가열된 가스(예를 들어, 불활성 또는 비-반응성 가스)를 강제 주입하기 위해, 수직으로 넘버링되고 정렬된 일련의 애퍼처들(363)을 포함할 수 있다. 다수의 투입 가스 라인들(362)로부터의 가스가 또한 가열되어(예를 들어, 고온 유동 불활성 가스), 다수의 구역 가열기들(342), 최상부 가열기(344) 및 최하부 가열기(346)에 의해 생성되는 열에 부가하여 전도성 열을 제공할 수 있다.
[0053] 복사열 및 전도성 열로 인한 반응기 챔버(326) 내부의 환경의 온도 범위는, 예를 들어 80 내지 450℃의 범위일 수 있다. 열 램프 업은 150℃에서 분당 약 5 내지 7 ℃일 수 있다.
[0054] 이러한 가열된 불활성 가스 유동에 대한 기판들의 노출은 오염물들 또는 다른 원하지 않는 조건들(예를 들어, 높은 습도 수준들)에 대한 노출을 방지 또는 감소시킬 수 있고, 충분한 유속(V)이 존재할 때, 기판들(119)의 표면으로부터 특정의 원하지 않는 화학 성분들의 탈기를 야기시킬 수 있다. 예를 들어, 원하지 않는 화학 성분들은 브롬-함유 성분, 염소-함유 성분, 불소-함유 성분 등 중 하나 이상일 수 있다. 이러한 원하지 않는 화학 성분들은, 반응기 챔버(326) 내의 적합한 온도 수준 및/또는 퍼지 가스 유동의 적합한 유속(V)의 결과로서, 해리되어 기판들(119)의 표면으로부터 제거될 수 있다. 너무 작은 속도(V) 또는 온도는 원하지 않는 화학 성분들을 효과적으로 해리시키지 않을 수 있다. 유속(V)이 너무 크면, 배치 탈기 챔버(326)를 통한 큰 압력들, 높은 동작 비용, 및 불균등한 또는 비-층류 유동이 야기될 수 있다.
[0055] 반응기 챔버(326)는 다수의 산출 밸브들(356)에 결합된 다수의 가스 산출 라인들(366)을 추가로 포함할 수 있다. 다수의 가스 산출 라인들(366)은 예를 들어, 4 내지 8개일 수 있고, 또한 카세트(324)의 높이에 걸쳐 수직으로 배향될 수 있다. 다수의 가스 산출 라인들(366)은, 다수의 기판들(119) 각각으로부터 수분 및 오염물들을 갖는 가열된 가스를 다수의 가스 산출 밸브들(356)에 부착된 배기 라인(328) 밖으로 제거하기 위해, 수직으로 넘버링되고 정렬된 일련의 애퍼처들(367)을 포함할 수 있다(도 3a). 대안적인 실시예들에서, 다수의 가스 투입 라인들(362)은 후속 제거를 위해 기판들(119)의 표면들에 적용될 수 있는 플라즈마를 운반할 수 있다. 플라즈마는 기판들(119)의 표면들로부터 오염물들을 제거하기 위해 기판들(119)의 표면에서 화학 반응을 생성할 수 있다.
[0056] 도 4a 및 도 4b는 다양한 실시예들에 따른, 기판 프로세싱 시스템(100) 내에서 배치 탈기 챔버(120 및 520)를 이용하는 방법(400)을 도시하는 흐름도들이다. 방법(400)은, 앞서 논의되고 예시된 배치 탈기 챔버(120 및 520) 및 EFEM(114)에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(106)는 배치 탈기 챔버(120)를 제어하고, 배치 탈기 챔버(120)가 리프트(534)를 작동시키게 하고, 배치 탈기 레시피를 선택하게 하고, 배치 탈기 레시피를 실행하는 것 등을 행하여, 기판들의 프로세싱을 제어한다.
[0057] 동작(405)에서, 방법(400)은, 프론트 엔드 개방 포드(예를 들어, FOUP)로부터 배치 탈기 챔버의 카세트로 다수의 기판들을 이송하는 것으로 시작할 수 있다. 배치 탈기 챔버는 EFEM(equipment front end module)에 부착되거나 EFEM과 기판 프로세싱 시스템의 진공 기반 메인프레임 사이에 포지셔닝된 것 중 하나이다.
[0058] 동작(410)에서, 방법(400)은, 배치 탈기 챔버의 카세트를 포함하는 카세트 호이스트를 하우징으로부터 배치 탈기 챔버의 반응기 챔버 내로 리프팅하는 단계를 계속할 수 있다. 카세트를 반응기 챔버 내로 리프팅하고, 반응기 챔버에 대해 반응기 도어를 밀봉함으로써, 배치 탈기 챔버가 연결되는 메인프레임 또는 EFEM의 환경과 구별되는, 반응기 챔버에 대한 폐쇄되고 밀봉된 환경을 생성하도록 리프트 메커니즘이 작동될 수 있다.
[0059] 동작(415)에서, 방법(400)은, 반응기 챔버에 의해, 다수의 기판들에 대해 능동 탈기 프로세스를 수행하는 단계를 계속할 수 있다. 능동 탈기 프로세스는 다수의 기판들의 표면들로부터 수분 및 오염물들을 제거하여 탈기된 기판들을 생성한다. 일 실시예에서, 능동 탈기 프로세스는, 예를 들어 복사 열을 생성하기 위해, 반응기 챔버가 반응기 챔버의 벽(들)에서 구역 가열기들을 이용하여 가열되고 또한 반응기 챔버가 기판들에 걸쳐 퍼지 (또는 가압된) 불활성 가스를 강제 주입하는 가열식 불활성 가스 프로세스이다. 가열된 불활성 가스의 열과 유동 속도의 조합은, 화학 오염물들 및 다른 미립자들의 기판들의 표면들을 퍼징하는 화학 반응들을 야기한다. 다른 실시예에서, 능동 탈기 프로세스는, 플라즈마가 기판들의 표면들 상에 증착된 다음, 화학 반응을 통해 제거되는 플라즈마-기반 프로세스이다. 기판들의 표면들에서 화학적 오염물들 및 다른 미립자들로 퍼징하는 화학 반응들을 용이하게 하고 가속화하기 위해 열이 또한 가해질 수 있다.
[0060] 동작(420)에서, 방법(400)은, 능동 탈기 프로세스 동안 및/또는 능동 탈기 프로세스가 완료된 후에, 배기 라인을 통해 반응기 챔버로부터 수분 및 오염물들을 통기시키는 단계를 계속할 수 있다. 동작(425)에서, 방법(400)은, 카세트를 갖는 카세트 호이스트를 탈기 챔버의 하우징 내로 다시 하강시키는 단계를 계속할 수 있으며, 그런 다음, 여기서 FI 로봇(117)은 기판들을 인출시킬 수 있다.
[0061] 도 4b를 계속 참조하면, 동작(430)에서, 방법(400)은, 프로세싱을 위해 진공 기반 메인프레임과 인터페이싱하는 로드 록 챔버로, 탈기된 기판들 중, 탈기된 기판을 이송하는 단계를 계속할 수 있다.
[0062] 동작(435)에서, 방법(400)은 진공 기반 메인프레임의 버퍼 챔버 내에서 압력이 상승하기 위한 기간을 대기하는 단계를 계속할 수 있다. 이러한 기간은, 기판들이 먼저 탈기되지 않았다면 요구되는 것보다 더 짧은 기간일 수 있다. 동작(440)에서, 방법(400)은, 탈기된 기판을 로드 록 챔버로부터 버퍼 챔버로 이송하는 단계를 계속할 수 있다.
[0063] 동작(445)에서, 방법(400)은, 탈기된 기판에 대해 사전-세정을 수행하기 위해, 버퍼 챔버로부터 세정 챔버 내로 탈기된 기판을 이송하여, 세정된 기판을 생성하는 단계를 계속할 수 있다. 논의된 바와 같은 세정 챔버는, APC 또는 RPC 기반 사전-세정 챔버 중 하나일 수 있다.
[0064] 동작(450)에서, 방법(400)은 프로세싱을 위한 프로세싱 챔버 내로 세정된 기판을 이송하는 단계를 계속할 수 있다. 이러한 프로세싱은 플라즈마 기상 증착(PVD)-기반 프로세싱, 화학 기상 증착(CVD)-기반 프로세싱 등일 수 있다.
[0065] 이전의 설명은 본 개시내용의 몇몇 실시예들의 양호한 이해를 제공하기 위해 특정 시스템들, 컴포넌트들, 방법들 등의 예들과 같은 다수의 특정 세부사항들을 기재한다. 그러나, 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들이 이러한 특정 세부사항들 없이도 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 잘-알려진 컴포넌트들 또는 방법들은 본 개시내용을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 상세히 설명되지 않거나 간단한 블록 다이어그램 포맷으로 제시된다. 따라서, 기재된 특정 세부사항들은 단지 예시일 뿐이다. 특정한 구현들은 이러한 예시적인 세부사항들과 다를 수 있으며, 여전히 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.
[0066] 본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조는, 실시예와 관련하여 설명된 특정한 피처, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 장소들에서의 어구 "일 실시예" 또는 "실시예"의 출현들 모두는 반드시 동일한 실시예를 지칭할 필요는 없다. 부가적으로, 용어 "또는"은 배타적인 "또는" 보다는 포괄적인 "또는"을 의미하도록 의도된다. 용어 "약" 또는 "대략"이 본 명세서에서 사용될 때, 이는 제시된 공칭 값이 ±10% 내에서 정확하다는 것을 의미하도록 의도된다.
[0067] 본 명세서의 방법들의 동작들이 특정한 순서로 도시되고 설명되지만, 각각의 방법의 동작들의 순서는, 특정한 동작들이 역순으로 수행될 수 있어서, 특정한 동작들이 다른 동작들과 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 실시예에서, 별개의 동작들의 명령들 또는 하위-동작들은 간헐적이고 그리고/또는 교번적인 방식으로 이루어질 수 있다.
[0068] 위의 설명은 제한이 아니라 예시적인 것으로 의도된다는 것을 이해한다. 위의 설명을 판독 및 이해할 시에, 많은 다른 실시예들이 당업자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시내용의 범위는, 첨부된 청구항들이 권리를 가지는 등가물들의 전체 범위와 함께 그러한 청구범위들을 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 기판 프로세싱 시스템으로서,
    진공 기반 메인프레임에 결합된 장비 프론트 엔드 모듈(EFEM; equipment front end module) ― 상기 EFEM은 다수의 인터페이스 개구들을 포함함 ―; 및
    상기 다수의 인터페이스 개구들 중 인터페이스 개구에서 EFEM에 부착된 배치 탈기 챔버(batch degas chamber)를 포함하며,
    상기 배치 탈기 챔버는
    상기 EFEM의 상기 인터페이스 개구에 밀봉되는 하우징;
    다수의 기판들을 홀딩하도록 구성되는, 상기 하우징 내에 위치된 카세트;
    상기 카세트가 내부에 삽입 가능한, 상기 하우징에 부착된 반응기 챔버로서, 상기 다수의 기판들에 대해 능동 탈기 프로세스(active degas process)를 수행하기 위한, 반응기 챔버 ― 상기 능동 탈기 프로세스는 상기 다수의 기판들의 표면들로부터 수분 및 오염물들을 제거함 ―; 및
    상기 수분 및 오염물들에 대한 출구를 제공하기 위한, 상기 반응기 챔버에 부착된 배기 라인을 포함하는,
    기판 프로세싱 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 EFEM이 상기 EFEM을 통과하는 기판들에 대한 불활성 환경을 포함하는 불활성 EFEM인, 기판 프로세싱 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 카세트가 25 내지 75개의 기판들을 홀딩하도록 구성되는, 기판 프로세싱 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 배치 탈기 챔버가,
    상기 카세트가 부착되는, 상기 하우징 내의 반응기 도어(reactor door); 및
    상기 반응기 도어의 최하부에 부착된 리프트(lift)로서, 상기 카세트를 상기 하우징 밖으로 및 상기 반응기 챔버 내로 이동시키기 위한, 리프트 ― 상기 반응기 도어는 상기 반응기 챔버와 상기 하우징 사이에 진공 밀봉을 생성함 ―를,
    포함하는 카세트 호이스트(cassette hoist)를 추가로 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반응기 챔버가
    벽을 따라 소정 간격들로 다수의 구역 가열기들을 포함하는 벽;
    상기 벽의 최상부에 부착된 최상부 가열기;
    상기 벽의 최하부에 부착된 최하부 가열기;
    상기 카세트에서 상기 다수의 기판들에 걸쳐 가열된 가스를 강제 주입(force)하도록 넘버링되고 정렬된 일련의 애퍼처(aperture)들을 포함하는 복수의 가스 투입 라인들; 및
    상기 배기 라인에 결합된 복수의 가스 산출 라인들 ― 상기 복수의 가스 산출 라인들은, 상기 배기 라인을 통해, 상기 다수의 기판들로부터 수분 및 오염물들을 갖는 상기 가열된 가스를 상기 배치 탈기 챔버 밖으로 제거하도록, 넘버링되고 정렬된 일련의 애퍼처들을 포함함 ―을 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 능동 탈기 프로세스가 플라즈마-기반 프로세스 또는 가열식 불활성 가스 프로세스 중 적어도 하나를 포함하는, 기판 프로세싱 시스템.
  7. 방법으로서,
    다수의 기판들을, 프론트 엔드 개구 포드(front end opening pod)로부터, 장비 프론트 엔드 모듈(EFEM)에 부착되거나 기판 프로세싱 시스템의 진공 기반 메인프레임과 상기 EFEM 사이에 포지셔닝된 것 중 하나인 배치 탈기 챔버의 카세트로 이송하는 단계;
    상기 배치 탈기 챔버의 카세트를 포함하는 카세트 호이스트를, 하우징으로부터 상기 배치 탈기 챔버의 반응기 챔버 내로 리프팅하는 단계;
    상기 반응기 챔버에 의해, 상기 다수의 기판들에 대해 능동 탈기 프로세스를 수행하는 단계 ― 상기 능동 탈기 프로세스는 탈기된 기판들을 생성하기 위해 상기 다수의 기판들의 표면들로부터 수분 및 오염물들을 제거함 ―;
    상기 반응기 챔버로부터 배기 라인을 통해, 상기 수분 및 오염물들을 통기시키는 단계; 및
    상기 카세트를 갖는 상기 카세트 호이스트를 상기 탈기 챔버의 상기 하우징 내로 다시 하강시키는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 탈기된 기판들 중, 탈기된 기판을, 프로세싱을 위해 상기 진공 기반 메인프레임과 인터페이싱하는 로드 록 챔버(load lock chamber)로 이송하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 진공 기반 메인프레임의 버퍼 챔버(buffer chamber) 내에서 압력을 상승시키기 위해 소정의 기간을 대기하는 단계;
    상기 탈기된 기판을 상기 로드 록 챔버로부터 상기 버퍼 챔버로 이송하는 단계;
    상기 탈기된 기판에 대해 사전-세정을 수행하여 세정된 기판을 생성하기 위해, 상기 탈기된 기판을 상기 버퍼 챔버로부터 세정 챔버 내로 이송하는 단계; 및
    상기 세정된 기판을 프로세싱을 위해 프로세싱 챔버 내로 이송하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 탈기된 기판을 이송하는 단계가 상기 EFEM의 불활성 환경을 통해 상기 탈기된 기판을 이송하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 능동 탈기 프로세스를 수행하는 단계가
    상기 EFEM과 상기 배치 탈기 챔버 사이에 밀봉을 생성하는 단계; 및
    상기 반응기 챔버 내에서 상기 다수의 기판들에 대해 플라즈마-기반 프로세스 또는 가열식 불활성 가스 프로세스 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 다수의 기판들을 상기 배치 탈기 챔버의 상기 카세트로 이송하는 단계가 25 내지 75개의 기판들을 상기 카세트로 이송하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 배치 탈기 챔버로서,
    기판 프로세싱 시스템의 진공 기반 메인프레임 상의 패싯(facet) 및 장비 프론트 엔드 모듈(EFEM)의 인터페이스 개구 둘 모두에 대해 밀봉 가능한 하우징;
    카세트가 내부에 삽입 가능한, 상기 하우징에 부착된 반응기 챔버 ― 상기 카세트는 다수의 기판들을 홀딩하며, 상기 반응기 챔버는 상기 다수의 기판들에 대해 능동 탈기 프로세스를 수행하며, 상기 능동 탈기 프로세스는 상기 다수의 기판들의 표면들로부터 수분 및 오염물들을 제거함 ―;
    상기 하우징 내에 포지셔닝되고, 프로세싱을 위해 상기 하우징으로부터 상기 반응기 챔버 내로 상기 카세트를 이동시키고 프로세싱 후에 상기 카세트를 상기 하우징으로 돌려보내도록 구성된 카세트 호이스트; 및
    상기 수분 및 오염물들에 대한 출구를 제공하기 위한 상기 반응기 챔버에 부착된 배기 라인을 포함하는, 배치 탈기 챔버.
  14. 제13항에 있어서, 상기 카세트를 추가로 포함하며, 상기 카세트는 25 내지 75개의 기판들을 홀딩하도록 구성되는, 배치 탈기 챔버.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 EFEM의 상기 인터페이스 개구와 정합하는, 상기 하우징의 제2 인터페이스 개구; 및
    제2 인터페이스 개구에 부착된 밀봉부 ― 상기 밀봉부는 상기 하우징 및 상기 반응기 챔버 내에 진공을 생성시킬 수 있음 ―를 추가로 포함하는, 배치 탈기 챔버.
  16. 제13항에 있어서, 상기 카세트 호이스트가
    프로세싱 동안 상기 하우징과 상기 반응기 챔버 사이에 밀봉을 생성하기 위한, 상기 카세트가 부착된 반응기 도어; 및
    상기 반응기 챔버 내외로 상기 카세트를 리프팅하기 위한, 상기 반응기 도어의 최하부에 부착된 리프트를 포함하는, 배치 탈기 챔버.
  17. 제13항에 있어서, 상기 능동 탈기 프로세스가 플라즈마-기반 프로세스 또는 가열식 불활성 가스 프로세스 중 적어도 하나를 포함하는, 배치 탈기 챔버.
  18. 제13항에 있어서, 상기 반응기 챔버가
    벽을 따라 소정 간격들로 다수의 구역 가열기들을 포함하는 벽;
    상기 벽의 최상부에 부착된 최상부 가열기;
    상기 벽의 최하부에 부착된 최하부 가열기;
    상기 카세트에서 상기 다수의 기판들에 걸쳐 가열된 가스를 강제 주입하도록, 넘버링되고 정렬된 일련의 애퍼처들을 포함하는 복수의 가스 투입 라인들; 및
    상기 다수의 기판들로부터 수분 및 오염물들을 갖는 상기 가열된 가스를 상기 배기 라인 밖으로 제거하도록 넘버링되고 정렬된 일련의 애퍼처들을 포함하는, 상기 배기 라인에 결합된 복수의 가스 산출 라인들을 포함하는, 배치 탈기 챔버.
  19. 제18항에 있어서, 상기 가열된 가스가 불활성 가스 또는 세정된 건조 공기 중 하나를 포함하는, 배치 탈기 챔버.
  20. 제18항에 있어서, 상기 복수의 가스 투입 라인들 및 상기 복수의 가스 산출 라인들이 각각 4 내지 8개의 라인들을 포함하는, 배치 탈기 챔버.
KR1020237002033A 2020-06-19 2021-06-17 배치 웨이퍼 탈기 챔버, 및 팩토리 인터페이스 및 진공 기반 메인프레임으로의 통합 KR20230024415A (ko)

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