KR20240035496A - 진자 및 회전식 기판 홀더를 갖는 기판 스캐닝 장치 - Google Patents

진자 및 회전식 기판 홀더를 갖는 기판 스캐닝 장치 Download PDF

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KR20240035496A
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케빈 시에페링
마이클 그루엔하겐
매튜 그윈
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티이엘 매뉴팩처링 앤드 엔지니어링 오브 아메리카, 인크.
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Abstract

기판 스캐닝 방법으로서, 처리 챔버 내 기판 홀더 상에 기판을 부동화하는 단계; 및 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시켜 기판을 기판 상의 국소화된 스폿에 집속된 처리 장치에 대해서 이동시킴으로써 평행 래스터 패턴의 통과를 수행하는 단계를 포함하고, 제1 회전 구동부는 진자 아암의 근위 단부에 커플링되고 제2 회전 구동부는 진자 아암의 원위 단부 및 기판 홀더에 장착된다. 통과 중에 제1 회전 구동부를 구동시키는 것은, 국소화된 스폿이 기판 상에 있는 동안 통과의 제1 부분에 대해 제1 원호 운동으로 진자 아암을 이동시키는 것, 및 이어서, 국소화된 스폿이 기판 상에 있는 동안 통과의 제2 부분에 대해 대향되는 제2 원호 운동으로 진자 아암을 이동시키는 것을 포함한다.

Description

진자 및 회전식 기판 홀더를 갖는 기판 스캐닝 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은, 그 전체 내용이 본원에 참조로 포함되는, 2021년 7월 21자로 출원된 미국 정규 출원 제17/381,743호의 이익을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 기판 스캐닝, 그리고 특정 실시형태에서, 진자 아암의 원위 단부에 부착된 회전식 기판 홀더를 포함하는 기판 스캐닝 장치, 시스템, 및 방법에 관한 것이다.
마이크로일렉트로닉 공작물 내에 디바이스를 형성하는 것은, 일반적으로 기판 상의 다수의 재료 층의 형성, 패터닝, 및 제거를 포함하는, 일련의 제조 기술을 포함한다. 대부분의 기판 처리 기술은, 전체 기판을 동시에 처리하는 것이 아니라, 기판의 선택된 부분에서 수행된다. 예를 들어, 기판의 표면은 기판의 표면보다 훨씬 더 작은 스폿 내에 국소화되도록 집속된 빔에 노출될 수 있다. 기판 스캐닝 장치는, 기판을 위치 특정 방식(location-specific manner)으로 처리하기 위해, 기판 또는 처리 장치를 기판의 일부 또는 전부에 걸쳐 래스터 패턴(raster pattern)(즉, 스캐닝 패턴)으로 이동시킨다.
피쳐 크기가 감소하고 피쳐 밀도가 증가함에 따라, 기판 스캐닝 장치는 처리 중에 기판을 배치하는 데 있어서 더욱 높은 정확도와 유연성을 제공하여야 한다. 다양한 2차원 스캐닝 기구가 가능하다. 그러나, 통상적인 기구는 부피가 크고 기판 크기보다 훨씬 큰 설치 공간을 차지한다. 이러한 기구는 처리 중에 기판과 동일한 진공 환경에 위치하는 경우가 많기 때문에, 더 크고, 더 고가인 진공 챔버를 필요로 한다. 더 작은 기존의 기구는 민감한 부가적 또는 차감적 위치 특정 공정에 필요한 정확도를 달성할 수 없다.
본 발명의 실시형태에 따라, 기판 스캐닝 방법은, 처리 챔버 내 기판 홀더 상에 기판을 부동화하는 단계(immobilizing); 및 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시켜 기판을 기판 상의 국소화된 스폿에 집속된 처리 장치에 대해서 이동시킴으로써 평행 래스터 패턴의 제1 통과를 수행하는 단계를 포함하고, 제1 회전 구동부는 진자 아암의 근위 단부에 커플링되고, 제2 회전 구동부는 진자 아암의 원위 단부 및 기판 홀더에 장착된다. 제1 통과 중에 제1 회전 구동부를 구동시키는 것은, 국소화된 스폿이 기판 상에 있는 동안 제1 통과의 제1 부분에 대해 제1 원호 운동으로 진자 아암을 이동시키는 것, 및 이어서, 국소화된 스폿이 기판 상에 있는 동안 제1 통과의 제2 부분에 대해 대향되는 제2 원호 운동으로 진자 아암을 이동시키는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에 따라, 시스템은, 진공 챔버; 진공 챔버 내에 배치된 진자 아암의 근위 단부에 커플링된 제1 회전 구동부; 진공 챔버 내에 배치되고 피벗 지점에서 제2 회전 구동부에 커플링된 기판 홀더의 원위 단부와 함께 이동하도록, 진자 아암의 원위 단부에 장착되는 제2 회전 구동부; 및 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부에 커플링된 제어기를 포함한다. 제어기는, 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동하여 고정 위치 특정 처리 장치에 의해서 평행 래스터 패턴이 기판 홀더 상에서 추적(traced)되도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따라, 장치는 처리 챔버; 처리 챔버 내에 배치된 진자 아암; 및 기판 홀더를 포함한다. 진자 아암은 근위 단부 및 원위 단부를 포함한다. 근위 단부는 제1 회전 구동부에 커플링된다. 제1 회전 구동부는 진자 아암을 근위 단부에 센터링된 원호 운동으로 이동시키도록 구성된다. 기판 홀더는 처리 챔버 내에 배치되고, 기판 홀더의 외부 반경보다 짧은 오프셋 거리만큼 제1 방향으로 기판 홀더의 중심으로부터 오프셋된 피벗 지점에서 제2 회전 구동부에 커플링된다. 제2 회전 구동부는 진자 아암의 원위 단부에 장착되고, 진자 아암의 원호 운동과 동시에 피벗 지점을 중심으로 기판 홀더를 회전시켜 기판 홀더를 위치 특정 처리 장치에 대해서 측방향으로 이동시키도록 구성된다.
본 발명 및 그 장점의 보다 완전한 이해를 위해서, 이제, 첨부 도면과 함께 이루어지는 이하의 설명을 참조한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른, 진자 아암의 원위 단부에 부착된 회전 구동부를 포함하는 기판 스캐닝 장치의 3개의 상면 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른, 진자 아암의 원위 단부에 부착된 회전 구동부를 포함하는 기판 스캐닝 장치의 3개의 추가적인 상면 개략도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른, 기판 위에 중첩된 평행 래스터 패턴의 상면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른, 진자 아암 및 기판의 운동의 개략도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른, 고정 위치 특정 처리 장치에 대한 기판의 운동의 기하학적 도면을 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른, 2개 이상의 고정 처리 노즐을 포함하는 기판 스캐닝 장치의 상면 개략도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른, 병진운동 처리 노즐을 포함하는 기판 스캐닝 장치의 상면 개략도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른, 진자 아암의 원위 단부에 부착된 회전 구동부 및 기판의 중심으로부터 오프셋된 피벗 지점에서 회전 구동부에 부착되는 기판을 포함하는, 기판 스캐닝 장치의 3개의 상면 개략도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른, 진자 아암의 원위 단부에 부착된 회전 구동부 및 기판의 중심으로부터 오프셋된 피벗 지점에서 회전 구동부에 부착되는 기판을 포함하는, 기판 스캐닝 장치의 3개의 추가적인 상면 개략도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따른, 기판이 기판 홀더로부터 리프팅되고 180° 회전하는 기판 스캐닝 공정을 도시한다.
도 11a는 본 발명의 실시형태에 따른, 기판을 피벗 지점에 대해서 선형으로 병진운동시킴으로써 회전식 기판의 피벗 지점이 이동되는 기판 스캐닝 공정을 도시한다.
도 11b는 본 발명의 실시형태에 따른, 기판을 피벗 지점에 대해서 회전적으로 병진운동시킴으로써 회전식 기판의 피벗 지점이 이동되는 기판 스캐닝 공정을 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 따른, 기판 스캐닝 장치의 측면 개략도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 실시형태에 따른, 기판 스캐닝 시스템의 측면 개략도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 실시형태에 따른, 기판 스캐닝 방법을 도시한다.
상이한 도면들 내의 대응하는 참조 번호들 및 부호들은, 달리 표시되지 않는 한, 일반적으로 대응하는 부분들을 나타낸다. 도면들은 바람직한 실시형태의 관련 양태들을 명확하게 예시하기 위해 도시되며, 반드시 실제 축척대로 도시된 것은 아니다. 도면에 도시된 피처의 연부가 반드시 피처 범위의 종료를 나타내는 것은 아니다.
여러 실시형태의 제조 및 이용에 대해 이하에서 구체적으로 설명한다. 그러나, 본원에 기술된 다양한 실시형태는 매우 다양한 특정 상황에서 적용 가능하다는 것을 이해해야 한다. 논의되는 특정 실시형태는 단지 다양한 실시형태를 만들고 사용하기 위한 특정 방식을 예시하는 것일 뿐이며, 제한된 범위로 해석되어서는 안 된다.
1차원으로만 스캐닝하는 기판 스캐닝 공정이 가능하지만, 이하의 설명은 구체적으로 적어도 2차원으로 스캐닝하는 기판 처리 기술에 관한 것이다. 예를 들어, 처리 장치는 (예를 들어, 집속된 빔을 이용하여) 특정 시점에 기판의 선택된 부분(예를 들어, 작은 영역)에만 영향을 미치도록 구성될 수 있다. 기판은 (예를 들어, 노즐에 의해서 생성되는 빔에 직각인 평면 내에서) 처리 장치에 대해서 측방향으로 이동될 수 있다(즉, 스캐닝될 수 있다). 이러한 방식으로, 기판의 위치 특정 처리가 달성된다.
기판 스캐닝 장치는 기판의 위치 특정 처리를 위해서 사용될 수 있다. 기판 스캐닝 장치는 또한 이미징(예를 들어, 주사전자현미경(SEM) 및 원자 현미경(AFM))뿐만 아니라, 통합 포토닉스 및 미세전자기계시스템(MEMS)과 같은 다른 적용예에도 사용될 수 있다.
위치 특정 처리는, 에칭, 스트립핑, 세정, 입자 제거, 증착, 및 주입(implantation) 등과 같은 다양한 기판 처리 기술에 적용될 수 있다. 예를 들어, 위치 특정 처리는 가스 클러스터 이온 빔(GCIB) 처리에 유리하게 적용될 수 있다. 위치 특정 처리가 유리할 수 있는 다른 예시적인 적용예로는, 기판의 일부만을 에칭하도록 구성된 플라즈마 에칭 공정이 있다. 위치 특정 처리의 다른 적용예는 유체 또는 가스의 스트림을 이용하는 세정 공정을 포함할 수 있다. 위치 특정 처리는 유리하게는 기판의 선택된 영역에 대한 매우 정확한 양의 부가 또는 차감을 가능하게 할 수 있다.
위치 특정 처리는 GCIB 처리에 이용될 수 있다. 예를 들어, GCIB 공정 단계 중에, 기판(예를 들어, 웨이퍼)이 입자 빔을 통해서 스캐닝되어 기판 표면을 빔에 균일하게 노광시킬 수 있다. 입자 빔은 몇 천개 내지 몇 개의 원자/분자(심지어 단량체)의 클러스터의 넓은 분포를 포함한다. 입자 빔 횡단면은 일반적으로 기판 표면의 면적에 비해서 작다. 따라서, GCIB 처리 중에, 기판 스캐닝 장치는 기판 표면의 일부 또는 기판 전체 표면을 입자 빔에 노광시키기 위해서 사용될 수 있다. GCIB 공급원(예를 들어, 노즐)을 이동시키는 대신, 고-전류 이온 빔의 정전기 스캐닝 중에 스폿 크기 및 형상 제어에서의 문제 발생을 피하기 위해서, 기판이 고정 빔을 통해서 기계적으로 이동될 수 있다.
GCIB 처리를 위해서 사용되는 것과 같은 통상적인 기판 스캐닝 장치는, 기판의 측면에 위치될 수도 있는 큰 기구를 갖는다. 예를 들어, 기판은 기판의 움직임을 구동하는 회전 축으로부터 상대적으로 멀리 캔틸레벌링(cantilevered)될 수 있다. 이러한 큰 기구는 기판을 포함하는 큰 진공 챔버 내에 위치되는 경우가 많다. 이러한 큰 챔버는 작은 챔버에 비해서 몇 가지 단점을 갖는다. 큰 챔버는 본질적으로 제조비가 더 많이 든다. 이들은 더 크고 더 고가인 펌프를 필요로 한다. 더 큰 챔버 크기는 더 큰 툴 설치 공간 및 더 큰 툴 중량을 초래한다. 이들은 다수의 챔버 클러스터 툴 내에서 웨이퍼를 전달하기 위해서 더 복잡한 자동화 체계를 필요로 한다. 또한, 챔버 크기가 크면, 공정 기술을, 동일한 클러스터 툴 내에서 더 작은 진공 챔버를 이용하는 다른 처리 기술과 통합하기가 더 어려워진다.
래스터 패턴은 또한 상이한 스캐닝 기구들 사이에서 변경될 수 있다. 나선형 래스터 패턴과 같은 일부 래스터 패턴은, 스캐닝 기구의 크기를 감소시킴으로써, 챔버 크기가 감소되게 할 수 있다. 예를 들어, 선형 경로를 따라 기판을 이동시키는 것과는 대조적으로, 원호 운동을 일부 기판 스캐닝 장치 설계에 이용하여 기판을 환형 원호를 통해서 이동시킬 수 있다. 원호 운동은 기판 회전과 조합되어 처리되는 영역에 걸쳐 나선형 래스터 패턴을 효과적으로 생성할 수 있고, 이러한 나선형 래스터 패턴은 기판의 하나의 연부로부터 중심으로 이동한 다음, 원하는 경우, 원호 운동 방향을 반전시켜 역으로 기판의 동일한 측면으로 이동하거나 중심을 지나서 회전하는 기판의 대향 측면으로 진행힐 수 있다.
나선형 래스터 패턴으로 인해서, 기판 전체에 걸쳐 균일한 체류 시간을 제공하기 위해서, 기판의 중심이 국소화된 처리 영역(예를 들어, 노즐에 의해서 생성된 기판 표면 상의 스폿)을 향해서 이동함에 따라, 원호 운동의 각속도에 의해서 제어되는 측방향 속도는 증가한다. 그러나, 완벽하게 균일한 체류 시간을 달성하려면, 중심을 통과할 때 원호 각속도가 무한대일 필요가 있다. 따라서, 효과적인 제어를 제공하기 위해서는, 나산형 래스터 패턴에 각속도의 실제 상한 한계가 사용되어야 한다. 결과적으로 기판의 다른 영역에 비해서 기판 중심과 그 부근에 체류하는 시간이 길어지면, 중심부에서 바람직하지 못한 과잉 처리가 발생하여, 부가 또는 차감 공정을 위한 높은 정확도가 요구되는 임의의 공정에서 제대로 작동하지 않는다.
이하의 실시형태는, 유리하게는 기판의 원호 운동을 이용하여 챔버의 크기를 감소시키면서, 더 큰 스캐닝 기구에 의해서 제공되는 처리의 정확도를 증가시키는 것을 달성한다.
이하에서 제공되는 실시형태는 기판 스캐닝 그리고 특히 진자 아암의 원위 단부에 부착된 회전식 기판 홀더를 포함하는 기판 스캐닝을 위한 다양한 시스템, 장치, 및 방법을 설명한다. 이하의 설명은 실시형태를 설명한다. 도 1 및 도 2를 이용하여 실시형태의 기판 스캐닝 장치를 설명한다. 도 3을 이용하여 실시형태의 평행 래스터 패턴을 설명한다. 도 4를 이용하여 실시형태의 기판 스캐닝 장치의 진자 아암의 운동의 예를 설명한다. 도 5를 이용하여 실시형태의 기판 스캐닝 장치의 기하학적 다이어그램을 설명한다. 도 6 및 도 7을 이용하여 노즐 구성들이 상이한 2개의 실시형태의 기판 스캐닝 장치를 설명한다. 도 8 및 도 9를 이용하여 다른 실시형태의 기판 스캐닝 장치를 설명한다. 도 10, 도 11a 및 도 11b를 이용하여, 2개의 별도의 단계로 전체 기판을 스캐닝하는 3개의 실시형태의 기판 스캐닝 공정을 설명한다. 실시형태의 기판 스캐닝 장치가 도 12에서 측면도로 도시되어 있고 이를 이용하여 설명한다. 도 13을 이용하여 실시형태의 기판 스캐닝 시스템을 설명한다. 도 14를 이용하여 실시형태의 기판 스캐닝 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른, 진자 아암의 원위 단부에 부착된 회전 구동부를 포함하는 기판 스캐닝 장치의 3개의 상면 개략도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 기판 스캐닝 장치(100)는 처리 챔버(110) 내에 배치된 기판(101)을 포함한다. 또한, 진자 아암(125)이 처리 챔버(110) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 진자 아암(125)은 근위 단부(123) 및 원위 단부(124)를 포함한다. 근위 단부(123)는 제1 회전 구동부(121)에 커플링된다. 제1 회전 구동부는, 진자 아암(125)의 근위 단부(123)를 중심으로, 원호 운동(150)으로 진자 아암(125)을 이동시키도록 구성된다.
기판(101)은 피벗 지점(127)에서 제2 회전 구동부(122)에 커플링된다. 일부 실시형태에서, 피벗 지점(127)은 (도시된 바와 같이) 기판(101)의 중심(105)에 위치된다. 다른 실시형태에서, 피벗 지점(127)은 기판(101)의 중심(105)으로부터 오프셋된다. 제2 회전 구동부(122)는 진자 아암(125)의 원위 단부(124)에 장착되고, 진자 아암(125)의 원호 운동(150)과 동시에 피벗 지점(127)을 중심으로 (예를 들어, 기판 홀더를 통해서) 기판(101)을 회전시켜 기판(101)을 위치 특정 장치에 대해서 측방향으로 이동시키도록 구성된다.
위치 특정 장치(예를 들어, 위치 특정 처리 장치 또는 래스터 이미징 장치)가 기판(101) 상의 국소화된 스폿(109)에 집속된다. 기판(101)의 스캐닝은 국소화된 스폿(109)을 이용한 기판(101)의 위치 특정 처리를 가능하게 할 수 있다. 그러나, 기판 스캐닝은 예를 들어 이미징 기술과 같은 다양한 다른 기술을 위해서도 사용될 수 있다. 이미징과 같은 적용예에서, 처리 챔버(110)는 단순히 스캐닝 챔버로 지칭될 수 있으나, 본 설명의 목적상, 스캐닝 기구가 처리 챔버에 포함되는 경우, 처리 챔버는 스캐닝 챔버로서 간주될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
원위 단부(124)에서의 진자 아암(125)의 원호 운동(150)과 기판(101)의 회전(155)의 조합은 유리하게는, 기판(101)의 전체 표면에 대한 완전한 접근뿐만 아니라, 기판(101)에서의 국소화된 스폿(109)을 매우 정확하게 제어할 수 있게 한다. 예를 들어, 본원에 설명된 실시형태는 기판의 정확한 스캐닝(즉, 직선(135)과 같은 평행 경로를 따른 스캐닝)을 가능하게 하는 이점을 갖는다. 모든 패턴이 가능하지만, 평행한 직선 또는 실질적으로 직선을 포함하는 선형 스캔이, 체류 시간 그리고 노광 영역의 크기 및 형상 모두에서 개선된 일관성뿐만 아니라 위치를 보다 정확하게 미세 제어하는 것과 같은 여러 가지 이유로 바람직할 수 있다. 도 1에 도시된 3개의 개략도는 기판(101)의 중심(105)을 통과하는 직선(135)의 모든 영역에 도달할 수 있는 기판 스캐닝 장치(100)의 능력을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 국소화된 스폿(109)이 기판(101)의 중심(105) 위를 직접적으로 통과할 수 있으나, 이것이 반드시 필요한 것은 아니다. 예를 들어, 국소화된 스폿(109)이 스폿 크기의 절반만큼 이동되어, 중심 위를 직접적으로 통과하지 않고도 중심(105)이 균일하게 노광되게 할 수도 있다. 그러한 구성이 예를 들어 도 3에 도시되어 있다. 국소화된 스폿(109)은 또한, 주어진 적용예의 특정 사항에 따라, 진자 아암(125)의 근위 단부(123)에 더 멀리 또는 더 가까이 이동될 수 있다. 제1 회전 구동부(121) 및 제2 회전 구동부(122)에 대한 국소화된 스폿(109)의 위치는 스캐닝 기구의 필요 운동 범위 및 전체 기판을 스캐닝할 수 있는 능력에 영향을 미칠 수 있다.
전술한 바와 같이, 기판(101)은 기판 홀더(간결함을 위해서 특정 도면에 도시되지 않음) 상에 부동화될 수 있다. 비록 기판 홀더가 임의의 적합한 크기를 가질 수 있지만, 달리 설명되지 않는 한, 기판 홀더는 기판(101)과 실질적으로 동연적(coextensive)인 것으로 가정될 수 있다. 나아가, 달리 설명되지 않는 한, 기판(101)의 중심(105)은 기판 홀더의 중심이다.
기판(101)은 노광 표면의 스캐닝이 요구되는 임의의 적합한 기판(또는 심지어 빈 기판 홀더)일 수 있다. 여러 실시형태에서, 기판(101)은 웨이퍼이고, 일 실시형태에서 규소 웨이퍼이다. 또한 가능한 기판으로는 평판 디스플레이, 포토리소그래피 마스크 등이 포함된다. 비록 대부분의 기판이 원형이기는 하지만, 기판(101)이 반드시 원형이거나 실질적으로 원형일 필요는 없다. 예를 들어, 기판(101)은 원형, 정사각형, 직사각형, 또는 불규칙적인 형상을 포함하는 임의의 다른 원하는 형상일 수 있다.
여러 실시형태에서, 처리 챔버(110)는 주변 대기압 보다 낮은 압력을 유지할 수 있는 진공 챔버이다. 일부 실시형태에서, 처리 챔버(110)는 고-진공 환경을 유지하도록 구성되고, 일 실시형태에서 초-고-진공을 유지하도록 구성된다. 진공을 유지하는 것이 일반적으로 많은 적용예에서 유리하지만, 처리 챔버(110)가 특정 레벨의 진공을 유지할 수 있는 능력에는 제한이 없다. 그러나, 본원에 설명된 실시형태는 유리하게는, 소형 폼 팩터(form factor) 및 스캐닝 기구가 포함된 구성으로 인해서, 실시형태의 처리 챔버의 밀봉을 증가시키고, 실시형태의 기판 스캐닝 장치의 동작 중에 청정도를 개선할 수 있다.
일 실시형태에서, 진자 아암(125)은 처리 챔버(110) 내에 완전히 위치된다. 다른 실시형태에서, 진자 아암(125)의 일부는 피드스루(feedthrough)를 통해서 처리 챔버(110) 내로 이어질 수 있다. 진자 아암(125)은 기판(101)의 반경(또는 비원형 기판의 가장 큰 치수의 절반) 보다 더 길다. 도시된 바와 같이, 진자 아암(125)의 콤팩트한 특성은 유리하게는, 부피가 큰 통상적인 스캐닝 기구에 비해서, 처리 챔버(110)의 필요 설치 공간을 감소시킬 수 있다. 일부 적용예에서, 진자 아암(125)은 (예를 들어, 기판에서 각속도의 제어를 개선하거나 각속도를 줄이기 위해서) 더 길게 만들어질 수 있다. 그러나, 진자 아암(125)의 원호 운동(150)과 기판(101)의 회전(155)의 조합으로 인해서, 설치 공간은 여전히 비교적 작게 유지될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른, 진자 아암의 원위 단부에 부착된 회전 구동부를 포함하는 기판 스캐닝 장치의 3개의 추가적인 상면 개략도를 도시한다. 도 2의 개략도는 도 1을 이용하여 전술한 것과 유사한 구성의 다른 도면들을 나타낸다. 다른 도면들은 기판의 모든 영역에 도달할 수 있는 이러한 구성의 능력을 더 나타낸다. 유사한 참조부호로 표시된 요소들은 전술한 바와 같다.
도 2를 참조하면, 기판 스캐닝 장치(200)는, 기판(101)의 배향을 나타내기 위한 안내선(236)과 함께 도시되어 있는, 기판(101)을 포함한다. 여기에서 그리고 이하에서, 간결함과 명확함을 위해, 패턴[x00]을 따르는 요소들이 다양한 실시형태에서 기판 스캐닝 장치의 관련 구현예일 수 있는 규정이 채택된 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 기판 스캐닝 장치(200)는 달리 설명된 것을 제외하고 기판 스캐닝 장치(100)와 유사할 수 있다. 전술한 번호 체계과 함께 유사한 용어를 사용하는 것에서 알 수 있듯이 다른 요소에 대해서도 유사한 규정이 적용되었다.
안내선(236)은, 원호 운동 및 회전 시스템을 기판(101)의 전체 표면에 맵핑하는 것을 확인하는 데 도움을 주는 역할을 한다. 예를 들어, 기판(101)은, 국소화된 스폿(109)이 기판(101)의 연부에 위치되거나 벗어날 때까지, 원호 운동(150)으로 스윙(swung out)될 수 있다. 기판(101)이 원호를 이동하는 동안, 국소화된 스폿(109)은 중심(105)으로부터 연부까지 기판(101)을 연속적으로 노광시킨다. 기판(101)의 임의의 지점에 도달하기 위해서, 경로 상의 임의의 지점에서 원호 운동(150)이 중단될 수 있고 기판(101)은 회전(155)될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른, 기판 위에 중첩된 평행 래스터 패턴의 상면도를 도시한다. 도 3의 기판은 예를 들어 도 1의 기판(101)과 같은 본원에 설명된 다른 기판의 특정 구현예일 수 있다.
도 3을 참조하면, 평행 래스터 패턴(330)이 기판(300) 위에 중첩되어 도시되어 있고, 그에 따라 패턴이 전체 기판(300)을 어떻게 덮을 수 있는 지를 보여 준다. 평행 래스터 패턴(330)은, 집합적으로, 스캐닝되는 기판(300)의 영역 전체를 덮는 일련의 평행 경로들을 포함한다. 사용될 수 있는 특정 패턴에 대한 제한은 없지만, 일부 실시형태에서, 평행 래스터 패턴은 도시된 바와 같이 기판(300)의 일 측면으로부터 다른 측면까지 연장되는 일련의 평행한 직선(또는 실질적으로 직선)을 포함하는 선형 래스터 패턴이다. 기판(300)의 일 측면으로부터 다른 측면까지 연장되는 평행 래스터 패턴(330)의 각각의 섹션은 통과(pass)(333)로 지칭될 수 있다. 평행 래스터 패턴(330)은 (도시된 바와 같이) 기판(300) 위에 있는 동안 방향을 변경하지 않을 수 있다. 엄격하게 요구되는 것은 아니지만, 이는 스캐닝 중에 기판(300)의 매우 일관된 노광을 보장하는 장점을 가질 수 있다.
평행 래스터 패턴의 이러한 특정 구현예에서, 평행 래스터 패턴(330)의 각각의 연속적인 통과는 이전 통과와 반대되는 방향으로 이동한다. 예를 들어, 제1 통과(331)가 도시된 바와 같이 좌측으로부터 우측으로 스캐닝될 수 있고, 그에 따라 제2 통과(332)는 우측으로부터 좌측으로 스캐닝되며, 이는 반복된다. 평행 래스터 패턴(330)이 경로의 종료 지점에서 시작될 수 있지만, (예를 들어, 후술되는 바와 같이, 한번에 기판의 절반을 스캐닝할 경우) 평행 래스터 패턴은 중간의 임의의 지점에서 시작될 수도 있다. 또한, 스폿 크기의 유한한(종종 가우시안(Gaussian)) 특성으로 인해서, 평행 래스터 패턴(330)이 기판(300)의 중심(305)을 직접 통과할 수 있거나 통과하지 않을 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
비록 평행 래스터 패턴(330)이 전체 기판(300)을 덮는 것으로 도시되고 설명되지만, 부분적인 커버리지(coverage) 및 부분적인 처리도 가능하다. 예를 들어, 처리 장치를 패턴의 일부 부분에 스위칭 오프시켜, 기판(300)의 특정 영역만을 공정할 수 있다. 마찬가지로, 기판 공정의 매개변수(예를 들어, 세기, 지속 시간 등)를 스캐닝 중에 실시간으로 변경하여, 기판의 다양한 부분에서의 처리를 기판의 다른 부분에 대해서 변경할 수 있다. 일부 경우에, 부분적 래스터 패턴을 이용할 수 있다(예를 들어, 처리를 필요로 하는 기판 상의 위치가 함께 그룹화되거나 전체 기판 면적의 비교적 작은 부분을 나타내는 경우).
조합된 스캐닝이 기판의 일부분만을 스캐닝하는 동안 처리 매개변수를 동적으로 변경할 수 있는 이러한 능력은, 기판의 특정 영역(예를 들어, 교정 가능한 결함을 가지는 것으로 식별된 영역 또는 기판의 다른 부분을 손상시키지 않으면서 공정할 필요가 있는 영역 등)의 표적화된 처리를 가능하게 한다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른, 진자 아암 및 기판의 운동의 개략도를 도시한다. 도 4의 기판의 개략도는 예를 들어 도 1의 기판(101)과 같은 본원에 설명된 다른 기판의 특정 구현예를 나타낼 수 있다. 유사한 참조부호 표시된 요소들은 전술한 바와 같을 수 있다.
도 4를 참조하면, 개략도(400)는 원호 운동 및 회전의 여러 위치에서 기판(101)을 도시한다. 개략도(400)는, 기판(101)의 중심(405)을 통과하지 않는 중심을 벗어난 직선(437)을 따를 경우 기판(101) 및 진자 아암(125)이 어떻게 이동하는지를 보여 준다. 이전에서와 같이, 기판(101)은 진자 아암(125)의 원위 단부에 커플링된다. 직선(435)이, 더 두꺼운 중심을 벗어난 직선(437) 및 회전 시의 기판(101)의 배향을 나타내는 두꺼운 화살표와 함께, 중심(405)을 통과하게 작도되어 있다.
가장 낮게 도시된 위치에서, 국소화된 스폿(109)은 중심을 벗어난 직선(437) 상에서 기판(101)의 연부에 위치된다. 진자 아암(125)의 위치로 인해 반시계 방향으로 22.2°의 제1 회전(456)을 하여, 중심을 벗어난 직선(437)의 단부를 국소화된 스폿(109)으로 가져온다. 진자 아암(125) 상의 기판(101)가 국소화된 스폿(109)을 향해서 제1 원호 운동(451)으로 이동함에 따라, 기판(101)은 점점 증가되는 각속도로 반시계 방향으로 계속 회전된다. 예를 들어, 2개의 상부 위치들 사이에서, 기판(101)은 작은 (대략적으로) 선형 이동(434)만을 거치지만, 제2 회전(457)은 큰 각 이동(438)을 통해서 이동한다.
상부 위치에서, 국소화된 스폿(109)은 중심을 벗어난 직선(437)의 중간 지점(439)에 위치된다. 이러한 지점에서, 원호 운동 또는 기판 회전은, 다른 하나가 동일 방향으로 계속되는 동안, 동일한 방향으로 계속될 수 있다. 원호 운동이 이러한 지점을 지나서 계속되는 경우, 회전은 순간적으로 중단되어야 하고 반대 방향으로 회전되어야 한다. 이는, 일정한 스캔 속도를 유지하기 위해서, 원호 운동이 중간 지점(409)에 가까워질수록 자연스럽게 느려지고 회전 운동이 원호 운동의 감소를 보완해야 하기 때문에 대안예보다 훨씬 덜 실용적일 수 있다.
따라서, 중간을 통과하지 않는 평행 래스터 패턴의 각각의 통과 중에 원호 운동의 방향을 변경하는 것이 유리할 수 있다. 중간을 직접적으로 통과하는 스캔은 원호 운동 및 회전 모두가 그 방향을 유지하게 할 수 있다. 따라서, 진자 아암(125)은 중간 지점(439)에서 방향을 변경할 수 있고 제2 원호 운동(452)을 따를 수 있고, 그에 따라 중심을 벗어난 직선을 따른 선형 통과를 완료할 수 있다. 명료함을 위해서, 기판(101)이 통과의 제2 절반을 통해서 이동하는 것을 설명하지 않았다. 중심을 벗어난 직선(437)이 중심(405)에 매우 근접하기 때문에, 기판(101)의 복귀 운동은 상당히 대칭적이다. 제2 원호 운동(452)이 대칭적인 것으로 도시되어 있지만, 제2 원호 운동이 비대칭적일 수 있기 때문에 이는 단지 근사치라는 점에 유의하여야 한다. 사실상, 중심(405)으로부터 더 멀수록, 복귀 이동이 덜 대칭적이 된다.
또한, 원호 운동 방향을 변경하는 것은, 기판(101)의 절반만을 공정할 필요가 있는 경우 처리 챔버의 필요 설치 공간을 감소시키는 추가적인 장점을 가질 수 있다. 도 10, 도 11a 및 도 11b를 참조하여 설명한 바와 같이, 유사한 제한된 설치 공간 내에서 전체 기판을 스캔할 수 있는 구성이 있다.
기판 직경(407)은 원점으로부터 멀어지는 필요 원호 운동의 범위에 영향을 미친다. 150 mm 기판 반경(300 mm 기판 직경(407)) 및 250 mm 진자 아암(125)의 비례(proportionality) 예가 도시되어 있다. 주어진 적용예의 특정 비율은, 가속도 및 속도 제한, 원하거나 요구되는 처리 챔버 설치 공간, 그리고 처리를 필요로 하는 기판의 범위와 같은 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 진자 아암 길이를 늘리면 원호 운동에 필요한 각도 범위가 줄어들어 1차원에서는 설치 공간이 감소하지만, 진자 아암의 연장으로 인해서, 다른 차원에서는 설치 공간이 증가한다.
본 설명은 기판의 모든 부분에 도달할 수 있고 직선으로 구성된 래스터 패턴을 추적할 수 있는 스캐닝 기구의 능력에 초점을 맞추고 있지만, 본원에 설명된 기판 스캐닝 실시형태를 이용할 경우 임의의 래스터 패턴이 가능하다. 예를 들어, 본원에 설명된 바와 같은 기판 스캐닝 방법, 장치, 및 시스템은, 곡선을 포함하거나 주어진 적용예에서 요구되는 바에 따른 임의의 패턴을 추적하는, 래스터 패턴을 동일하게 수행할 수 있다. 즉, 예를 들어 감소된 툴 설치 공간 및 고-정확도와 같은, 회전식 기판과 조합된 진자 아암에 의해서 제공되는 개선이 다른 래스터 패턴에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른, 고정 위치 특정 처리 장치에 대한 기판의 운동의 기하학적 도면을 도시한다. 도 5의 기판의 기하학적 도면은 예를 들어 도 1의 기판(101)과 같은 본원에 설명된 다른 기판의 특정 구현예를 나타낼 수 있다. 유사한 참조부호로 표시된 요소들은 전술한 바와 같을 수 있다.
도 5를 참조하면, 기하학적 도면(500)은 큰 반경(R1)의 원의 연부 상의 위치에 센터링된 기판(101)을 도시한다. 반경(R1)은 진자 아암의 길이이다. 마찬가지로, 반경(R2)은 기판 반경이다. 도면은, 지점(r,α)을 (0,0)에 위치되는 국소화된 스폿(109)으로 이동시키는데 필요한 원호 운동에 대한 각도(φ) 및 회전(θ)을 나타낸다.
φ가 이등변 삼각형의 정점 각도이기 때문에, θ - α = φ/2이다. 스캔하고자 하는 지점의 좌표(r,α)를 안다고 가정하면, φ = 2arcsin(r/R1/2)로부터 회전(φ)을 구할 수 있고, 이어서 이전의 수학식을 이용하여 원호 운동(θ)을 풀이할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 가장 낮은 위치에서, (r,α) = (150 mm, 4.8°) 및 R1 = 250 mm이고 이는 φ = 34.9°(및 θ = 22.2°)이 된다.
도 4를 참조하여 설명된 바와 같이, 기판의 각가속도 및 속도는, 피벗 지점에 근접하나 그 중심을 통과하지는 않는 선의 중간 지점 부근에서 급격히 증가된다. 대부분의 적용예에서, 이는 문제가 되지 않는다. 그러나, 일부 적용예에서, 특히 스폿 크기가 작은 경우에, 이러한 큰 각가속도 및 속도를 관리하기 어려울 수 있다. 도 6 내지 도 10, 도 11a 및 도 11b는 이러한 잠재적인 문제를 해결하는 여러 실시형태를 제공한다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른, 2개 이상의 고정 처리 노즐을 포함하는 기판 스캐닝 장치의 상면 개략도를 도시한다. 도 6의 기판 스캐닝 장치는 예를 들어 도 1의 기판 스캐닝 장치와 같은 본원에 설명된 다른 기판 스캐닝 장치의 특정 구현예일 수 있다. 유사한 참조부호로 표시된 요소들은 전술한 바와 같다.
도 6을 참조하면, 기판 스캐닝 장치(600)는, 도 1의 기판 스캐닝 장치(100)와 마찬가지로, 처리 챔버(610) 내에 배치된 기판(101)을 포함한다. 그러나, 도 1과 대조적으로, 기판 스캐닝 장치(600)는, 제1 회전 구동부(121)로부터 상이한 거리들(667)에 배치된 제1 고정 처리 노즐(661) 및 제2 고정 처리 노즐(662)을 포함하는 2개 이상의 고정 처리 노즐을 포함한다. 유리하게는 다수의 고정 처리 노즐을 이용하여 기판의 상이한 부분들을 스캐닝할 수 있고, 그에 따라 기판의 중심에 너무 근접한 스캐닝을 피할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따른, 병진운동 처리 노즐을 포함하는 기판 스캐닝 장치의 상면 개략도를 도시한다. 도 7의 기판 스캐닝 장치는 예를 들어 도 1의 기판 스캐닝 장치와 같은 본원에 설명된 다른 기판 스캐닝 장치의 특정 구현예일 수 있다. 유사한 참조부호로 표시된 요소들은 전술한 바와 같다.
도 7을 참조하면, 기판 스캐닝 장치(700)는, 도 1의 기판 스캐닝 장치(100)와 마찬가지로, 처리 챔버(710) 내에 배치된 기판(101)을 포함한다. 그러나, 도 1과 대조적으로, 기판 스캐닝 장치(700)는, 제1 회전 구동부(121)로부터의 상이한 거리들(667) 사이에서 이동될 수 있는 병진운동 가능한 단일 처리 노즐(763)을 포함한다. 유리하게는 다수의 처리 노즐을 이용하여 기판의 상이한 부분들을 스캐닝할 수 있고, 그에 따라 기판의 중심에 너무 근접한 스캐닝을 피할 수 있다.
고정 처리 노즐과 공정의 일부 부분 중에 고정되는 노즐 사이에는 차이가 있다는 점을 언급할 필요가 있다. 본 개시 내용의 목적을 위해서, 고정 노즐 자체는 (잠재적인 보정 및 유지보수 이유 외에는) 기판 스캐닝 장치에 대해서 이동하지 않는 반면, 고정되는 노즐은 고정 또는 병진운동 (즉, 이동 가능한) 노즐일 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른, 진자 아암의 원위 단부에 부착된 회전 구동부 및 기판의 중심으로부터 오프셋된 피벗 지점에서 회전 구동부에 부착되는 기판을 포함하는, 기판 스캐닝 장치의 3개의 상면 개략도를 도시한다. 도 8의 기판 스캐닝 장치는 예를 들어 도 1의 기판 스캐닝 장치와 같은 본원에 설명된 다른 기판 스캐닝 장치의 일반적인 구현예일 수 있다. 유사한 참조부호로 표시된 요소들은 전술한 바와 같다.
도 8을 참조하면, 기판 스캐닝 장치(800)는, 제2 회전 구동부(822)의 피벗 지점(827)이 기판(그리고 기판 홀더)의 외부 반경보다 짧은 오프셋 거리(d) 만큼 기판(101)의 중심으로부터 오프셋되는 것을 제외하고, 도 1의 기판 스캐닝 장치(100)와 유사하다. 3개의 개략도에 도시된 바와 같이, 처리 챔버(810)의 설치 공간은 더 긴 도달 거리를 가지는 회전(855)의 결과로서 약간 증가된다. 그러나, 전술한 온-축(on-axis) 실시형태와 마찬가지로, 오프-축 구성은 여전히 유리하게는 작은 설치 공간 내에서 기판(101)의 모든 부분에 도달할 수 있다.
오프셋 거리(d)는 작은 처리 챔버 설치 공간의 이점과 주어진 공정의 각가속도 및 속도 요건의 균형을 맞추도록 적절히 선택될 수 있다. 오프셋 거리(d)는, 중심으로부터 멀리 이동할 때의 선들의 각속도 및 가속도의 급격한 하락으로 인해서, 작은 것이 유리할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 따른, 진자 아암의 원위 단부에 부착된 회전 구동부 및 기판의 중심으로부터 오프셋된 피벗 지점에서 회전 구동부에 부착되는 기판을 포함하는, 기판 스캐닝 장치의 3개의 추가적인 상면 개략도를 도시한다. 도 9의 개략도는 도 8을 이용하여 전술한 것과 유사한 구성의 다른 도면들을 나타낸다. 다른 도면들은 기판의 모든 영역에 도달할 수 있는 이러한 구성의 능력을 더 나타낸다. 유사한 참조부호로 표시된 요소들은 전술한 바와 같다.
도 9를 참조하면, 기판 스캐닝 장치(900)는, 기판(101)의 배향을 나타내기 위한 안내선(936)과 함께 도시되어 있는, 기판(101)을 포함한다. 안내 유닛(236)과 마찬가지로, 안내선(936)은, 원호 운동 및 회전 시스템을 기판(101)의 전체 표면에 맵핑하는 것을 확인하는 데 도움을 주는 역할을 한다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따른, 기판이 기판 홀더로부터 리프팅되고 180° 회전하는 기판 스캐닝 공정을 도시한다. 도 10의 기판 스캐닝 공정은 예를 들어 도 8의 기판 스캐닝 장치와 같은 본원에 설명된 기판 스캐닝 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 유사한 참조부호로 표시된 요소들은 전술한 바와 같다.
도 10을 참조하면, 기판 스캐닝 공정(1000)은 (a), (b), (c1), (d), 및 (e)로 표시된 5개의 단계를 포함한다. 단계(a)에서, 제2 회전 구동부(822)로부터 오프셋되고 후속 단계에서의 회전을 보여 주기 위한 안내선(1036)을 포함하는 기판(101)을 포함하는 처리 챔버(1010)가 도시되어 있다.
단계(b)에서, 제1 처리 영역(1011)이 스캐닝된다. 제1 처리 영역(1011)은 기판(101) 표면의 적어도 절반을 포함한다. 단계(c1)에서, 기판(101)은 (예로서, 리프트 핀(1041)과 같은 리프트 기구, 또는 다른 물리적으로 돌출 가능한 지지부, 클램프, 또는 아암을 이용하여) 기판 홀더로부터 리프팅된다. 이어서, 기판(101)은 180°의 기판 회전(1042)을 한다. 이어서, 단계(d)에서 기판(101)의 나머지 부분이 스캐닝되고, 그 결과, 진자 아암(125)이 중간 지점을 가로지르지 않고, 단계(e)에 도시된 바와 같이 기판의 전체 표면이 스캐닝된다. 따라서, 유리하게는, 처리 챔버의 설치 공간의 증가 없이, 기판(101)의 전체 표면이 스캐닝된다.
도 11a는 본 발명의 실시형태에 따른, 기판을 피벗 지점에 대해서 선형적으로 병진운동시킴으로써 회전식 기판의 피벗 지점이 이동되는 기판 스캐닝 공정을 도시한다. 도 11a의 기판 스캐닝 공정은 예를 들어 도 8의 기판 스캐닝 장치와 같은 본원에 설명된 기판 스캐닝 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 유사한 참조부호로 표시된 요소들은 전술한 바와 같다.
도 11a를 참조하면, 기판 스캐닝 공정(1100)은 (a), (b), (c2), (d), 및 (e)로 표시된 5개의 단계를 포함한다. 단계(c2)를 제외한 모든 단계는 앞서 설명되어 있다. 단계(c2)에서, 기판(101)을 기판 홀더로부터 리프팅하고 기판(101)을 회전시키는 대신, 동일한 효과를 제공하기 위해서 기판이 피벗 지점에 대해서 선형적으로 병진운동된다(예를 들어, 활주된다). 병진운동은 진자 아암(125)에 포함된 선형 액추에이터와 같은 액추에이터를 이용하여 실현될 수 있다. 위치 변화를 위해서 기판을 리프팅하지 않는 것은 유리하게는 복잡성을 감소시키고 정렬을 개선할 수 있다.
도 11b는 본 발명의 실시형태에 따른, 기판을 피벗 지점에 대해서 회전적으로 병진운동시킴으로써 회전식 기판의 피벗 지점이 이동되는 기판 스캐닝 공정을 도시한다.
도 11b를 참조하면, 기판 스캐닝 공정(1105)은 (a), (b), (c3), (c4), (d), 및 (e)로 표시된 6개의 단계를 포함한다. 단계(c3) 및 단계(c4)를 제외한 모든 단계는 앞서 설명되어 있다. 단계(c3) 및 단계(c4)에서, 기판(101)을 기판 홀더로부터 리프팅하거나 기판(101)을 물리적으로 병진운동시키는 대신, 동일한 효과를 제공하기 위해서 회전 기구(1145)(예를 들어, 벨트가 이용될 수 있다)을 이용하여 기판(101)을 피벗 지점을 중심으로 회전시킨다(1147). 선형 병진운동이기 때문에, 위치 변화를 위해서 기판을 리프팅하지 않는 것은 유리하게는 복잡성을 감소시키고 정렬을 개선할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 따른, 기판 스캐닝 장치의 측면 개략도를 도시한다. 도 12의 기판 스캐닝 장치는 예를 들어 도 1 또는 도 8의 기판 스캐닝 장치와 같은 본원에 설명된 다른 기판 스캐닝 장치의 특정 구현예일 수 있다. 유사한 참조부호로 표시된 요소들은 전술한 바와 같다.
도 12를 참조하면, 기판 스캐닝 장치(1200)는, 처리 노즐(1265) 및 배기 포트(1273)를 포함하는, 처리 챔버(1210)를 포함한다. 처리 노즐(1265)은 국소화된 스폿을 기판(101) 상에 집속시키도록 구성되고, 이러한 기판(101)은 기판 홀더(1203)에 의해서 부동화된다. 단일의 그리고 고정된 것으로 도시되어 있지만, 처리 노즐(1265)은 또한 도 6 및 도 7의 대안적인 노즐 실시형태 중 하나로 전환될 수 있고, 모든 노즐은 일반적으로, 기판을 실제로 처리하는 동안, 고정될 것이다.
배기 포트(1273)는 기판 스캐닝 및 처리를 위한 진공 환경을 용이하게 하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 피벗 지점(827)은 기판 홀더(1203) 및 기판(101)의 중심으로부터 오프셋된 일반적인 위치에 배치되나, 피벗 지점(827)은 중심과 정렬될 수도 있다. 피벗 지점 샤프트(1228)는 진자 아암(125)의 원위 단부(124)에서 제2 회전 구동부(122) 및 기판 홀더에 커플링된다. 피벗 지점 샤프트(1228)는 제2 회전 구동부(122)의 회전 운동을 기판 홀더(1203)에 커플링시키고, 기판(101)의 회전(855)을 용이하게 할 수 있다.
마찬가지로, 회전 피드스루 샤프트(1229)가 진자 아암(125)의 근위 단부(123)에 부착되고 제1 회전 구동부(121)의 회전 운동을 진자 아암(125)에 커플링시켜 원호 운동(150)을 가능하게 한다. 일 실시형태에서, 회전 피드스루 샤프트(1229)는 진공 피드스루 포트(1271)에서 처리 챔버(1210)를 통과하고, 이는 처리 챔버(1210)의 설치 공간을 더 줄일 수 있고 스캐닝 기구의 청정도를 개선할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시형태에 따른, 기판 스캐닝 시스템의 측면 개략도를 도시한다. 도 13의 기판 스캐닝 시스템은 예를 들어 도 1, 도 8, 또는 도 12의 기판 스캐닝 장치와 같은 본원에 설명된 기판 스캐닝 장치를 포함할 수 있다. 유사한 참조부호로 표시된 요소들은 전술한 바와 같다.
도 13을 참조하면, 기판 스캐닝 시스템(1300)은 처리 챔버(1310)에 커플링된 처리 장치(1360)를 포함한다. 처리 챔버(1310)는 진자 아암(125), 기판 홀더(1203), 및 기판(101)을 수용한다. 진공 펌프(1375)는 처리 챔버(1310)에 커플링된다. 제어기(1370)는 피벗 지점 접근부(1378) 및 원호 축(1379)에 동작 가능하게 커플링되고 제1 및 제2 회전 구동부의 동시적인 이동을 제어하도록 구성된다.
도 14는 본 발명의 실시형태에 따른, 기판 스캐닝 방법을 도시한다. 도 14의 방법은 다른 방법과 조합될 수 있고, 본원에 설명된 바와 같은 시스템 및 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 14의 방법은 도 1 내지 도 13의 임의의 실시형태와 조합될 수 있다.
도 14를 참조하면, 방법(1400)은 처리 챔버 내에서 기판을 기판 홀더 상에 부동화하는 제1 단계(1401)를 포함한다. 단계(1402)에서, 기판 상의 국소화된 스폿에 집속된 처리 장치에 대해서 기판을 이동시키기 위해서 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시킴으로써, 평행 래스터 패턴의 제1 통과가 수행된다. 제1 회전 구동부는 진자 아암의 근위 단부에 커플링되고, 제2 회전 구동부는 진자 아암의 원위 단부 및 기판 홀더에 장착된다. 예를 들어, 제1 통과는 기판의 제1 위치에서 시작하여, 기판 상으로 이동하고, 그리고 기판의 제2 위치에서 종료될 수 있다. 그러나, 기판의 시작 또는 종료가 모든 경우에 요구되는 것은 아니다.
단계(1402)는 단계(1403) 및 단계(1404)를 포함한다. 단계(1403) 및 단계(1404)는 순차적으로 수행된다. 진자 아암은, 단계(1403)에서, 국소화된 스폿이 기판 상에 있는 동안, 제1 통과 중에 제1 통과의 제1 부분에 대한 제1 원호 운동으로 이동된다. 단계(1404)에서, 진자 아암은 또한, 국소화된 스폿이 기판 상에 있는 동안, 제1 통과 중에 그러나 제1 통과의 제2 부분에 대한 대향되는 제2 원호 운동으로 이동된다. 단계(1403) 및 단계(1404) 중에, 기판 홀더는 진자 아암의 원위 단부에 위치되는 피벗 지점을 중심으로 하나의 방향으로 회전될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태를 여기에 요약한다. 본원에 기재된 명세서 전체 및 청구범위를 통해 다른 실시형태 또한 이해될 수 있을 것이다.
실시예 1. 기판 스캐닝 방법으로서, 처리 챔버 내 기판 홀더 상에 기판을 부동화하는 단계; 및 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시켜 상기 기판을 상기 기판 상의 국소화된 스폿에 집속된 처리 장치에 대해서 이동시킴으로써 평행 래스터 패턴의 제1 통과를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제1 회전 구동부는 진자 아암의 근위 단부에 커플링되고, 상기 제2 회전 구동부는 상기 진자 아암의 원위 단부 및 상기 기판 홀더에 장착되고, 상기 제1 통과 중에 상기 제1 회전 구동부를 구동시키는 것은, 상기 국소화된 스폿이 상기 기판 상에 있는 동안 상기 제1 통과의 제1 부분에 대해 제1 원호 운동으로 상기 진자 아암을 이동시키는 것, 및 이어서, 상기 국소화된 스폿이 상기 기판 상에 있는 동안 상기 제1 통과의 제2 부분에 대해 대향되는 제2 원호 운동으로 상기 진자 아암을 이동시키는 것을 포함하는, 방법.
실시예 2. 실시예 1에 있어서, 상기 피벗 지점은 상기 기판의 중심에 위치되는, 방법.
실시예 3. 실시예 2에 있어서, 상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시킴으로써 상기 평행 래스터 패턴의 제2 통과를 수행하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 제2 통과는 상기 제1 통과에 평행하고 상기 기판의 중심을 통과하며, 상기 제2 통과 중에 상기 제1 회전 구동부를 구동하는 것은 상기 제2 통과 중에 상기 진자 아암을 하나의 연속적인 원호 운동을 통해서 이동시키는 것을 포함하는, 방법.
실시예 4. 실시예 1에 있어서, 상기 피벗 지점은, 상기 기판의 가장 큰 치수의 절반 미만인 오프셋 거리만큼, 제1 방향으로 상기 기판의 중심으로부터 오프셋되는, 방법.
실시예 5. 실시예 4에 있어서, 상기 국소화된 스폿이 상기 기판의 적어도 절반에 걸쳐 통과되도록 상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동함으로써 후속하는 상기 평행 래스터 패턴의 제2 통과를 수행하는 단계; 상기 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 오프셋 거리만큼 상기 기판의 중심으로부터 오프셋되도록 상기 피벗 지점을 이동시키는 단계; 및 상기 국소화된 스폿이 상기 전체 기판 면적 위를 통과하도록 상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시킴으로써 후속하는 상기 평행 래스터 패턴의 제3 통과를 수행하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시예 6. 실시예 5에 있어서, 상기 피벗 지점을 이동시키는 단계는, 상기 기판을 상기 기판 홀더로부터 리프팅하는 단계; 상기 기판을 상기 기판 홀더에 대해서 새로운 위치로 180도 회전시키는 단계; 및 상기 기판을 상기 기판 홀더 상의 새로운 위치에 부동화하는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 7. 실시예 5에 있어서, 상기 피벗 지점을 이동시키는 단계는 상기 기판을 상기 피벗 지점에 대해서 병진운동시키는 단계를 포함하는, 방법.
실시예 8. 실시예 1 내지 실시예 7 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시킴으로써 상기 평행 래스터 패턴의 제2 통과를 수행하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 위치 특정 처리 장치는 상기 진자 아암의 근위 단부로부터 상이한 거리들에 위치하는 제1 고정 처리 노즐 및 제2 고정 처리 노즐을 포함하고, 상기 제2 통과는 상기 제1 통과에 평행하고, 상기 기판은 상기 제1 통과 중에 상기 제1 처리 노즐을 이용하여 처리되고, 상기 기판은 상기 제2 통과 중에 상기 제2 노즐을 이용하여 처리되는, 방법.
실시예 9. 실시예 1 내지 실시예 7 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시킴으로써 상기 평행 래스터 패턴의 제2 통과를 수행하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 위치 특정 처리 장치는 상기 진자 아암의 근위 단부로부터의 2개 이상의 상이한 거리들 사이에서 병진운동될 수 있는 단일 처리 노즐을 포함하고, 제2 통과는 제1 통과에 평행하고, 상기 기판은 상기 제1 통과 중에 상기 근위 단부에 대한 제1 위치에서 상기 단일 처리 노즐을 이용하여 처리되고, 상기 기판은 상기 제2 통과 중에 상기 근위 단부에 대한 제2 위치에서 상기 단일 처리 노즐을 이용하여 처리되는, 방법.
실시예 10. 시스템으로서, 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내에 배치된 진자 아암의 근위 단부에 커플링된 제1 회전 구동부; 원위 단부와 함께 이동하도록, 상기 진자 아암의 원위 단부에 장착된 제2 회전 구동부; 상기 진공 챔버 내에 배치되고 피벗 지점에서 상기 제2 회전 구동부에 커플링된 기판 홀더; 및 상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부에 커플링된 제어기로서, 상기 제어기는, 상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동하여 고정 위치 특정 처리 장치에 의해서 평행 래스터 패턴이 상기 기판 홀더 상에서 추적되도록 구성되는, 제어기를 포함하는, 시스템.
실시예 11. 실시예 10에 있어서, 상기 제1 회전 구동부는 상기 진공 챔버의 외부에 배치되고 회전 피드스루 샤프트를 통해서 상기 진자 아암의 근위 단부에 커플링되는, 시스템.
실시예 12. 실시예 10 또는 실시예 11에 있어서, 상기 피벗 지점은 상기 기판의 중심에 위치되는, 시스템.
실시예 13. 실시예 12에 있어서, 상기 위치 특정 처리 장치는 상기 진자 아암의 근위 단부로부터 상이한 거리들에 위치되는 2개 이상의 고정 처리 노즐을 포함하는, 시스템.
실시예 14. 실시예 12 또는 실시예 13에 있어서, 상기 위치 특정 처리 장치는 상기 진자 아암의 근위 단부로부터의 2개 이상의 상이한 거리들 사이에서 병진운동될 수 있는 단일 처리 노즐을 포함하는, 시스템.
실시예 15. 실시예 10 내지 실시예 14 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 기판 홀더 상에 배치되고, 기판을 상기 기판 홀더로부터 리프팅하고, 상기 기판을 상기 기판 홀더에 대해서 새로운 위치로 180도 회전시키도록 구성되는 리프팅 기구를 추가로 포함하는, 시스템.
실시예 16. 실시예 10 내지 실시예 14 중 어느 한 실시예에 있어서, 상기 피벗 지점에 커플링된 액추에이터를 추가로 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 기판을 상기 피벗 지점에 대해서 병진운동시킴으로써 상기 피벗 지점을 이동시키도록 구성되는, 시스템.
실시예 17. 장치로서, 처리 챔버; 상기 처리 챔버 내에 배치되고 근위 단부 및 원위 단부를 포함하는 진자 아암으로서, 상기 근위 단부는 상기 진자 아암을 상기 근위 단부에 센터링된 원호 운동으로 이동시키도록 구성된 제1 회전 구동부에 커플링되는, 진자 아암; 및 상기 처리 챔버 내에 배치되고, 기판 홀더의 외부 반경보다 짧은 오프셋 거리만큼 제1 방향으로 상기 기판 홀더의 중심으로부터 오프셋된 피벗 지점에서 제2 회전 구동부에 커플링되는 기판 홀더로서, 상기 제2 회전 구동부는 상기 진자 아암의 원위 단부에 장착되고, 상기 진자 아암의 원호 운동과 동시에 상기 피벗 지점을 중심으로 상기 기판 홀더를 회전시켜 상기 기판 홀더를 위치 특정 처리 장치에 대해서 측방향으로 이동시키도록 구성되는, 기판 홀더를 포함하는, 장치.
실시예 18. 실시예 17에 있어서, 상기 기판 홀더의 평면 내에서 측정되는 상기 처리 챔버의 주 치수가 상기 진자 아암의 길이, 상기 오프셋 거리, 및 상기 기판 홀더의 외부 반경의 합과 실질적으로 동일한, 장치.
실시예 19. 실시예 17 또는 실시예 18에 있어서, 상기 기판 홀더 상에 배치되고, 기판을 상기 기판 홀더로부터 리프팅하고 상기 기판을 상기 기판 홀더에 대해서 새로운 위치로 180도 회전시키도록 구성되는 리프팅 기구를 추가로 포함하는, 장치.
실시예 20. 실시예 17 또는 실시예 18에 있어서, 상기 피벗 지점에 커플링된 액추에이터를 추가로 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 기판을 상기 피벗 지점에 대해서 병진운동시킴으로써 상기 피벗 지점을 이동시키도록 구성되는, 장치.
본 발명에 대해 예시적인 실시형태를 참조하여 설명하였지만, 이러한 설명이 제한적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 본 설명을 참조하면, 본 발명의 다른 실시형태뿐만 아니라 예시적인 실시형태의 다양한 수정 및 조합이 당업자에게는 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 그러한 수정 또는 실시형태를 모두 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 기판 스캐닝 방법으로서,
    처리 챔버 내 기판 홀더 상에 기판을 부동화(immobilizing)하는 단계; 및
    제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시켜 상기 기판을 상기 기판 상의 국소화된 스폿에 집속된 처리 장치에 대해서 이동시킴으로써 평행 래스터 패턴의 제1 통과를 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 회전 구동부는 진자 아암의 근위 단부에 커플링되고, 상기 제2 회전 구동부는 상기 진자 아암의 원위 단부 및 상기 기판 홀더에 장착되고,
    상기 제1 통과 중에 상기 제1 회전 구동부를 구동시키는 것은,
    상기 국소화된 스폿이 상기 기판 상에 있는 동안 상기 제1 통과의 제1 부분에 대해 제1 원호 운동으로 상기 진자 아암을 이동시키는 것, 및
    이어서, 상기 국소화된 스폿이 상기 기판 상에 있는 동안 상기 제1 통과의 제2 부분에 대해 대향되는 제2 원호 운동으로 상기 진자 아암을 이동시키는 것
    을 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피벗 지점은 상기 기판의 중심에 위치되는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시킴으로써 상기 평행 래스터 패턴의 제2 통과를 수행하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 제2 통과는 상기 제1 통과에 평행하고 상기 기판의 중심을 통과하며,
    상기 제2 통과 중에 상기 제1 회전 구동부를 구동하는 것은 상기 제2 통과 중에 상기 진자 아암을 하나의 연속적인 원호 운동을 통해서 이동시키는 것을 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피벗 지점은, 상기 기판의 가장 큰 치수의 절반 미만인 오프셋 거리만큼, 제1 방향으로 상기 기판의 중심으로부터 오프셋되는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 국소화된 스폿이 상기 기판의 적어도 절반에 걸쳐 통과되도록 상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동함으로써 후속하는 상기 평행 래스터 패턴의 제2 통과를 수행하는 단계;
    상기 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 오프셋 거리만큼 상기 기판의 중심으로부터 오프셋되도록 상기 피벗 지점을 이동시키는 단계; 및
    상기 국소화된 스폿이 상기 전체 기판 면적 위를 통과하도록 상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시킴으로써 후속하는 상기 평행 래스터 패턴의 제3 통과를 수행하는 단계
    를 추가로 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 피벗 지점을 이동시키는 단계는,
    상기 기판을 상기 기판 홀더로부터 리프팅하는 단계;
    상기 기판을 상기 기판 홀더에 대해서 새로운 위치로 180도 회전시키는 단계; 및
    상기 기판을 상기 기판 홀더 상의 새로운 위치에 부동화하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 피벗 지점을 이동시키는 단계는 상기 기판을 상기 피벗 지점에 대해서 병진운동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시킴으로써 상기 평행 래스터 패턴의 제2 통과를 수행하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 위치 특정 처리 장치는 상기 진자 아암의 근위 단부로부터 상이한 거리들에 위치되는 제1 고정 처리 노즐 및 제2 고정 처리 노즐을 포함하고,
    상기 제2 통과는 상기 제1 통과에 평행하고,
    상기 기판은 상기 제1 통과 중에 상기 제1 처리 노즐을 이용하여 처리되고,
    상기 기판은 상기 제2 통과 중에 상기 제2 노즐을 이용하여 처리되는, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동시킴으로써 상기 평행 래스터 패턴의 제2 통과를 수행하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 위치 특정 처리 장치는 상기 진자 아암의 근위 단부로부터의 2개의 상이한 거리들 사이에서 병진운동될 수 있는 단일 처리 노즐을 포함하고,
    상기 제2 통과는 상기 제1 통과에 평행하고,
    상기 기판은 상기 제1 통과 중에 상기 근위 단부에 대한 제1 위치에서 상기 단일 처리 노즐을 이용하여 처리되고,
    상기 기판은 상기 제2 통과 중에 상기 근위 단부에 대한 제2 위치에서 상기 단일 처리 노즐을 이용하여 처리되는, 방법.
  10. 시스템으로서,
    진공 챔버;
    상기 진공 챔버 내에 배치된 진자 아암의 근위 단부에 커플링된 제1 회전 구동부;
    원위 단부와 함께 이동하도록, 상기 진자 아암의 원위 단부에 장착된 제2 회전 구동부;
    상기 진공 챔버 내에 배치되고 피벗 지점에서 상기 제2 회전 구동부에 커플링된 기판 홀더; 및
    상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부에 커플링된 제어기로서, 상기 제어기는, 상기 제1 회전 구동부 및 제2 회전 구동부를 동시에 구동하여 고정 위치 특정 처리 장치에 의해서 평행 래스터 패턴이 상기 기판 홀더 상에서 추적되도록 구성되는, 제어기
    를 포함하는, 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 회전 구동부는 상기 진공 챔버의 외부에 배치되고 회전 피드스루 샤프트를 통해서 상기 진자 아암의 근위 단부에 커플링되는, 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 피벗 지점은 상기 기판의 중심에 위치되는, 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위치 특정 처리 장치는 상기 진자 아암의 근위 단부로부터 상이한 거리들에 위치되는 2개 이상의 고정 처리 노즐을 포함하는, 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 위치 특정 처리 장치는 상기 진자 아암의 근위 단부로부터의 2개 이상의 상이한 거리들 사이에서 병진운동될 수 있는 단일 처리 노즐을 포함하는, 시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 기판 홀더 상에 배치되고, 기판을 상기 기판 홀더로부터 리프팅하고 상기 기판을 상기 기판 홀더에 대해서 새로운 위치로 180도 회전시키도록 구성되는 리프팅 기구를 추가로 포함하는, 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 피벗 지점에 커플링된 액추에이터를 추가로 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 기판을 상기 피벗 지점에 대해서 병진운동시킴으로써 상기 피벗 지점을 이동시키도록 구성되는, 시스템.
  17. 장치로서,
    처리 챔버;
    상기 처리 챔버 내에 배치되고 근위 단부 및 원위 단부를 포함하는 진자 아암으로서, 상기 근위 단부는 상기 진자 아암을 상기 근위 단부에 센터링된 원호 운동으로 이동시키도록 구성된 제1 회전 구동부에 커플링되는, 진자 아암; 및
    상기 처리 챔버 내에 배치되고, 기판 홀더의 외부 반경보다 짧은 오프셋 거리만큼 제1 방향으로 상기 기판 홀더의 중심으로부터 오프셋된 피벗 지점에서 제2 회전 구동부에 커플링되는 기판 홀더로서, 상기 제2 회전 구동부는 상기 진자 아암의 원위 단부에 장착되고, 상기 진자 아암의 원호 운동과 동시에 상기 피벗 지점을 중심으로 상기 기판 홀더를 회전시켜 상기 기판 홀더를 위치 특정 처리 장치에 대해서 측방향으로 이동시키도록 구성되는, 기판 홀더
    를 포함하는, 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기판 홀더의 평면 내에서 측정되는 상기 처리 챔버의 주 치수가 상기 진자 아암의 길이, 상기 오프셋 거리, 및 상기 기판 홀더의 외부 반경의 합과 실질적으로 동일한, 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 기판 홀더 상에 배치되고, 기판을 상기 기판 홀더로부터 리프팅하고 상기 기판을 상기 기판 홀더에 대해서 새로운 위치로 180도 회전시키도록 구성되는 리프팅 기구를 추가로 포함하는, 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 피벗 지점에 커플링된 액추에이터를 추가로 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 기판을 상기 피벗 지점에 대해서 병진운동시킴으로써 상기 피벗 지점을 이동시키도록 구성되는, 장치.
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